濕式除塵器陽極模塊密封的優化處理方法

邱祥哲 孫尊強 邱祥民

（國電環境保護研究院有限公司，江蘇南京210031）

0 引言

為落實國家的科學發展觀，國家環境保護部與國家質量監督檢驗檢疫總局聯合頒布了《火電廠污染物排放標準》（GB 13223—2011），并于2012年1月1日正式實施。作為污染物主要排放源的火力發電廠成為國家環境治理的重點，現有已普遍裝備的電除塵和濕法脫硫系統幾乎沒有去除PM2.5顆粒物的能力，對汞和SO3氣溶膠等的脫除能力也十分有限，導致煙囪風向的下游經常出現“酸雨”“石膏雨”等現象。

濕式電除塵器可有效處理燃煤鍋爐及工業鍋爐的微細顆粒物（PM2.5粉塵、SO3酸霧及氣溶膠等）、重金屬（如Hg、As、Se、Pb、Cr等）、有機復合污染物（多環芳烴、二惡英等），解決“石膏雨”和SO3酸霧問題，使煙氣排放達到5 mg/Nm3以下甚至更低水平。

對已配備導電玻璃鋼濕式靜電除塵器的火力發電廠進行調查顯示，濕式靜電除塵器都存在陽極模塊密封泄漏的問題，而且現各廠對模塊泄漏問題的處理方式主要集中在治理表象狀態，即“哪漏堵哪”，無法從根本上解決模塊密封泄漏問題。這就直接導致了這些濕除基本上一逢檢修期就必須耗費大量人力和物力去消缺堵漏，該問題也一直困擾著陽極模塊廠家、建造方和維護單位：漏液會順著未防腐外部鋼結構下滴，對濕式除塵器本體（主要為碳鋼）造成極大的腐蝕，對濕式除塵器的安全運行造成重大影響。

濕式靜電除塵器陽極模塊密封存在的問題及優化處理方案如下。

1 模塊自身泄漏

其實至今仍無有效方法檢查陽極模塊是否存在隱性缺陷，目前陽極模塊缺陷的檢查方法還是較為原始的肉眼觀察和注水檢測法。

這兩種方法只能發現較為明顯的外觀缺陷或較大缺陷，無法有效發現隱性缺陷。

一些隱性漏點只有安裝完成運行一段時間后才會顯露出來，這種泄漏剛開始主要以點狀滲漏和線型泄漏為主，后期逐漸加重[1]。點狀滲漏主要集中在模塊陽極管束接縫處，懷疑為陽極管束中間樹脂涂刷不均勻，粘接完成后內有空隙，處在內部的管束有泄漏點，最終通過空隙泄漏出來；線型泄漏主要集中在外管壁和模塊的加固肋處。

1.1 產生原因分析

（1）樹脂的固化性能不好及宏觀缺陷多是模塊自身泄漏的主要原因。一般認為，手糊工藝因樹脂含量比例較大，所以密封和防腐性能要遠遠優于拉擠工藝；現實情況卻恰恰相反，造成這種反常的原因就是樹脂固化性能不好以及宏觀缺陷多。如果樹脂耐化學介質的性能不好，無論樹脂量多么多，也會出現滲漏。

樹脂固化性能不好原因有三：

一是材料問題，即材料自身導致固化不良，主要原因是采用了不合適的樹脂型號（表1）；

二是固化工藝條件不受控，差的固化劑含水量高，組成不合理，造成放熱峰高，固化度和固化質量都受影響；

三是不同填料對固化性能產生影響，比如炭黑會減慢固化速度，降低固化程度。樹脂質量差和固化劑質量差會導致可溶物含量高，固化度低，硬度低，最終導致耐化學介質性能差，出現滲漏。

表1 不同樹脂材料成型玻璃鋼性能表

（2）落后、不合理的模塊成型方式影響模塊的質量。

陽極模塊的成型方式主要為拉擠成型與手糊玻璃鋼法兩種，拉擠設備自身問題和玻璃鋼自身自密性差等缺陷，導致成型材料的質量不穩定，檢測難度也較大。

現有拉擠成型機器自動化程度較低，很大程度上依賴現場工人介入，這也導致陽極管束成型質量難以控制。

同時，現有模塊由陽極管束通過玻璃鋼粘接在一起，其承重部分通過手糊法成型。手糊工藝制造的陽極模塊的宏觀缺陷主要體現在孔洞、裂紋和白斑。因為手糊工藝的壓力較小，孔洞是手糊工藝的共性問題，其直接導致了模塊自身的泄漏問題。

1.2 解決辦法

處理流程：判斷問題類型→計算通道長度→區域性打磨→玻璃鋼積層修補。

無論是耐化學介質性能差還是宏觀缺陷造成的滲漏，都在玻璃鋼內部形成了通道。這種通道的長度可以依據外面的流痕長度進行計算。

首先用實驗估算50℃平板對水的蒸發速度；其次測量流痕長度進而估算流動速度；然后根據內部壓力，估算通道的長度，即壓損。

從現場的情況看，流痕的確是有長有短。初步判斷，線型滴漏的是由耐化學介質性能差造成的，點狀滲漏的是由宏觀缺陷造成的。對于宏觀缺陷造成的，可以進行局部擴大范圍打磨甚至打穿，粘貼多層玻璃鋼進行修補。耐化學介質性能差造成的，可以采用打磨，直至找到通道痕跡，通過加壓注入樹脂的方法將樹脂注入到通道中，然后在外部粘貼多層玻璃鋼進行修補。特別提醒：在多層玻璃鋼積層的時候，一定要注意積層厚度，基本上粘貼兩層玻璃絲布后就要待其固化再進行積層，避免因固化過程中樹脂進行聚合放熱反應產生大量的反應熱，使得玻璃鋼的內部因樹脂發生暴聚產生很大的內力，玻璃鋼內部產生裂紋，導致消缺失敗。

采用合適的拉擠成型方法能更好地控制陽極管束的成型質量，當前國內主要模塊生產廠家還是采用老式的拉擠成型方法，拉擠成型宜采用較為先進、成品質量穩定的聚氨酯拉擠成型方法和CRTM（反應注射拉擠）方法[2]。產品的質量還需要從源頭抓起，即模塊生產廠家改變固化思維，密切關注產業內出現的新技術和方法，在模塊生產時不斷改進生產工藝，確保技術和生產工藝的先進性[3]；完善模塊出廠時的成品檢測方法，比如紅外線檢測法等[4]，確保提供給用戶的產品符合或超越設計要求。

2 模塊法蘭與四周殼體的連接處泄漏

在模塊密封中，模塊法蘭與四周殼體的連接樣式最為復雜，陽極模塊法蘭與圍殼之間的連接方式如下：陽極模塊上下法蘭直接與玻璃鱗片防腐殼體連接，兩者成90°夾角；一般采用玻璃鋼90°弧形板進行粘結密封。在弧形板與法蘭邊及圍殼板相接觸的側邊出現泄漏，這種情況比較普遍，往往上部密封失效比下部密封失效多。

2.1 產生原因分析

陽極模塊上法蘭與玻璃鱗片防腐殼體增加玻璃鋼弧形板（90°）密封，為密封效果帶來了不確定因素：其與模塊法蘭邊形成“幾”字形連接，“幾”字形連接方式易使玻璃鋼平板與模塊法蘭剝離。

“幾”字形連接的特點是簡單，但問題在于密封面與加載力處于垂直狀態，容易出現剝離應力，主要分為如下兩種情況：

（1）模塊自身受3～5 m/s的高流速煙氣擾動產生振動，在密封面產生拉扯；

（2）由于運行期間濕除內部溫度為50～60℃，不同固化劑配比和材質的玻璃鋼受熱產生不均勻膨脹，對連接密封平板產生拉力或擠壓力，最終導致剝離[5]。

這兩種產生原因現階段都存在于假設狀態，沒有針對性實驗數據支持。模塊法蘭自身及相鄰模塊法蘭間水平度、殼板的直線度處于不可控狀態，初步估計最大誤差在厘米級別。所以，玻璃鋼弧形板與模塊法蘭以及圍殼板的接觸面法向壓力不均勻，接觸面的粘結劑厚度也不均勻。

根據設計要求，模塊在位置找正和管束找垂直完成后兩個相鄰模塊上下法蘭齊高，有高差也僅僅是≤5 mm的差距，模塊法蘭外沿與四周壁板間距僅有300～500 mm的縫隙。但事實并非如此，模塊尺寸的偏差和鋼支架安裝的偏差導致找正（根據設計要求，需要保證陽極管束垂直于地面，所有就位陰極線位于陽極管束中心，誤差≤3 mm）完成后的法蘭高差最大可至50 mm，這種情況大大增加了密封的工作難度。這種情況如未妥善處理，就會造成玻璃鋼平板與兩個法蘭邊相接觸的側邊出現泄漏，這種泄漏情況比較普遍，往往上部密封失效比下部密封失效多。這種原因所導致的后果與陽極模塊之間連接的分析是一致的。

2.2 解決辦法

處理方法：去高和補低→焊接密封輔助板→打磨處理→完善防腐→玻璃鋼積層。

模塊定位完成后，根據現場情況可采用去高和補低兩種方法，對模塊上、下法蘭與其相鄰模塊法蘭之間存在較大高差的位置做找平處理，將相鄰法蘭高差縮小至5 mm以內。去高法就是將高邊法蘭整面打磨去一定厚度，這種方式只適合高差較小或法蘭面平整度不符合的區域，以免法蘭打磨太薄導致安全隱患；補低法是對低邊法蘭整面進行堆高處理，對堆高高度大于10 mm的區域需采用多次法進行施工。施工時應避免樹脂膠泥粘在陽極管束內壁。采取去高和補低法的依據是所有調整完成后大部分模塊上法蘭的高度為基準（若以設計標高為基準，往往工作量較大），針對與此高度偏差≥5 mm的模塊法蘭進行處理。

陽極模塊上法蘭與玻璃鱗片防腐殼體之間的連接方式：預留四周殼體在模塊上法蘭標高位置上下150 mm位置不做防腐，在模塊調整及固定完成后對模塊上法蘭進行找平施工，找平完成后，在殼板模塊法蘭找平后齊平高度焊接一圈3 mm厚預噴砂底涂扁鐵，扁鐵寬度根據現場實際情況下料，確保陽極模塊邊緣與扁鐵邊緣有20～30 mm間隙，確保施工方便、熱膨脹余量充足。然后進行陽極模塊法蘭的基體打磨處理，扁鐵與殼體90°焊口區域用角磨機打磨至St2.5級，滿足玻璃鱗片防腐要求后涂刷底涂，完善此區域鱗片防腐；扁鐵與殼體90°夾角處因鱗片施工完成，弧度已滿足玻璃鋼積層要求，無需特殊處理。然后進行玻璃鋼積層，此處玻璃鋼積層要確保和扁鐵及殼體粘接寬度≥50 mm，扁鐵邊緣和陽極模塊法蘭邊緣無需特殊處理。

以上工序及其后工序施工往往是在濕式除塵器陰極系統就位后進行的，其具有施工空間較小、內部結構復雜、施工人員較集中和安全形勢較嚴峻等特點，至模塊密封完工前應注意如下事項[6]：

（1）所用化學原料具有刺激性和毒性，操作人員應佩戴防風眼鏡、防毒口罩和塑料手套；

（2）密封施工安全風險等同于防腐施工，應嚴格按照防腐施工時安全標準要求執行；

（3）已經就位的陰極系統（雙相不銹鋼）存在陰極梁、陰極線多尖角等危險因素，磕碰極易造成嚴重傷害，應特別注意個人安全防護；

（4）嚴禁將樹脂、玻璃絲和施工用具等放置在陰極框架上，以防玻璃絲布掉至陽極管束中，造成空載試驗不合格；

（5）嚴禁工人坐在陰極框架上，杜絕故意晃動陰極框架的現象。

3 結語

濕式除塵器陽極模塊密封主要存在模塊自身、相鄰陽極模塊法蘭連接和模塊法蘭（因故本文中不做介紹）與四周殼體的連接三種泄漏形式。由多個工程實施效果得知，本文所述方案有效可行，能減少陽極模塊廠家和維護單位的消缺工作量和消缺費用，解決模塊密封漏液對濕式除塵器鋼結構本體的腐蝕造成的安全隱患問題，最終達到減開支、消隱患的目的。隨著經濟的發展和社會的進步，FRP的適用范圍會越來越廣，對其施工工藝的要求也將越來越高，希望本文能為其他領域的玻璃鋼施工提供技術參考。