使用寿命为30年的低成本钢内胆烟囱防腐衬里胶板及方法与流程

文档序号:18597965发布日期:2019-09-03 22:16阅读:1012来源:国知局

本发明涉及一种既能解决衬里胶与钢铁表面获得良好的粘合,确保足够的粘合强度,又适合于现场衬胶施工的自然硫化工艺,满足脱硫环保要求的不同工业烟囱防腐要求,特别是高度在200米以上,直径10米以上烟囱施工且在烟囱一级安全运行的条件下,使用寿命为30年的低成本钢内胆烟囱防腐衬里胶板及方法,属工业烟囱防腐衬里胶板制造领域。



背景技术:

工业废气排放系统大多是通过不同高度的烟囱排放到大气中的,这些废气包括了燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、生物质锅炉以及工业生产中产生的烟气或粉尘。这些废气中含有大量对大气环境污染的二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、氯化物等有害物质,对大气环境造成严重污染,如酸雨、雾霾等。早期烟气是经烟囱直排到大气层,这一时期属于干烟道系统,燃煤发电厂的排烟气温度大约在90~140℃之间,烟气中基本没有水分,不会形成有腐蚀性的稀酸,对烟囱内壁的腐蚀并不严重,大多采用内衬砌耐高温防腐蚀砖的防腐蚀技术。随着脱硫时代的到来,烟囱的工作环境发生了根本改变,烟气经脱硫后,排烟的烟道内的烟气中含有大量的水分,这些水分会与烟气中的残留腐蚀性介质(s、ci、f、n等)形成强的腐蚀性酸,如:稀硫酸、盐酸、氢氟酸等稀酸,对烟道内壁(壳体)产生极大的腐蚀,而且腐蚀速度极快。这种强腐蚀性环境主要表现在如下几个方面:

(1)烟气温度低,介质腐蚀性强(so2、so3冷凝后形成稀硫酸);

(2)当烟气温度<酸露点时,冷凝酸液顺烟道壁向下流淌,期间反复蒸发,流淌,烟囱内壁长期处于酸的饱和浸泡状态,造成腐蚀;

(3)烟道内压>外压,烟气向内防腐衬层渗透,加剧腐蚀扩散;

(4)腐蚀速度快,腐蚀速率随运行时间累积上升,使烟囱的使用寿命大大缩短。

许多案例表明,脱硫烟囱的防腐问题已严重影响机组安全运行,已是脱硫时代烟气排放系统腐蚀的心头之患。因而,针对这一问题,对烟囱内壁防腐展开了广泛和深入的研究和工业应用探讨。归纳当前脱硫烟囱内壁防腐技术及工艺最流行,也是最可行的技术方案大体分为三种:

第一种:钛复合板钢内旦衬里,特点是造价成本高,普遍认为是一种一劳永逸的防腐蚀技术方案。但实际上应用3-5年后即有腐蚀现象。主要是无法完全消除在烟囱制作焊接过程中钛复合板焊缝处的应力集中和应力腐蚀,因而造成焊缝腐蚀渗漏。

第二种:泡沫玻璃砖衬里,价格也比较昂贵,国外用的较早,是一种比较传统的防腐蚀工艺技术。但也因烟囱的高达摇摆同样存在砖缝的应力开裂,造成渗漏和腐蚀。

第三种:整体玻璃钢缠绕烟囱,才开始应用。此技术的目的主要是为了解决上述二种技术存在的渗漏和腐蚀缺陷而开发的,但仍然不理想,主要是制造环境污染严重,防火安全隐患大,材料的安全寿命有待考察(因玻璃钢材料的老化性能不如其他防腐材料的老化性能好,加之制造成本较高。此技术使用时间胶短,大约2-3年时间,在此期间已经有腐蚀渗漏现象发生。

其它方案还有如防腐涂层,如涂刷玻璃鳞片等防腐技术。这些方案都存在不同程度的技术缺陷,未能满足烟气30年安全腐蚀的设计要求,不适应烟囱的高大(通常高度达200米以上)和运行晃动的结构特点。非常容易造成烟囱应力集中和应力腐蚀致防腐早期失效。烟囱防腐失效的因素多种多样,材料、工艺以及结构性等都有可能导致防腐失效。但仔细探究防腐失效的根源,显然不只是材料本身不耐腐蚀而造成。应当说,上述防腐技术就其选用的每种材料本身的耐腐蚀性能而言都具有非常好的防腐能力,完全可以抵抗这种防腐介质。然而在实际应用中都不是理想的,未能达到设计要求。纠其原因皆因烟囱高而大的结构特点决定了其在运行中必然会受到晃动、振动和应力集中等力学作用致使防腐失效。因此,不难得出解决烟囱防腐失效的科学方案既是要减少、吸收和化解这些应力的破坏作用,以获得良好和持久的防腐效果。



技术实现要素:

设计目的:避免背景技术中的不足之处,设计一种既能解决衬里胶与钢铁表面获得良好的粘合,确保足够的粘合强度,又适合于现场衬胶施工的自然硫化工艺,满足高度在200米以上,直径10米以上烟囱施工且在烟囱一级安全运行的条件,使用寿命为30年的低成本钢内胆烟囱防腐衬里胶板及方法。

设计方案:在烟囱钢壳内壁衬贴柔性橡胶衬里的防腐技术,不仅能够解决了当前钛复合板焊缝、泡沫玻璃砖缝隙的应力腐蚀和应力集中引起的防腐缺陷,而且解决了整体玻璃钢防腐技术的耐腐蚀和防火安全隐患,并且造价成本低廉。因为橡胶材料独具的高弹性能和耐腐蚀性能具备了吸收烟囱晃动引发的应力和腐蚀性介质对烟囱钢壳的腐蚀二种性能,保证了烟囱在晃动情况下的防腐安全性能,其制造成本大大降低(与背景技术相比,成本能降低30%以上),使用寿命完全满足烟囱设计要求30年。为了实现本发明的设计目的,本发明采取了以下技术方案:

1)筛选出高性能的耐腐蚀橡胶衬里配方和衬里胶板的技术方案,即:

本发明采取了以下技术方案:选用耐老化、耐腐蚀性能极好的丁基橡胶。并配以高效防老化助剂、硫化促进助剂、增粘剂等,具体配方如下:

丁基橡胶100

补强助剂60

软化剂10

增粘剂50

硫化剂4.5

防老剂a2

防老剂b1.5

促进剂1.5

为解决衬里胶与钢铁表面获得良好的粘合,确保足够的粘合强度。在衬里胶中必须要增加合适的和足够的增加粘合强度的材料,本配方中选用的是酚醛型增粘剂,且使其用量达到50份以上。

2)开发出了适应烟囱现场防腐施工的衬胶和硫化工艺,即采用了适合于现场衬胶施工的自然硫化工艺。可在现场实施衬胶防腐,一旦施工完成即可投入使用,无需加热硫化这一橡胶衬里特定的工艺。因为工业烟囱的建造地普遍偏远,高大(一般其高度在200米以上,直径10米以上),现场无法实施传统的通蒸汽加压硫化工艺。烟囱的运行又是一级安全要求,设计寿命达到30年。将丁基胶和自然硫化二项技术的结合即是保证施工安全,防腐可靠的核心技术。

本发明与背景技术相比,一是解决了当前钛复合板防腐技术、泡沫玻璃砖防腐技术焊缝的应力腐蚀和应力集中引起的防腐缺陷;二是解决了整体玻璃钢防腐技术的耐腐蚀和防火安全隐患;三是造价成本低廉。

具体实施方式

实施例1:一种具有30年使用寿命的低成本长寿命烟囱防腐衬里胶板,其特征是重量份:

丁基橡胶100份

补强助剂60份

软化剂10份

增粘剂50份

硫化剂4.5份

防老剂a2份

防老剂b1.5份

促进剂1.5份

合计229.5份。

所述增粘剂为酚醛型增粘剂且添量达到50份以上。

所述防老剂a是指酮胺类防老剂;所述防老剂b是指对笨二胺类防老剂;所述促进剂是指噻唑类促进剂;所述防腐衬里胶板适应烟囱现场无需加热硫化防腐施工。

所述腐衬里胶板耐酸腐蚀性能在20%h2so4冷热循环30次条件下,无裂纹、气泡、气孔和剥落现象;耐热老化功能在93℃×168h条件下,无裂纹、气泡、气孔和剥落现象;硬度/shorea在20%h2so4冷热循环30次条件下,40~90度;与钢板的粘合强度(kn/m),其中未侵酸部分≥3.5,浸酸部分≥2.0。

所述防腐衬里胶板当试验介质为60%h2so4时,在23℃×浸泡28d和93℃×浸泡28d条件下,其质量变化δw,%分别是±2和±5;当试验介质为浓度150g/l,用hci调节ph值到4cacl2溶液时,在23℃×浸泡28d和93℃×浸泡28d条件下,其质量变化δw,%分别是-2~+6和-2~+6;当试验介质用hci调节ph值到去离子水(2)时,在23℃×浸泡28d和93℃×浸泡28d条件下,其质量变化δw,%分别是-2~+5和-2~+10。

所述防腐衬里胶板硬度65±5邵尔a,拉伸强度≥7mpa,扯断伸长率≥250%,里与钢的粘合强度≥5kn/m,70℃×168小时老化硬度变化+2度,拉伸强度下降+2.4%,伸长率下降-7.6%,阿克隆磨耗0.4mm3

实施例2:在实施例1的基础上,一种高度在200米以上,直径10米以上烟囱防腐衬里胶板处理方法,(1)除硫化剂外,将权利要求1所记载的胶料配方按一定的加料顺序:生胶→补强剂→增粘剂→软化剂→促进剂在橡胶密炼机中混合均匀,卸料后停放24小时后,然后加硫化剂在橡胶开炼机中返炼制成一定形状8x12mm的胶片;(2)用橡胶挤出机挤出1000mm宽度的胶片,其厚度可根据实际要求在2-4mm之间调整;(3)对要防腐的烟囱内表面进行机械除锈;(4)在烟囱防腐现场根据烟囱形状放样裁剪,然后衬贴到已经过机械除锈的烟囱的内表面,用辊轮压实、压平后即可。

需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述,但是这些文字描述,只是对本发明设计思路的简单文字描述,而不是对本发明设计思路的限制,任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改,均落入本发明的保护范围内。

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