一种衬氟管烟气加热系统的制作方法

本发明属于烟气处理技术领域，特指一种衬氟管烟气加热系统。

背景技术：

我国的能源结构以煤炭为主,燃煤产生的二氧化硫、三氧化硫等有害气体是导致大气污染、酸雨形成的重要原因之一。目前，湿法烟气脱硫工艺(fgd)在大型燃煤设备的烟气脱硫工艺中仍处于主导地位。湿法烟气脱硫工艺主要是在脱硫塔中使用石灰浆液洗涤烟气，并通过增加气液接触面积来获得较高的脱硫效率。

经过湿法脱硫后的烟气温度一般在40～50℃之间，水蒸气含量处于饱和状态，并携带有众多不同大小的液滴。虽然脱硫塔内布置有除雾器，但常用的平板、折板式除雾器对直径较小的液滴的脱除能力十分有限，且很容易出现液滴二次携带的问题，故脱硫塔出口的烟气里仍有大量液滴存在。这些液滴中含有高浓度的so42-、so32-、cl-、f-等酸性离子，使液滴呈酸性，具有很强的腐蚀性，极易对下游烟道、烟囱造成复合型低温腐蚀。并且由于排烟温度较低，烟气的浮力也较低，对烟气中的污染物扩散十分不利，导致设备附近污染物落地浓度增加。低温烟气从烟囱排出后，处于饱和状态的水蒸气遇冷发生凝结，形成大量白雾。

为了避免以上问题的发生，可在脱硫塔后加装烟气加热系统，将脱硫后的烟气温度提升后，再由烟囱排放。然而现有加热系统中的换热器的耐腐蚀性能不佳，从而导致了其使用寿命缩短，从而大大提高了加热系统的维护成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性能良好的衬氟管烟气加热系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种衬氟管烟气加热系统，包括减压器、换热器及烟囱，换热器，换热器包括壳体，壳体的上下两端分别开设有进气口和排水口，壳体内的上下两端设置分别有管板，两个管板之间形成换热室，并在两个管板之间插设有若干换热管，壳体的侧壁设置有与换热室连通的烟气进管和烟气出管；所述的换热管、壳体及管板均由碳钢制成，且所述的换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁均经防腐喷涂处理形成喷涂层，并在经防腐喷涂处理的所述换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁均设置有外衬层，所述的外衬层由氟塑料制成。

通过采用上述的技术方案，热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁均经防腐喷涂处理，从而能确保换热器整体的防腐蚀的性能，并设置外衬层能进一步提高换热器整体的防腐蚀效果。

仅在壳体内壁的换热室位置处喷有喷涂层，也仅在壳体内壁的换热室位置处设置有外衬层。

所述的减压器包括进气端与出气端，减压器的出气端连接至换热器的壳体的进气口，排放的烟气从烟气进管进入，经换热器加热后由出烟管排至烟囱中；所述减压器进气端进入不饱和蒸汽(160℃，0.7mpa，2.3t/h),减压器出气端排出饱和蒸汽(160℃)；所述烟气进管进入的烟气温度为60℃，经换热器加热后排出的烟气为120℃。

本发明进一步设置为：所述防腐喷涂处理的步骤包括：

步骤一、采用无气喷砂方式分别对换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁进行表面喷砂处理，并对喷砂后的换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁进行磷化钝化处理，使其表面形成一层稳定的磷化膜；

步骤二、将金属粉末采用静电喷涂方式喷涂在经步骤一喷砂和磷化钝化处理的换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁上，并对该涂层进行高温烘烤流平固化，形成金属粉末底层；其中，金属粉末采用160目的铝粉，金属粉末底层厚度为150μm；

步骤三、在步骤二的金属粉末底层表面采用无气喷涂方式喷涂防腐层；

步骤四，将步骤三中喷涂有防腐层的换热管、壳体、及管板放置在80℃条件下烘干。

本发明进一步设置为：所述防腐层包括按质量份数计的如下组分：250份改性酚醛环氧树脂基料、150份辅料、80份三乙烯四胺固化剂、15份环氧树脂用消泡剂、20份乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂。

通过采用上述的技术方案，在对换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁进行喷砂处理之后增加了对换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁表面磷化钝化和喷涂金属粉末涂层的处理工艺，通过磷化钝化处理避免了传统喷砂工艺后的酸洗步骤，能降低喷砂处理后的表面的微小尖角，防止出现金属粉末底层无法完整覆盖内壁表面的现象，保证金属粉末底层的连续性；而且金属粉末底层机械强度高、附着力强、耐腐蚀耐老化性能更佳，能更有效地传导石化介质流动产生的静电，还可对换热管外壁、壳体内壁及板管两侧壁起到一定的电化学防护作用。

且防腐层以氧树脂作成膜介质的重防腐体系的功能涂料层，具有固化温度低、成膜稳定等优势，有效避免了各涂层之间相互作用弱而导致防腐性能较差的问题，大大提高了复合防腐结构体系的防腐性能；而且由于在各漆层的调配时加入偶联剂，它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间的粘合程度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透。

本发明进一步设置为：所述辅料包括硝酸钡、硝酸钙、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠、硅烷偶联剂、纳米二氧化硅、超细云母粉。

本发明进一步设置为：所述的辅料的制备步骤包括：

(1)将硝酸钡、硝酸钙、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠和蒸馏水混合配成溶液，使用磁力搅拌器剧烈搅拌4-5小时后抽滤，洗涤干燥得到混合物，混合物为类水滑石；

(2)将所得的混合物和纳米二氧化硅，超细云母粉末，硅烷偶联剂混合，超声分散后，干燥，研磨过200目筛，在550℃条件下煅烧3-4小时，得到所述辅料；

所述步骤(1)中的各原料按以下摩尔比混合：硝酸钡：硝酸钙：硝酸铝：氢氧化钠：碳酸钠＝30：6：15：180：90；

所述步骤(2)中各原料的质量份数为：100份混合物，10份硅烷偶联剂，150份纳米二氧化硅和15份超细云母粉。

本发明进一步设置为：所述超细云母粉末白度大于70，平均粒径小于35um。

本发明进一步设置为：所述的纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅，平均粒径小于30nm。

本发明进一步设置为：所述硝酸钡的摩尔浓度为0.1～0.5mol/l，溶液体积为0.5～1l。

所述的硅烷偶联剂为kh-560、kh-570、kh-792硅烷偶联剂。

通过采用上述的技术方案，辅料通过掺入钡离子来固定渗透进来的硫酸根离子。由于类水滑石是层状金属氢氧化物，层间的阴离子可以交换(硫酸根离子的交换能力大于硝酸根离子)；当硫酸根离子渗透到防腐层当中，可以通过阴离子交换进入到层状的水滑石结构中；在水滑石中引入金属钡离子，可以通过生成硫酸钡沉淀来更为牢固地固定硫酸根离子。

从而惨入防腐层中不但可以减少硫酸根离子在涂层中的扩散，并且可以吸附固定侵入的硫酸根离子，阻止有关硫酸盐侵蚀性产物的生成。

通过煅烧类水滑石来提高其阴离子的吸附能力，煅烧后的水滑石具有结构记忆效应，在有水的环境下可以加大层间距离，进一步地增加防腐层对硫酸根离子的吸附。同时，本发明加入的纳米二氧化硅具有火山灰效应，加速了胶凝材料的水化，提高了防腐层的早期强度。其中云母粉本身作为一种层状硅酸盐矿物，具有很好的保水性，能在一定程度上预防防腐层的开裂；另外其本身的微小粒径配合纳米二氧化硅能提高涂层的密实度，对防止硫酸根离子的扩散起到积极作用。通过掺加硅烷偶联剂来对类水滑石进行改性，提高了类水滑石和纳米二氧化硅在防腐层中的分散性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中换热器的结构示意图；

图3是本发明中喷涂层的结构示意图；

附图中标记及相应的部件名称：1-减压器、2-换热器、2a-壳体、2b-进气口、2c-排水口、2d-管板、2e-换热室、2f-换热管、2g-烟气进管、2h烟气出管、3-烟囱、4-喷涂层、4a-磷化膜、4b-金属粉末底层、4c-防腐层、5-外衬层。

具体实施方式

参照图1至图3对本发明的一个实施例做进一步说明。

一种衬氟管烟气加热系统，包括减压器1、换热器2及烟囱3，换热器2，换热器2包括壳体2a，壳体2a的上下两端分别开设有进气口2b和排水口2c，壳体2a内的上下两端设置分别有管板2d，两个管板2d之间形成换热室2e，并在两个管板2d之间插设有若干换热管2f，壳体2a的侧壁设置有与换热室2e连通的烟气进管2g和烟气出管2h；所述的换热管2f、壳体2a及管板2d均由碳钢制成，且所述的换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁均经防腐喷涂处理形成喷涂层4，并在经防腐喷涂处理的所述换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁均设置有外衬层5，所述的外衬层5由氟塑料制成。

通过采用上述的技术方案，热管外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁均经防腐喷涂处理，从而能确保换热器2整体的防腐蚀的性能，并设置外衬层5能进一步提高换热器2整体的防腐蚀效果。

仅在壳体2a内壁的换热室2e位置处喷有喷涂层4，也仅在壳体2a内壁的换热室2e位置处设置有外衬层5。

所述的减压器1包括进气端与出气端，减压器1的出气端连接至换热器2的壳体2a的进气口2b，排放的烟气从烟气进管2g进入，经换热器2加热后由出烟管排至烟囱3中；所述减压器1进气端进入不饱和蒸汽(160℃，0.7mpa，2.3t/h),减压器1出气端排出饱和蒸汽(160℃)；所述烟气进管2g进入的烟气温度为60℃，经换热器2加热后排出的烟气为120℃。

所述防腐喷涂处理的步骤包括：

步骤一、采用无气喷砂方式分别对换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁进行表面喷砂处理，并对喷砂后的换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁进行磷化钝化处理，使其表面形成一层稳定的磷化膜4a；

步骤二、将金属粉末采用静电喷涂方式喷涂在经步骤一喷砂和磷化钝化处理的换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁上，并对该涂层进行高温烘烤流平固化，形成金属粉末底层4b；其中，金属粉末采用160目的铝粉，金属粉末底层4b厚度为150μm；

步骤三、在步骤二的金属粉末底层4b表面采用无气喷涂方式喷涂防腐层；

步骤四，将步骤三中喷涂有防腐层的换热管2f、壳体2a、及管板2d放置在80℃条件下烘干。

所述防腐层包括按质量份数计的如下组分：250份改性酚醛环氧树脂基料、150份辅料、80份三乙烯四胺固化剂、15份环氧树脂用消泡剂、20份乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂。

在对换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁进行喷砂处理之后增加了对换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁表面磷化钝化和喷涂金属粉末涂层的处理工艺，通过磷化钝化处理避免了传统喷砂工艺后的酸洗步骤，能降低喷砂处理后的表面的微小尖角，防止出现金属粉末底层4b无法完整覆盖内壁表面的现象，保证金属粉末底层4b的连续性；而且金属粉末底层4b机械强度高、附着力强、耐腐蚀耐老化性能更佳，能更有效地传导石化介质流动产生的静电，还可对换热管2f外壁、壳体2a内壁及板管两侧壁起到一定的电化学防护作用。

且防腐层4c以氧树脂作成膜介质的重防腐体系的功能涂料层，具有固化温度低、成膜稳定等优势，有效避免了各涂层之间相互作用弱而导致防腐性能较差的问题，大大提高了复合防腐结构体系的防腐性能；而且由于在各漆层的调配时加入偶联剂，它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间的粘合程度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透。

所述辅料包括硝酸钡、硝酸钙、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠、硅烷偶联剂、纳米二氧化硅、超细云母粉。

：所述的辅料的制备步骤包括：

(1)将硝酸钡、硝酸钙、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠和蒸馏水混合配成溶液，使用磁力搅拌器剧烈搅拌4-5小时后抽滤，洗涤干燥得到混合物，混合物为类水滑石；

(2)将所得的混合物和纳米二氧化硅，超细云母粉末，硅烷偶联剂混合，超声分散后，干燥，研磨过200目筛，在550℃条件下煅烧3-4小时，得到所述辅料；

所述步骤(1)中的各原料按以下摩尔比混合：硝酸钡：硝酸钙：硝酸铝：氢氧化钠：碳酸钠＝30：6：15：180：90；

所述步骤(2)中各原料的质量份数为：100份混合物，10份硅烷偶联剂，150份纳米二氧化硅和15份超细云母粉。

本发明进一步设置为：所述超细云母粉末白度大于70，平均粒径小于35um。

本发明进一步设置为：所述的纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅，平均粒径小于30nm。

所述硝酸钡的摩尔浓度为0.1～0.5mol/l，溶液体积为0.5～1l。

所述的硅烷偶联剂为kh-560、kh-570、kh-792硅烷偶联剂。

通过采用上述的技术方案，辅料通过掺入钡离子来固定渗透进来的硫酸根离子。由于类水滑石是层状金属氢氧化物，层间的阴离子可以交换(硫酸根离子的交换能力大于硝酸根离子)；当硫酸根离子渗透到防腐层当中，可以通过阴离子交换进入到层状的水滑石结构中；在水滑石中引入金属钡离子，可以通过生成硫酸钡沉淀来更为牢固地固定硫酸根离子。

从而惨入防腐层中不但可以减少硫酸根离子在涂层中的扩散，并且可以吸附固定侵入的硫酸根离子，阻止有关硫酸盐侵蚀性产物的生成。

通过煅烧类水滑石来提高其阴离子的吸附能力，煅烧后的水滑石具有结构记忆效应，在有水的环境下可以加大层间距离，进一步地增加防腐层对硫酸根离子的吸附。同时，本发明加入的纳米二氧化硅具有火山灰效应，加速了胶凝材料的水化，提高了防腐层的早期强度。其中云母粉本身作为一种层状硅酸盐矿物，具有很好的保水性，能在一定程度上预防防腐层的开裂；另外其本身的微小粒径配合纳米二氧化硅能提高涂层的密实度，对防止硫酸根离子的扩散起到积极作用。通过掺加硅烷偶联剂来对类水滑石进行改性，提高了类水滑石和纳米二氧化硅在防腐层中的分散性。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。