脱硫塔乙烯基玻璃鳞片内衬耐新型脱硫剂腐蚀研究_朱宸.pdf
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1、10环境技术/Environmental Technology环境试验nvironmentalTestingEA b s t r a c t:Chinas carbon peaking and carbon neutrality goals and the demand for carbon capture,utilization and storage have brought opportunities for the progress of flue gas desulfurization technology in thermal power plants.A new type of
2、desulfurizer developed by a company has improved its desulfurization and decarburization performance,but its mechanism for the role of resin-based glass flake lining inside the desulfurization tower is still unclear.There are application risks.In order to study the influence of vinyl ester glass fla
3、ke lining anti-corrosion coating on the corrosion and aging resistance for the new type desulfurizer,this study designed a slurry immersion simulation test with different concentrations of new desulfurizer.The coating samples before and after immersion test were tested for macro quality and appearan
4、ce,surface micro morphology,Barcol scale of hardness,wear resistance and mechanical strength.The behavior and rule of corrosion and aging of coatings were analyzed,and the possible failure mechanism was revealed.The test results show that with the increase of the slurry immersion test time,coating s
5、amples showed different degrees of corrosion and aging,the mass of samples increased with water absorption,and there has been blister phenomenon on the surface of some samples.The SEM results show that the surface was partially powdered,and the samples hardness,wear resistance,and mechanical strengt
6、h all decreased obviously.Therefore,it is suggests that the performance and process requirements should be improved in the practical application 摘要:我国碳达峰碳中和目标、碳捕集利用储存的需求为火电厂烟气脱硫技术的进步带来了机遇,某公司开发的新型脱硫剂提升了其脱硫脱碳的性能,但其对脱硫塔内部树脂基玻璃鳞片内衬作用机制仍不明确,存在应用风险。为了研究乙烯基玻璃鳞片内衬防腐涂层耐新型纳米脱硫剂腐蚀老化作用的影响,本研究设计开展含不同浓度新型脱硫剂的浆液浸
7、泡模拟试验。通过对浸泡试验前后的涂层样品进行宏观质量与外观、表面微观形貌、巴氏硬度、耐磨性能和力学强度测试,分析了涂层腐蚀老化行为与规律,揭示了其可能的失效机理。试验结果表明随着浆液浸泡试验时间的增加,涂层样品出现不同程度的腐蚀老化现象,样品质量吸水增重,表层出现鼓包现象,SEM 结果表明表面局部粉化,样品巴氏硬度、耐磨性能、力学强度均呈现较明显的下降趋势。因此,本研究建议在树脂基玻璃鳞片防腐涂层的实际应用中应提高性能和工艺要求,选择合适的玻璃鳞片种类以及树脂基材料,将有利于新型纳米脱硫剂的成功应用。关键词:新型脱硫剂;乙烯基玻璃鳞片涂层;腐蚀;老化中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编
8、号:1004-7204(2023)02-0010-09脱硫塔乙烯基玻璃鳞片内衬耐新型脱硫剂腐蚀研究Study on Corrosion Resistance of Vinyl Glass Flake Lining of Desulfurization Tower to the New Desulfurizer朱宸1,吕天一1,于驰2(1.中国电器科学研究院股份有限公司,广州 510663;2.广东能源集团科学技术研究院有限公司,广州 511457)ZHU Chen1,LV Tian-yi1,YU Chi2(1.China National Electric Apparatus Research
9、 Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510663;2.Guangdong Energy Group Science and Technology Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 511457)112023 年 2 月/February 2023nvironmentalTestingE环境试验引言传统的石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是我国目前最成熟且运用最广泛的脱硫方法之一 1,其具有相关设施成熟、脱硫效率高(大于 9 5%)、吸收剂利用率高、设备运转率高以及原料成本低等优点 2,因此在未来的一段时间内,该技术仍将是主流。同时由于
10、受到全球煤炭市场煤价上涨、供电需求持续攀升等现象的影响,国际燃煤供应愈加不稳定,且煤种复杂多变、燃煤品质不稳定等问题随之出现。煤质含硫量波动大,高硫份或混煤不均匀情况对环保达标排放造成重大挑战,导致湿法烟气脱硫的常规脱硫剂石灰石用量增加,生产成本提高。新型脱硫剂具有较高的 S O2排放适应性,其主要成分 C a O和 N a2O,溶于水形成 C a(O H)2和 N a O H,通过与传统石灰石-石膏法脱硫方法结合的方式,达到减少S O2和 C O2排放的效果,符合我国“双碳”目标的发展背景。脱硫塔内部通常采用橡胶、增强树脂内衬(玻璃鳞片涂层)和纤维增强塑料(F R P)等非金属材料作为主要的
11、防腐材料。相比较而言,凭借在综合性能(良好耐蚀性能、较低渗透率和较高粘结强度等)、服役寿命以及性价比方面的综合优势,树脂基玻璃鳞片涂料用作防腐内衬已成为脱硫塔内部主要的腐蚀防护方案。在强腐蚀区域则可采用玻璃鳞片涂料与 F R P玻璃钢相结合的防腐方式 3。而石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统设备内部长期的腐蚀性环境,对设备的服役性能与寿命具有较大威胁。乙烯基玻璃鳞片涂层作为主要的防腐内衬 4,其失效行为一般表现为涂层的溶胀、鼓泡、分层、剥离、脱粘、龟裂、开裂和磨损等 5。另外,脱硫剂浆液在脱硫塔内部搅动时对涂层有持久的物理磨损作用 6。在腐蚀老化方面涂层主要受扩散渗透、高分子聚合物的溶解溶胀、of
12、resin-based glass flake anti-corrosion coatings.The selection of appropriate glass flake types and resin-based materials will be conducive to successful application of the new desulfurizer.K e y w o r d s:new desulfurizer;vinyl ester glass flake coating;corrosion;ageing热应力和交变应力破坏等方面的影响。因此,为了研究新型脱硫剂是
13、否会对乙烯基玻璃鳞片防腐涂层造成影响,有必要开展乙烯基玻璃鳞片涂层耐新型脱硫剂腐蚀研究,为确保脱硫系统安全、长期且有效运行提供新的数据支撑与技术支持。1实验部分本研究基于脱硫塔内部防腐涂层所处的高温高湿服役环境,设计开展新型脱硫剂动态浸泡试验,通过将防腐内衬浸泡于含有脱硫剂的石灰石-石膏浆液中以达到加速试验效果,同时配置三种不同脱硫剂浓度配比的石灰石-石膏浆液,研究其对脱硫塔防腐内衬涂层的腐蚀老化现象。以含有不同浓度新型脱硫剂的 3 种石灰石-石膏浆液作为研究对象,对制备的乙烯基玻璃鳞片涂层样板开展耐浆液浸泡试验,受控制的试验环境条件包括浆液温度、样品位置、浆液搅拌速度等。观察样品的腐蚀老化过
14、程,测量记录试验过程中相关数据,主要包括样品的质量、外观、微观形貌、耐磨性能和力学强度性能,对比浸泡试验前后数据变化,研究性能改变和环境因素的对应关系,分析内衬涂层的腐蚀老化规律与机理。1.1 试验样品1.1.1 乙烯基玻璃鳞片涂层及其制备在表面洁净、干燥的玻璃板上制备涂层样板,涂覆工艺按照产品施工规程的说明进行(由于工艺差别,本研究中存在两种表面粗糙度的样板)。待制备的涂层样板完全固化干燥后将其从玻璃板上剥离,并按试验要求用刻刀进行裁剪,将其制备成 5 0 m m 1 0 0 m m 2 m m规格的乙烯基玻璃鳞片涂层样板以及 2 0 m m 1 8 0 m m 2 m m样条(图 1)。1
15、2环境技术/Environmental Technology环境试验nvironmentalTestingE1.1.2 含新型脱硫剂的石灰石-石膏浆液配置配制含脱硫剂的石灰石-石膏浆液,首先按质量比9 5 5 混合石膏与石灰石,加水稀释,控制密度约为1 1 5 0 k g/m3。将脱硫剂兑水稀释,按脱硫剂:去离子水的体积比为 1 3 配制。随后将兑水后的脱硫剂与石灰石-石膏浆液按比例 1 5,1 2 和 1 1 分别进行配制,得到3 种不同脱硫剂浓度的石灰石-石膏浆液A,B和C,即:1)浆液 A 兑水后的脱硫剂与石灰石-石膏浆液配比 1 5;2)浆液 B 兑水后的脱硫剂与石灰石-石膏浆液配比
16、1 2;3)浆液 C 兑水后的脱硫剂与石灰石-石膏浆液配比 1 1。1.2 浆液浸泡试验1.2.1 试验装置本研究的试验装置由可控温磁力搅拌器、立式搅拌器、5 0 0 0 m l 烧杯和铁架台组成。如图 2 所示,从左至右编号 1、2、3 的烧杯中分别为配制好的浆液 A、B、C。1.2.2 试验步骤试验开始前,将裁剪好的乙烯基玻璃鳞片涂层初始样品置于温度设定为(6 0 2)的烘箱中干燥 2 4 h,取出冷却后称量每个试样的重量,观察样品外观。称重后的样板使用防水胶布固定在 5 0 0 0 m L烧杯内壁,向烧杯中加入配置好的浆液使样板完全浸没在液面以下。调节铁架台使立式搅拌机的聚四氟乙烯搅拌桨
17、位于烧杯底部略上方,以便搅拌底部沉积的石灰石-石膏浆液。设定加热温度为 6 0 ,搅拌桨转速 8 0 0 r/m i n,试验时间 2 0 0 0 h。试验过程中由于加热将导致水分蒸发,需通过向烧杯中添加去离子水恢复至初始原刻度。每 5 0 0 h取出样品进行外观检查,质量测量。1.3 性能表征1.3.1 质量与外观测试质量测量使用德国赛多利斯 B S A 2 2 4 S-C W电子分析天平,测量结果精确至 0.0 0 1 g。图 1 裁剪前后的乙烯基玻璃鳞片涂层样板图 2 浆液浸泡试验装置(a)裁剪前(a)裁剪后外观测试采用目视检查法,并拍照记录。1.3.2 微观形貌测试对裁切的样品进行喷金
18、处理后,表面微观形貌测试使用德国 Z e i s s 公司 E V O 1 8 型扫描电子显微镜进行。1.3.3 巴氏硬度测量参照标准 G B/T 3 8 5 4-2 0 1 7 增强塑料巴柯尔硬度试验方法,使用 9 3 4-1 型巴氏硬度计测试材料表面硬度,132023 年 2 月/February 2023nvironmental Adaptability&ReliabilityE环境适应性和可靠性是以特定压头在标准载荷弹簧的压力作用下压入试样,根据压入的深浅来表征试样的相对硬度。浸泡试验后,取用于三种浆液浸泡的样品及初始样品各两片进行巴氏硬度测量,压痕位置距试样边缘应大于 3 m m,压
19、痕间距也应大于3 m m。至少在试样的1 0 个不同位置进行测量,结果取平均值。1.3.4 耐磨性测试参照标准 G B/T 1 7 6 8-2 0 0 6 色漆和清漆 耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法,使用泰伯尔 T a b e r 5 3 1 5 磨耗试验机采用旋转橡胶砂轮法对涂层样品的耐磨性进行测定,以经过规定次数摩擦循环后涂膜的质量损耗来表示。浸泡试验后,取用于三种浆液浸泡的样品及初始样品各 4片,两两相拼成尺寸为1 0 c m 1 0 c m,进行耐磨性测定。橡胶砂轮型号为 C S-1 7 w,负载为 5 0 0 g,试验规定转数为 5 0 0 转。1.3.5 力学性能测试参照标准 G B
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