聚脲在燃煤电厂应用前景探讨.pdf

山东电力 技术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 4期 总第1 5 0期 聚脲在燃煤电厂应用前景探讨 Th e Re s e a r c h o f Ca l i n d a Ap p l i e d i n Th e r ma l P o we r P l a n t 杨 宗利 山东济宁运河发 电有限公 司， 山东 济宁 2 7 2 0 0 0 摘要 介绍 了一种新型防腐涂料一 聚脲 的物理性 能、 化学性能和它在不同的材料表面的施工工 艺。 探讨 了聚脲在燃煤火 力发电厂化学水处理 、 烟道和脱硫设备以及 输煤 系统 中的应用 。 关键词 聚脲 ； 防腐 ； 电力 Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e d a n e w ma t e r i a l -- c a l i n d a a n d i t s p h y s i c s a n d c h e mi s t r y c a p a b i l i t y a n d wo r k i n g t e c h n i c s ， c ali n d a C an b e a p p l i e d i n a n t i s e p s i s o f w a t e r t r e a t me n t ， fl u e ， F GD a n d C o a l Ha n d l i n g S y s t e m i n p o we r p l a n t ． Ke y wo r d c a l i n d a ； a n t i s e p s i s ； p o we r 中图分类号 T M6 2 1 ． 8 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 7 9 9 0 4 2 0 0 6 0 4 0 0 6 5 0 4 l 概 述 聚脲是上个世纪 7 0年代发明的高分子弹性体 涂料 ， 是一种 1 0 0 ％固含量 的涂层 ， 拥有非常优秀的 抗化学品腐蚀 、 抗 冲击 和耐磨性能。它具有高抗张 强度和优异的柔韧性和延伸率 ， 能够避免因底材料 移动而产生的开裂问题。 聚脲喷涂后几秒钟就能凝 胶 ， 是一体无缝且极耐用的膜层涂料 ， 无溶剂 、 不含 有 V O C 挥发份 ， 在施 工过程不会受 空气 中水分 或温度变化的影响。 聚脲被北美 和欧洲 国家广泛应 用于 防腐 、 防 磨 、 防水等行业， 从上个世纪末被引人中国的石油 、 化工、 海洋等行业。近年来应用于燃煤 电厂的化学 水处理 、工业污水处理 、 尾 部烟 道 防腐 和输煤 系统 的 防磨防堵 ， 逐步代替传统的 防腐 、 防磨 材料 ， 应 用前 景 非常广泛。 2 聚脲 主要技术特征 该涂料不含催 化剂 ， 快 速 固化 ，可在任意 曲面 、 斜 面及垂直面上喷涂成型 ， 不 产生流淌现象 ， 5秒钟凝胶 ， 1 分钟 即可达到步行强度 。 它对水分 、湿气不敏感 ， 施 工时不受环境温度 、 湿度的 影响。涂料包装为双组分 ， 1 0 0 ％固含量 ， 对环境友 好 。可以 1 l体积比进行喷涂或浇注 ， 一次施工达 到厚度要求， 克服了以往多层施工的弊病 。 该涂料具有优异的物理性能 ， 如抗张强度、 耐腐 蚀 、 抗老化 、 柔韧性 、 耐磨性等。具有 良好的稳定性 ， 可在_ 4 0 一l 5 0 ℃下长期使用 ， 经过改性处理的聚脲可 承受 2 0 0 C 的热冲击。使用成套喷涂、 浇注设备 ， 施工 方便 ， 效率高； 设备配有多种切换模式 ， 既可喷涂， 也 可浇注。可加入各种颜料 、 填料 ， 制成不 同颜色的制 品 ， 也可引入短切玻璃纤维对材料进行增强。 3 聚脲典型 的物理 、 化学性 能 3 ． 1 物理 性能 表 1聚 脲 的 物 理 性 能 湿态 清洗剂 固体含量 稀释剂 重量 1 0 o ％ 干态 体积 1 0 0 ％ 抗张强度 V ． O ． C 0 延伸率 涂布率l m 2 ／ l m m干膜厚，1 L 硬度 每加仑重 量 约 8 ． 5 5 1 b s 3 ． 8 7 k g ／ 混合重量 硬度 粘度 1 0 0 ％模量 A组份 c p s 约 5 0 0 - -1 0 0 0 7 7 。 F 2 5 C 3 0 0 ％模量 B组份 c p s 约 5 5 0 8 0 0 7 7 。 F 2 5 ℃ 撕裂强度 固化 时间 服务温度 凝胶 触干时间 完全 固化 重涂时间 少 于 2 s 8 3 0 s 1 2 h 0 1 2 h 耐磨性 2 0密耳时 的 火焰蔓延率 2 0密耳时的 烟浓度 耐候性 DP M ， NMP， P o l y C l e an 不使用 2 5 0 0 p s i l O O 1 7 2 b a r 2 6 5 4 6 0 ％ 4 5 6 5邵氏 D 8 0 9 5邵氏 A 1 6 0 0 1 0 0 p s i 1 l O b a r 1 9 2 5 l O O p s i 1 3 2 b a r 43 0 50PL1 5 0 ℃一 1 8 0 C l k g ， 1 0 0 0转 ， H一 1 8轮 损失 6 0 1 1 0 m g 1 0 5 3 0 0 0小 时后 无 可 【 2 】 刘相 臣， 张秉 淑． 化工装 备事故分析 与预防． [ M] 化 学 工业出版社[ MI ． 1 9 9 4年 8月第 一版 【 3 】 何德芳 ， 李力 ， 虞和济． 失效分析与故障预防． [ M] 冶金 工业 出版社 1 9 9 0年 1 2月第一版 收稿 日期 2 0 0 6 - 0 2 2 1 6 5 维普资讯 山 东 电力 技 术 S HANDONG DI ANH J I S HU 2 0 0 6年第 4期 总第1 5 0期 注 处理参数 颜料种类和数量将改变凝 固弹 性体的物理性能 ； 测试样品的喷涂采用设 备喷涂压力为 2 0 0 0 p s i ， 原料温度为 2 l ℃， 主加热器和软管加热温度 为 l 4 0 一 l 6 0 。 F 。 3 ． 2 化 学性 能 表 2聚脲的化学性 能 要求达到 S 2 ． 5级以上 ，喷砂处理完毕 的金属表面 必须用有机溶剂进行处理 ，保证金属表面没有浮 灰 、 油污和水分。喷砂必须在气候干燥 的条件下进 行 ， 处理后的金属表面必须在 2 4 h之内进行下一道 防腐程序 。 4 ． 1 ． 2 刷专用底漆 4聚脲 施工工艺 聚脲是 由 A、 B双组分按照 l 1 混合 ， 使用专用 的聚脲喷涂设备直接喷涂在物体的表面成膜。 所需 要的涂层厚度一次喷涂成型。 喷涂厚度根据使用 目 的的不 同从 0 ． 5 6 m m不等。该涂料可以在钢铁 、 混凝土 、 铝合金 、 木材 、 玻璃等介质表面进行喷涂。 由于在发电厂喷涂的介质表面主要是钢铁 和混凝 土组成 。因此 ， 本文将重点介绍聚脲在钢铁和混凝 土表面 的施 工工 艺 。 4 ． 1 钢铁 表 面施工 钢铁表面喷涂聚脲 的工艺主要包括表面除锈 、 刷专用底漆、 喷涂聚脲。 4 ． 1 ． 1 表面 除锈 钢铁表 面除锈 目的主要是清除表面的氧化层 并使金属表面具有一定 的粗糙度 ， 增强涂料的附着 力。金属表面除锈采用喷砂除锈工艺 ， 砂子可以是 石英砂或钢砂 ， 砂子 的粒径 通常为 2 3 m m， 空压 机的出力为 3 --6 m 3 ／ m i n 。 压力为 0 ． 4 0 ． 6 MP a 。 喷砂 除 锈后 的金 属 表 面 刷 聚脲 专用底 漆 的 目的 是 为 了提 高 聚 脲 涂 层 与 金属表面的附着力 ， 对底 漆要 求是 能 够与金 属 和 聚脲 表 面都 有很 强 的附 着力 ， 通常这类材料 主要 是 双 组 分 环 氧 改 进 性 涂 料并 具有 一定 的 除锈 功 能。通常情况下使用专用 底漆 能够 提高 聚脲 5 0 ％ 一 l 0 0 ％的附着力。 涂料的 涂 布 率 为 7 ～ 1 5 m2 几， 固 化 时间 4 2 4小 时 。聚 脲 喷涂 必须 在底 漆 固化 的 2 4 h之 内进行喷涂。 4 ． 1 ． 3聚脲喷涂 聚脲 喷涂 施 工 采 用 专门的施工设备连续一次喷涂成型 。原料使用前 ， “ B ” 组份必须用动力工具充分搅拌均匀。原料的加 热 温 度 在 6 0 7 0 ℃之 间 ，喷 涂 压 力 为 l 5 O 0 _ _ 3 0 0 0 p s i 。 喷涂过程 中， 要多方向 北一 南／ 东一 西 喷涂 聚脲以保证厚度的一致性。同时 ， 要注意保持系统 压力 。每次喷涂之后都必须更换喷嘴和清洗喷枪 。 4 ． 1 ． 4 聚脲涂层质量要求 聚脲涂层表面平整 ， 无明显流挂 、 气泡和漏点 ， 涂层厚度可以采用涂层测厚仪检查 ， 厚度误差不得 超 过设 计厚 度的 2 0 ％， 1 5 0 0 V的点火花检测无 击 穿点。 4 ． 2混凝土 表 面施工 混凝 土表面施工和金属表面施工不 同的是混 凝土表面存在大量的毛细孔 ， 当热的聚脲喷在混凝 土表面时 ， 毛细孔内的空气和水分会膨胀和汽化造 成聚脲涂层鼓泡。因此 ， 混凝土基层的表面处理非 常重要 。 4 ． 2 ． 1 基 层处 理 维普资讯 山东 电力 技术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 4期 总第1 5 0期 混凝土表面坚 固、 平整 ， 拐角处要采 用圆弧型过渡 ， 高出的部分要进行平整打 磨，砂眼比较深 的地方要进行找平修补。 混凝土表面的含水率小于 1 5 ％。 用电动钢丝刷清除混凝土表面的浮 灰和松动的泥渣并将灰尘清理干净。 4 ． 2 ． 2 刷 专用 底漆 混凝土表面刷底漆的 目的是利用底 漆 渗透 到混凝 土 的毛细孔 中堵塞 毛 细 孔 。这样既能够隔离毛细孔中的空气和 水分 ，又可 以增加涂层与混凝 土的接触 比表面积提高涂层的附着力。底漆最好 采用水性环氧底漆 ，以免减少混凝土表 面的水分对底漆涂层 固化质量 的影响。 4 ． 2 ． 3 聚脲喷涂 表 3 用于防腐时聚脲、 环氧玻璃钢和花 岗岩主要物理技术数据比较 混凝土表面聚脲喷涂的施工方法与钢铁表面 基本上相同。需要特别注意的是在喷涂过程中 ， 不 要将聚脲一次喷到设计厚度 ，应该先喷薄薄的一 层 ， 观察是否有气泡发生。如果发现气泡应将气泡 清除 ，用底漆调制的腻子或修补料进行修补后 ， 完 成全部的喷涂。 5 聚脲应 用 聚脲优异的物理 、 化学性能能够克服 目前电力 行业使用的防腐 、 防磨材料许多方面存在的问题。 5 ． 1 化学 水处 理 防腐 化学水处理防腐主要包括混凝土和金属表面。 5 ． 1 ． 1 混凝土 表面 防腐 混凝土表面防腐包括酸碱地沟 、废水中和池 、 酸碱库、 设备基础 、 地面、 围堰等。化学腐蚀介质主 要由不同浓度盐酸 、 硫酸、 氢氧化钠 、 次氯酸钠等废 液组成 。传统的混凝土表面防腐工艺采用环氧树 脂、 环氧玻璃钢 、 耐酸瓷砖 、 花 岗岩等。 其中， 采用比 较多的主要有环氧玻璃钢 和花岗岩。 与上述两种材料相 比， 聚脲能够适用所有 的化 学介质 。 但聚脲的具有的物理性能原比环氧玻璃钢 和花岗岩更适用与化学混凝土设施 的防腐。 从表 3可以看 出， 聚脲在施工 、 对施工环境的 要求 、 施工速度 、 抗变形能力等方面的优势非常明 显 ， 特别是在地沟和废水池接头部分 ， 由于沉降和 温度嘭胀系数的不同 ， 容易造成基础开裂 ， 将环氧 玻璃钢和花岗岩拉裂。 而聚脲 由于延伸率和撕裂强 度非常高 ， 可以避免上述现象发生 ， 从 而能够保持 防腐层的完整性。 5 ． 1 ． 2金属 表面 防腐 聚脲可 以用于水处理设备 和水箱 内外壁防腐 ， 以取代 目前采用的环氧树脂、 衬胶 、 火焰喷塑、 环氧 玻璃钢和氯磺化聚乙烯防腐 。 与上述几种材料相比，聚脲具有使用寿命长、 涂层强度高 、 施工简便 、 易修补 、 不受基础表面的形 状限制等优点。 表 4聚脲防腐工艺要求 5 ． 2 聚 脲在 烟道 和脱 硫 设备 的应 用 烟道 和脱硫 设备 燃 煤排放 的烟气 ，温 度 在 5 0 一l 5 0 ℃左右 ， 主要成分为二氧化碳 、 氮氧化物 、 二氧化硫和部分粉尘。 目前使用的环氧玻璃鳞片防 腐 ， 对金属表面的结构要求非常高 ， 烟道和脱硫塔 内部的内衬杆和支撑都会对施工质 量有较大 的影 响。经过改性后的聚脲能够在环境温度 1 8 0 C以下 的情况下长期使用 ， 具有优 良的防磨和耐高温物理 性能。两种材料施工的比较如表 5 。 从表 5中可以看出 ， 聚脲在耐磨 、 抵抗烟道变 形 、 施工速度和复杂地方的施工等方面具有非常明 显的优势 。能够大 幅度的降低工程造价 ， 提高涂层 的使用寿命。 此外 ，聚脲还 可以用于石 灰 下转第 7 7页 6 7 维普资讯 山东电力技 术 S HANDO NG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 4期 总第1 5 0期 器能够承受三相短路电流冲击的。 因此为提高抗短 路强度 ，选型应选用能顺利通 过短路试验的变压 器 ， 并合理确定变压器的容量 ， 合理选择变压器的 短路 阻抗 。 3 ． 2改善 变压器 运 行条 件 要提高变压器低压侧的绝缘水平 ， 如包封热缩 绝缘材料 ， 能有效避免变压器低压出 口发生对地或 相问短路 。这一点对于 2 0 0 0年以前生产的变压器 尤为重要 ， 因为这些变压器普遍存在抗短路强度低 的问题 ， 而对于近几年投运的变压器也是十分有益 的 ， 虽然这些变压器在制造过程 中， 大都采取了提 高机械强度的措施 ， 但 多次 的短路 电流冲击 ， 也会 造成绕组逐渐发生塑性变形 ， 累计到一定程度最终 造 成 变压 器烧 毁 。 3 ． 3 优 化运 行方 式 确定运行方式要核算短路电流 ， 并限制短路电 流的危害 ， 提高速断保护功能。 4 结束语 变压器是电力系统主设备之一 ，其运行 的可 靠性对 电力系统的安全生产具 有重要 的意义 ， 虽 然 在变压 器的制造 、 安装 、 运行 、 检修 和维 护等方 面层层技术把关 ， 在运行 中还是暴露了一些 问题 ， 特别是 由于突发短路造成线圈损坏 ，占总事故的 近 5 0 ％， 已成 为电力生产中带有普遍性突出问题 ， 原 因是变压器抗突发短路能力不强 。针对这一问 题 ，国电公司重新修订并下发了 预防 l l O k V 一 5 0 0 k V变压器 电抗器 事故措施 ， 讨论并提出了 提高 l 1 0 k V及 以上电压等级变压器抗短路能力及 预 防变压 器外部 短路 损坏 事故 的综合 措施 和要 求 ， 并具体 实施 ， 有效扼制了 l 1 0 k V及 以上变压器 短路损坏事故频发的被 动局面 。我们在实际运行 中， 要严格执行该项规定 ， 不断研究新的预防变压 器突发短路事故的防范措施 ，保证 电网的安全运 行 口 参考 文 献 【 1 ]输 变 电 设 备 故 障 诊 断 与 事 故 处 理 使 用 手 册 北京银冠 电子 出版社 【 2 ] G B 1 o 9 4 ． 5 - 2 3电力 变压 器第 5部 分 承受 短路 的能力 中国标准 出版社 收稿 日期 2 0 o 6 0 3 一 o 9 上接 第 6 7页 系统 防磨和废水系统的防腐。 表 5 聚脲和环氧玻璃鳞片施工、 性能 比较 5 ． 3 聚脲 在 输煤 系统 应用 电厂输煤系统防磨 、 防堵的方法主要采用超高 分子聚乙烯板 。 这种材料在一定程度上缓解 了输煤 系统的磨损和堵煤现象。随着使用时间的延长 ， 材 料的抗 冲击能力差 、 固定不牢 固、 易脱落等问题 由 为 突 出。 聚脲的抗磨损、 抗冲击和附着力强等优异的物 理性 能 ， 与钢板和混凝土结合牢固 ， 是 目前输煤系 统 防磨 、 防堵 比较理想 的材料 ， 可用 于煤管 、 煤 斗 、 煤仓等 。 表 6 聚脲 和超 高分 子聚乙烯 性能比较 6 结束语 本 文只是对燃煤 电厂部分专业 已经具有 聚脲 使用业绩的施工 、 使用情况进行了探讨。从上述 比 较可 以看出 ， 聚脲涂层的优异的物理 、 化学性能能 够适应 电厂多专业的需要 。 在电力行业具有非常广 阔的应用前景。口 收稿 日期 2 0 0 6 0 2 2 4 7 7 维普资讯