燃煤电厂超低排放改造吸收塔衬胶脱落原因分析及对策

燃煤电厂超低排放改造吸收塔衬胶脱落原因分析及对策

刘强

国能粤电广东台山电厂

摘要：吸收塔利用原塔改造，浆池部位加高3938mm，喷淋层及除雾器部位加高6481mm，抬高部位采用圈梁加固方式加固塔体，加高部分做氯化丁基橡胶内衬。为节约改造成本保留原吸收塔衬胶，对增高部分和因施工破坏部分塔壁的新贴衬胶。

关键词：燃煤电厂；超低排放；吸收塔；衬胶脱落；原因；对策

吸收塔衬胶管道脱落危及发电机组的正常运行，对电厂和施工企业造成极大损害。在提高橡胶和强力胶质量验收、附着力测试达标的前提下，特别是吸收塔中胶合较好的橡胶附着力拉伸测试立即达标的情况下，仍会发生橡胶脱落，这表明这不仅仅是超级胶或橡胶质量或施工质量的原因。有必要进行详细分析，找出问题的根源，从源头上解决问题。

1脱硫衬胶管道使用寿命分析

在设计院设计的脱硫衬胶管道的橡胶使用上,一般都会明确注明进口材料丁基橡胶,但是并没有确定进口丁基橡胶的种类。

在我国最早开始配套脱硫的衬胶管道中,使用进口氯丁基橡胶以挤出方式生产橡胶的管道,在直管道部位使用寿命可以达到四到五年,弯头寿命略短,变径部位的使用寿命不及直管道的一半。后来随着市场竞争的加剧,招标方最低价中标等因素,市场上开始出现使用国产通用丁基橡胶和再生丁基橡胶的情况,国产通用丁基橡胶的使用寿命直管道部位为三年左右,而含有再生成分的丁基橡胶使用寿命不足两年。这也直接导致一些电厂最终用户认为脱硫管道不能采用橡胶衬里,而试用其它防腐材料的情况出现。

丁基橡胶的自粘性和互粘性都较差,为了解决这方面的问题,国内外的厂商采取了多种方法,但效果并不理想,最后只能采用性能较强的粘接剂来解决。而采用多层复合技术的氯化丁基橡胶衬里,使用寿命可以大大提升。埃米尔橡胶实验室采用泰伯磨损的测试,损失量仅为0.05克。实验室的报告表明,EMIREV739橡胶在有记录的脱硫衬胶管道上的使用寿命已经超过15年,部分达到20年,即使在变径(大小头)部位也可达到5-7年。基于天然橡胶相对于合成丁基橡胶对于金属更强的粘接力,埃米尔实验室工程师在金属层表面采用天然橡胶用来紧紧的拉住金属,使之具有最佳的粘接强度,氯丁基橡胶作为复合在天然橡胶上的防腐耐磨层可以最大限度的保护金属管道的侵害。

2原因分析及处理方案

2.1衬胶粘合强度分析

衬胶的粘合强度直接影响到胶皮是否与塔壁粘贴牢固，粘贴力不足是造成胶皮脱落的最直接因素。技术管理人员从一开始就加强了对衬胶粘合强度的验收力度。在施工队伍进场后就要求其用试板做好试样并做粘合强度试验。做试样的胶水和胶皮由业主方的技术管理人员随机抽取，试样要吸收塔内部制作力求与现场施工的条件相同，试样的粘合强度试验合格方可正式开工。为避免施工人员在做试样时严格执行工艺要求粘贴力能达到标准要求、但在大面积施工时工艺要求放松达不到质量标准，故要求在所有衬胶施工完毕后直接在塔壁上抽样做粘合强度试验，抽样取了各个方向各层有代表性的部位，试验结果全部合格，但投运后仍出现衬胶脱落的情况。旧胶皮已投运了近十年，抽样做粘合强度试验时发现旧胶皮的粘合力比新贴胶皮的粘合力低，但检查发现脱落的基本上是新贴的胶皮，旧胶皮几乎没有脱落的迹象，说明胶皮与塔壁粘合强度低并不是衬胶脱落的主要原因。

2.2施工工艺不符合要求

考虑到在降低成本方面保留原有吸收塔的旧橡胶，本次改造仅将新橡胶粘在改进塔的一部分，因此存在新旧橡胶加固重叠的情况。根据施工技术规定，搭接应与材料流动性[2]成同一角度，但由于必须保留旧橡胶，在泥浆池的搭接处，只有新橡胶贴在旧橡胶上，搭接方向是向上的，与吸收塔中泥浆的向下冲刷方向相反，这将导致从喷管喷出的泥浆立即冲刷搭接接头，很容易导致搭接接头开裂，然后导致橡胶脱落。在进一步的分析实验中发现，由于旧橡胶的含水量大和一些老化因素，新旧橡胶之间的粘附力不能达到标准要求的4kn/m，这使得该部分的橡胶更容易松动。搭接处橡胶松动后，吸收塔浆液池中的浆液侵蚀、烟尘侵蚀和液位振荡进一步加剧了橡胶脱落，最终导致大规模脱落。这也是橡胶剥落的根本原因。

2.3新旧胶皮搭接口位置不合理

本次改造分两部分对吸收塔进行改进。浆液箱加宽3938mm喷淋层，脊式除雾器加宽6481mm。新的粘合剂通常分为两部分。落胶是指浆液箱、喷淋层和脊状除雾器层没有大规模脱落。根据工程图纸，浆池提升后上部焊缝设计标高为15.23米，新旧橡胶搭接设计标高为15.50米。吸收塔的正常浆液罐液位计大于15米。因此，搭接接头的位置刚好高于液位。在吸收塔的整个运行过程中，由于烟尘振荡、塔内混合装置的混合以及喷涂层浆液的喷涂，浆液池的表面液位计波动很大，如大海，对该部位的塔壁橡胶有很大的冲击，也增加了该部位脱落的风险。而设计标高15米左右的部分正好是吸收塔烟尘通道的下部。烟灰从通道冲入塔中，并冲刷到距离塔壁约15米的正对面。这部分橡胶上的冲刷力最高，而这正是接头部分。就吸收塔的橡胶剥落而言，这一部分更为严重。新旧橡胶结合不科学是橡胶脱落的关键原因。

从上述根本原因来看，吸收塔中新橡胶脱落的主要原因是搭接处新旧橡胶的钢筋搭接方法不符合规定要求，且橡胶很容易被喷涂的泥浆冲洗而从搭接处的一部分脱落。搭接处新旧橡胶的附着力不足以满足标准要求，很容易松动。此外，搭接接头的工作条件更为极端，由于烟雾和泥浆波动的侵蚀，很容易在此处脱落。在垂直方向上，一方面，搭接接头旧模和新模之间的粘附力很小，橡胶最有可能因浆液的侵蚀而脱落。另一方面，工作条件更极端，承载力大。这两个因素的累积最终导致橡胶脱落。施工质量管理只关注橡胶与塔壁之间的粘附，没有分析其他影响因素，也没有采取有效措施，导致衬胶管道大规模脱落。

2.4处理方案

对于所分析的原因，必须解决三个问题：新旧橡胶之间的粘合不足问题；橡胶搭接和材料方向颠倒，泥浆冲刷导致橡胶脱落；尽量避免工作条件的最极端部分。经过科学研究，采用以下方案：将吸收塔中15.3m至22.63m的旧橡胶全部清除，并更换为新橡胶，使新橡胶的界面增加至22.63m。这是一个吊环，位于新的质量改进和效率提升层的底部，材料为2205。新橡胶粘在钢环的下边缘。这部分没有旧橡胶，新橡胶和旧橡胶之间没有界面，这克服了新橡胶和旧橡胶之间附着力不足的问题。界面位于钢环的底部，从顶部喷射的泥浆被钢环堵塞，不容易立即冲洗到新的橡胶界面，克服了泥浆冲洗导致界面松动的问题。同时，由于界面的位移，也克服了橡胶搭接界面处于工作条件最极端部分的问题。根据更换衬胶管道的工程施工方案，从源头上克服了防止橡胶脱落的几个关键原因。

结论

吸收塔衬胶管道脱落危及发电机组的正常运行，对电厂和施工企业造成极大损害。在提高橡胶和强力胶质量验收、附着力测试达标的前提下，特别是吸收塔中胶合较好的橡胶附着力拉伸测试立即达标的情况下，仍会发生橡胶脱落，这表明这不仅仅是超级胶或橡胶质量或施工质量的原因。有必要进行详细分析，找出问题的根源，从源头上解决问题。

参考文献：

[1]张香亭.我国工业型煤发展现状及技术方向[J].辽宁工程技术大学学报,2019,21(4):543-544.

[2]郑卫京等.火电厂烟气脱硫装置腐蚀与防护[J].电力环境保护,209,15(2):23-41.

[3]郝吉明,陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术现状及技术经济分析[J].中国环保产业,2019,(2):28-31.