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脱硫烟囱内壁防腐层状态监测研究

0 引言

烟气脱硫在我国已应用了十多年的时间, 随着烟气脱硫的应用, 烟气对烟囱内壁的腐蚀问题日益突出。烟气中含有一定量的二氧化硫、二氧化碳等腐蚀性成分, 具有较强的腐蚀性。烟囱内壁涂层是近些年应用在烟囱中的防腐蚀措施。其中长期的应用效果目前还没有完善的实验数据, 本文通过筛选多种在线监测技术, 整合成适合用于烟囱环境中涂层系统失效监测系统。

1 概述

火力发电厂燃煤产生的污染和排放一直是我国在经济发展中迫切需要解决的问题, 电厂燃煤会产生大量的二氧化碳、二氧化硫等有害气体, 为有效地控制向大气中排放硫化物和氮化物, 我国从21世纪开始大规模应用脱硫和脱硝技术。成功减轻了火力发电的大气污染及排放问题。

目前我国主要采用石灰石石膏湿法脱硫技术, 这种技术脱硫效率高, 技术成熟, 运行成本低, 在我国的主要电厂得到比较普遍的应用。湿法脱硫改变了排放烟气的特征, 从脱硫前的130ºC左右的高温烟气变为低于60ºC的低温烟气, 从干烟气变成了含有大量凝结水的湿烟气。湿烟气夹带着脱硫后残余的少量二氧化硫和三氧化硫, 在氧气作用下变成稀硫酸和亚硫酸溶液。湿烟气和酸水对钢制烟囱内筒具有很强腐蚀性, 如果内筒防腐层出现缺陷或破损, 内筒钢体在湿烟气的腐蚀下会出现减薄, 孔洞, 大面积开口等问题。结果可能导致钢内筒套筒自身的结构安全问题, 严重者甚至导致内筒坍塌事故。

内砌泡沫砖防腐2.jpg

脱硫烟囱内筒防腐涂层是用于内筒钢体防腐蚀的技术之一, 防腐涂层施工简单, 阻隔性好, 具有一定的耐酸, 耐水性能, 在我国的脱硫烟囱上应用越来越广泛。但烟囱用防腐涂层还属于新材料, 新工艺, 各种类型、规格的烟囱用防腐涂层在烟囱湿烟气环境中的应用还没有长期的数据积累, 这类防腐涂层在湿烟气环境中的失效机理和失效行为还没有深入的研究。防腐涂层在烟囱内壁涂装后, 其状态也无法得知, 只能在烟囱大修的时候才能看到, 因此如何在烟囱内壁能够实时了解防腐层的失效状态, 及时发现防腐层的问题, 是烟囱安全运行的保障。

本文通过在烟囱内筒防腐层工作环境中, 放置一气密装置, 气密装置通过与烟囱防腐层相同的涂层区隔开, 气密装置内设置烟气在线装置, 当气密装置上涂层发生破损或泄露后, 烟气会进入气密装置内, 被内部的烟气传感器实时监测并记录。通过分析传感器记录曲线, 可以分析烟囱防腐层的失效行为, 并可以预判烟囱防腐层的实际使用寿命。

2 实验室烟气环境模拟实验装置的建立

图1为建立的烟气环境模拟实验装置。在实验室内利用烟气主要成分及氮气组成的模拟混合气通过一个密闭的箱体, 经过加热控温, 模拟烟囱内筒及涂层的烟气环境。加热采用干烧加热棒, 将密闭箱体中的空气加热至烟囱实际工作温度。将待筛选的气体监测传感器置于模拟装置中, 考察各种传感器对烟气的敏感度、测量精度和适用性。

3 脱硫烟囱防腐层状态监测系统设计

脱硫烟囱内防腐层监测装置系统组成包括防腐层下环境气密盒、烟气浓度传感器、温度传感器、数据采集器、无线透明传输模块、上位机及监控软件等。具体结构如下:由防腐层下环境气密盒上开孔, 并安装多层金属筛网, 在筛网上刷涂用于电厂脱硫烟囱内壁的防腐涂层, 涂装厚度及涂装工艺与现场施工工艺相同。气密盒内性能具有气密性的独立空间。将此气密盒放入电厂脱硫烟囱实际环境中, 气密盒内外形成两个气体环境。当防腐层出现微观、宏观缺陷时, 烟囱内的气体会缓慢渗透至气密盒中, 使气密盒内环境气体浓度发生改变。利用气密盒内的烟气传感器, 实时监测气密盒内的气体变化, 可以回推防腐层的失效行为。数据采集器组网后, 通过有线或无线方式, 传输到电厂脱硫的控制间。分析气密盒内气体浓度的变化, 不但可以研究防腐层的失效行为和失效机理, 评价防腐层在烟气环境中的适用性, 同时可以监测实际烟囱内防腐层的失效状况, 及时发现烟囱防腐层的缺陷, 预防烟囱的腐蚀事故发生。

系统采用24V直流供电, 所有监测探头采用主线组网方式, 数据传输采用485工业标准信号, 可通过有线或无线方式将监测结果实时传送到中控机上。图2为系统示意图。

4 结论

本项技术应用在宁东电厂脱硫系统烟道内, 在不同位置安装4组气密性装置, 可同时监测多个烟气浓度、温度、湿度、p H等烟气状态参数, 全面分析气密环境中的状态变化。上位机可以将监测的气密环境中的烟气浓度和环境状态长期记录下来, 当气密环境中状态超过一定阈值时, 系统会报警, 提醒工作人员注意烟囱内防腐层的状态, 保证烟囱的运行安全。经过一段时间的现场运行, 系统运行正常, 各项参数采集正常。


 

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