CN106082787B - 一种锅炉烟气脱硫塔修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保技术领域,具体涉及一种锅炉烟气脱硫塔修复剂及其制备方法,其特征是:包括A组分和B组分,组分按质量份数计,A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯2~8份;黏合剂间苯二酚5~10份;增黏剂低温煤沥青8~10份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯3~8份,B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺3~5份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺3~5份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯1~2份,固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。骨料循环流化床锅炉飞灰中的Al2O3属于高硬度、耐腐蚀矿物填料,可以提高修复剂的抗磨性能和耐腐蚀性能,骨料中的SiO2粒子易与固化剂交联反应,被各种活化剂表面活化或改性而高值利用。

Description

一种锅炉烟气脱硫塔修复剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保技术领域,具体涉及一种锅炉烟气脱硫塔修复剂及其制备方法。
背景技术
锅炉烟气脱硫的大型脱硫装置称为脱硫塔,SO2湿法烟气脱硫环保技术因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点,被广泛地应用于各大、中型火电厂,成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。对脱硫设备而言,该工艺具有SO2吸收液介质腐蚀性强、处理烟气温度高、磨损性强、设备防腐蚀区域大、防腐蚀失效维修难等特点。脱硫塔大多均为直立高耸结构,不仅承受压力、温度和重力载荷,同时又承受风载荷和地震载荷等动力载荷。因此,脱硫塔的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一, 脱硫塔设备如何通过选取材料、防腐工艺、维修维护等措施一直是困扰工程技术人员的问题。中国发明专利(专利号为201310278422.0,专利名称为耐浓缩海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土)公开了一种耐浓缩海水和脱硫烟气腐蚀的混凝土,特征在于由碎石、砂子、凝胶材料、外加剂和水组成,所述胶凝材料由水泥、矿粉以及粉煤灰组成,矿粉和粉煤灰在凝胶材料中所占质量百分比分别为23.6%~25%,余量为水泥。通过控制混凝土的凝胶材料中粉煤灰、矿粉和水泥的配比,并严格控制凝胶材料的碱含量和氯离子含量,达到了烟塔合一海水冷却塔对混凝土的强度要求和耐腐蚀性要求,省去了传统技术中必须制作防腐涂层的步骤,因此可以提高劳动效率,降低施工成本。中国发明专利(专利号为201310310005.X,专利名称为抗磨金属修复剂及其制备方法)公开了一种抗磨金属修复剂及其制备方法,特征在于抗磨金属修复剂由以下重量份计的原料制成:硬脂酸钙20-30份、氧化钾2-10份、邻苯二甲酸二辛酯12-18份、己二酸二辛酯20-25份、硝基甲烷10-20份、四氯化碳10-20份、三乙醇胺4-9份、硫酸铵溶液3-10份、醋酸丁酯12-15份。采用制备的抗磨金属修复剂,预热20min,然后注入需要修复的金属上,固化20min,抗磨金属修复剂即可在金属表面凝固,而且金属表面的摩擦可减少到95%以上,具有良好的抗磨擦性能。中国发明专利(专利号为201310278422.0,专利名称为一种循环流化床锅炉飞灰的处理方法)公开了一种循环流化床锅炉飞灰的处理方法,其特征是:该处理方法是将循环流化床锅炉飞灰在摩擦电选前先采用调整剂进行表面改性调整,以提高给入到摩擦带电分选机中进行分选的效果,将循环流化床锅炉飞灰中未燃尽的炭与飞灰分离,得到含炭量低的飞灰和含炭量高的富炭产品;所述的循环流化床锅炉飞灰摩擦电选前的表面改性调整方法是:在循环流化床锅炉飞灰的各种方式输送过程中或在仓等容器设备中,将调整剂以液态或汽态与飞灰进行充分在线接触混合,使飞灰发生表面改性调整。分选后的高含炭量富炭产品可以直接返回流化床锅炉燃烧同时减小循环倍率或用于制备活性炭等炭产品或用作普通燃料,将分选后的低含炭量飞灰用作水泥、混凝土、砖、陶粒、填料等原料。以上两种防腐蚀的工艺方法,均采取一定措施如耐脱硫烟气腐蚀的混凝土、修复工艺予以解决,但是脱硫塔较高、处理烟气温度高,混凝土容易因膨胀开裂而腐蚀内部的钢筋,造成安全隐患,上述混凝土适用于冷却塔不一定适用于脱硫塔装置;上述抗磨金属修复剂以硬脂酸钙、氧化钾为骨料,邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、硝基甲烷、四氯化碳作为溶剂,三乙醇胺作为固化剂的体系有固化时间较短、憎水性的特点,但是对于脱硫塔这种介质腐蚀性强、处理烟气温度高、磨损性强的装置,骨料硬脂酸钙、氧化钾对锅炉烟气中固体颗粒的冲击、磨损效果较差,另外整个配方体系在高温条件下(如脱硫塔烟气温度150-230℃)抗冲击强度也较低,同时固化时间较短对脱硫塔腐蚀区域大、修复施工时间较长这类设备也是不利的,还有就是硝基甲烷、四氯化碳这类易挥发、强刺激溶剂对脱硫塔内部施工人员有较大的影响。而上述一种循环流化床锅炉飞灰的处理方法提及通过调整剂为水或水与表面活性剂的混合物对循环流化床锅炉飞灰进行表面改性,成为水泥、混凝土、砖、陶粒、填料等原料,如此使用就牺牲了其较大的比表面积和良好的活性的技术特征,可以被各种憎水性活化剂表面活化或改性而高值利用的价值。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种锅炉烟气脱硫塔修复剂及其制备方法,该修复剂及其制备方法比较适用于脱硫塔腐蚀区域的修复。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,其特征是:包括A组分和B组分,所述组分按质量份数计。
所述A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯 2~8份;黏合剂间苯二酚5~10份;增黏剂低温煤沥青8~10份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯3~8份。
所述B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺3~5份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺3~5份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯1~2份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
发明人发现,所述骨料循环流化床锅炉飞灰经除尘器收灰、进入储灰罐并隔绝空气的飞灰粒径38μm~58μm,主要成分为Al2O3和SiO2,主要成分之一Al2O3含量约为31~38%,具有较高的硬度、耐腐蚀和耐磨性,是一种较为理想的填充材料;另一种具有良好的活性的主要成分SiO2含量约为45~55%,作为煤中杂质成分Si经循环流化床锅炉炉膛高温后,在氧量较低的状况下形成SiO2气溶胶,被氧量较低的烟气挟带、撞击破碎、聚集冷却、除尘器捕集、进入隔绝空气的储灰罐,具有较大的比表面积和良好的活性,可以被各种憎水性活化剂表面活化或改性,本发明优选活化剂为丙二醇单甲醚乙酸酯,CAS登录号25322-68-3,该活化剂具有多种官能团,与SiO2表面活性基团能够接枝发育,为最终的交联固化提供一个较好的基体。
发明人发现,要保持骨料循环流化床锅炉飞灰的活性和高值利用,避免环境污染,并完成输送、混合、分离等工艺过程,最适合、最廉价的保护气为锅炉烟气除尘器后的尾气。
发明人发现,所述增黏剂低温煤沥青的环球法软化点为45-60℃,主要成分沥青胶质与骨料相容性好且价格低廉,加入后可以增加修复剂的韧性,提高其抗冲击性能,其组分中能够提供固化交联的官能团。所述黏合剂间苯二酚,CAS登录号108-46-3,本发明优选稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯,CAS登录号84-74-2,对增黏剂中温煤沥青和黏合剂间苯二酚具有良好的稀释作用,降低粘度以满足施工工艺要求。
发明人发现,胺类化合物较为适合作为本发明配方体系的固定交联剂,与SiO2粒子活性表面、低温煤沥青、间苯二酚都能够发生树脂化反应,固化交联后与脱硫塔设备金属表面粘结力大,不易脱落。本发明优选固化剂为六亚甲基四胺,CAS登录号100-97-0,促进剂为六甲氧基甲基蜜胺,CAS登录号3089-11-0,对于脱硫塔这种修复面积较大、施工时间较长的设备,可通过调整加入稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯的份数,调整固化交联的时间和强度发展。
一种锅炉烟气脱硫塔修复剂制备方法,其特征是:包括如下步骤:第一步,骨料循环流化床锅炉飞灰与锅炉烟气除尘器后的尾气混合,进入闭合式循环低氧锅炉尾气混合塔,活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯从喷雾式喷头喷出形成雾滴,包裹循环流化床锅炉飞灰在重力的作用下沿塔体螺旋下落,下落的过程中,活化剂与循环流化床锅炉飞灰的颗粒越长越大,并在与塔体壁摩擦和相互碰撞中失去动能而与锅炉尾气分离,聚集造粒后进入隔绝空气的储存装置作为备用母料,黏合剂间苯二酚和增黏剂低温煤沥青经稀释剂邻苯二甲酸二丁酯稀释后与母料搅拌均匀制成A组分;第二步,使用前,固化剂六亚甲基四胺、促进剂六甲氧基甲基蜜胺、稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯按配比在搅拌储罐搅拌均匀制成B组分;第三步,使用时A组分和B组分按1:1比例混合在搅拌反应釜搅拌均匀后即可施工。
相对于现有技术,本发明至少含有以下优点:第一,骨料循环流化床锅炉飞灰是锅炉生产过程中最常见的废弃物,在工作场所中对人员的伤害较大,容易造成尘肺等职业病,逸散在空气中的粉尘对环境造成污染,目前主要采用填埋等方法进行处理,既污染土壤,又浪费资源和人力。而本发明则将其变废为宝,用于制备脱硫塔修复剂,不仅可以减少环境污染,而且可以降低生产成本;第二,由于骨料循环流化床锅炉飞灰就地取材,可直接从储灰罐取用,而且储灰罐为密闭装置,不与空气接触,换言之低氧干燥环境保持了SiO2粒子的活性,节约运输成本的同时也减少工艺设备的投入,同时修复剂均在密闭设备中生产加工,大大降低环境污染的风险;第三,骨料中的Al2O3属于高硬度、耐腐蚀矿物填料,可以提高修复剂的抗磨性能和耐腐蚀性能,骨料中活化的SiO2粒子易于与固化剂交联反应,与整个配方体系有良好的相容性,就最大利用其较大的比表面积和良好的活性技术特征,可以被各种憎水性活化剂表面活化或改性而高值利用的价值,一般比通常的仅作为普通填充剂的混凝土有更好的绝缘性能、更高的抗压强度、更高的与金属粘结强度、更好的耐化学腐蚀性能和耐温差骤变性能;第四,低温煤沥青与固化剂树脂化反应,换句话说就是低温煤沥青替代了其他高成本树脂,无疑是减少了生产成本,达到了高值利用低温煤沥青的目的,同时使修复剂韧性好、同基材的粘结力高、耐老化性好、耐热好,同时低温煤沥青的憎水性能够保证吸收液(碱液及吸收烟气中SO2后的酸液)不能渗透修复剂层而导致腐蚀金属塔壁。第五,采用稀释稳定剂为邻苯二甲酸二丁酯,没有刺激气味,对脱硫塔内部修复施工人员职业病危害影响较小。第六,用锅炉尾气作为保护气体,一方面保持了骨料循环流化床锅炉飞灰SiO2粒子的活性,另一方面变废为宝、高值利用了锅炉尾气。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
由于各生产厂家的低温煤沥青成分不尽相同,交联固化的时间、强度发展进度不一致,本实施例选择葫芦岛锌厂煤气发生炉提供低温煤沥青作为配方原料,环球法软化点为50-60℃,选择福建日盛化工有限公司循环流化床锅炉飞灰作为骨料,Al2O3含量约为35~38%,SiO2含量约为45~50%,C含量约为3~5%,其余原材料均为市场购买。
实施例1
本实施例提供了一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,包括A组分和B组分,按质量份数计:A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯2份;黏合剂间苯二酚5份;增黏剂低温煤沥青8份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯3份。
B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺3份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺3份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯1份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
实施例2
本实施例提供了一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,包括A组分和B组分,按质量份数计:A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯8份;黏合剂间苯二酚10份;增黏剂低温煤沥青10份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯8份。
B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺5份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺5份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯2份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
实施例3
本实施例提供了一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,包括A组分和B组分,按质量份数计:A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯5份;黏合剂间苯二酚8份;增黏剂低温煤沥青10份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯3份。
B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺4份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺4份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯2份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
实施例4
本实施例提供了一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,包括A组分和B组分,按质量份数计:A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯3份;黏合剂间苯二酚7份;增黏剂低温煤沥青9份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯5份。
B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺4份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺4份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯1份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
实施例5
本实施例提供了一种锅炉烟气脱硫塔修复剂,包括A组分和B组分,按质量份数计:A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯4份;黏合剂间苯二酚9份;增黏剂低温煤沥青9份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯6份。
B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺5份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺5份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯2份,所述固化剂和促进剂按1:1质量份数配比。
对比例1
本对比例提供的一种以循环流化床锅炉飞灰为骨料的砂浆,按质量百分比计,包括以下组分:双酚A型环氧树脂44%;骨料循环流化床锅炉飞灰30%;硬化剂乙二胺10%;增塑剂邻苯二甲酸二丁酯10%;稀释剂叔丁基苯酚缩水甘油醚6%。骨料循环流化床锅炉飞灰暴露在现场空气中48小时。
模拟脱硫塔环境条件分别测试实施例1-5和对比例1的环氧砂浆的绝缘性能(电阻值)、抗压强度、与金属粘结强度、耐H2SO4(90wt%,70℃)性能(时间为30天)、耐NaOH(90wt%,70℃)性能(时间为30天)、耐温差骤变性能(70℃下露置8小时,然后在20℃下露置10小时,反复三次),所得结果示于表1。
表1:实施例1-5和对比例1的环氧砂浆的性能测试结果。
由表1可知,在模拟脱硫塔环境条件下,与对比例1(现有技术中的环氧砂浆)相比,本发明的一种锅炉烟气脱硫塔修复剂具有更好的绝缘性能、更高的抗压强度、更高的与金属粘结强度、更好的耐化学腐蚀性能和耐温差骤变性能。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (1)

1.一种锅炉烟气脱硫塔修复剂的制备方法,其特征是:包括A组分和B组分,组分按质量份数计,A组分包括以下组分:骨料循环流化床锅炉飞灰100份;活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯2~8份;黏合剂间苯二酚5~10份;增黏剂低温煤沥青8~10份;稀释剂邻苯二甲酸二丁酯3~8份,B组分包括以下组分:固化剂六亚甲基四胺3~5份;促进剂六甲氧基甲基蜜胺3~5份;稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯1~2份,固化剂和促进剂按1:1质量份数配比;包括如下步骤:第一步,骨料循环流化床锅炉飞灰与锅炉烟气除尘器后的尾气混合,进入闭合式循环低氧锅炉尾气混合塔,活化剂丙二醇单甲醚乙酸酯从喷雾式喷头喷出形成雾滴,包裹循环流化床锅炉飞灰在重力的作用下沿塔体螺旋下落,下落的过程中,活化剂与循环流化床锅炉飞灰的颗粒越长越大,并在与塔体壁摩擦和相互碰撞中失去动能而与锅炉尾气分离,聚集造粒后进入隔绝空气的储存装置作为备用母料,黏合剂间苯二酚和增黏剂低温煤沥青经稀释剂邻苯二甲酸二丁酯稀释后与母料搅拌均匀制成A组分;第二步,使用前,固化剂六亚甲基四胺、促进剂六甲氧基甲基蜜胺、稀释稳定剂邻苯二甲酸二丁酯按配比在搅拌储罐搅拌均匀制成B组分;第三步,使用时A组分和B组分按1:1比例混合在搅拌反应釜搅拌均匀后即可施工。
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