P-UHMWPE管件在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

陳寬

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽(yáng) 515223）

P-UHMWPE管件在濕法脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

陳寬

（廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東揭陽(yáng) 515223）

在火力發(fā)電廠濕法脫硫系統(tǒng)中，漿液輸送管道因其工作介質(zhì)特性，需要有優(yōu)異的耐腐、耐磨性能。通過(guò)對(duì)一種新型的純超高分子量聚乙烯（P-UHMWPE）管材管件近2年的使用及檢測(cè)，證明該產(chǎn)品具有極好的耐腐、耐磨性能。在脫硫漿液輸送系統(tǒng)中來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不銹鋼鋼管、襯膠、襯塑管件，性能可靠，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，值得推廣。

濕法脫硫；超高分子量聚乙烯；管件；耐腐；耐磨

1 UHMWPE概述

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）［1-3］是一種性能十分優(yōu)異的熱塑性工程塑料，其相對(duì)分子質(zhì)量在150萬(wàn)～1000萬(wàn)之間，具有其他塑料無(wú)可比擬的優(yōu)異的耐沖擊、耐磨損、自潤(rùn)滑性、耐化學(xué)腐蝕、衛(wèi)生無(wú)毒環(huán)保等性能。純超高分子量聚乙烯（P-UHMWPE）管材管件采用100%的超高分子量聚乙烯樹脂，產(chǎn)品具備超高分子量聚乙烯材料的優(yōu)異性能，其砂漿耐磨性是不銹鋼5～7倍，能耐各種腐蝕性介質(zhì)，具有自清潔不結(jié)垢特征。P-UHMWPE管材管件各項(xiàng)優(yōu)異性能，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 設(shè)備現(xiàn)狀

廣東粵電靖海發(fā)電有限公司（以下簡(jiǎn)稱粵電靖海發(fā)電公司）2×600MW機(jī)組采用石灰石濕法脫硫工藝，使用石灰石（CaCO3）漿液作洗滌劑，在吸收塔中對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。石膏流體介質(zhì)呈酸性，pH值在5.0～5.5之間，介質(zhì)屬于固、液混合體，特別是流體介質(zhì)在變速、變向地方的管道管件（大小頭、三通、彎頭）內(nèi)壁處受到強(qiáng)烈的沖刷，導(dǎo)致其使用壽命太短，從而增加了運(yùn)營(yíng)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還存在漿液介質(zhì)泄漏帶來(lái)的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。為了提高其使用壽命，改善工作環(huán)境，電廠采用價(jià)格不菲的316L不銹鋼鋼管管件，結(jié)果仍不盡如人意，在環(huán)境惡劣的工位，直管、彎頭、大小頭和三通的使用壽命通常只有1年左右。

為了徹底解決環(huán)境惡劣工位直管、彎頭、大小頭和三通的使用壽命偏短的技術(shù)難題，自2014年開(kāi)始，粵電靖海發(fā)電公司開(kāi)始試用了多種新產(chǎn)品，其中2014年8月試用兩對(duì)P-UHMWPE彎頭（彎頭規(guī)格為DN 100mm，彎曲半徑R=250mm，實(shí)物如圖1所示），該工位原先的不銹鋼管使用1年左右，試用的P-UHMWPE彎頭至今仍在使用，已正常運(yùn)行超過(guò)3年，管壁無(wú)明顯磨損痕跡，預(yù)期使用壽命在8～10年。

圖1 P-UHMWPE彎頭

3 試驗(yàn)工位及介質(zhì)特性

為驗(yàn)證P-UHMWPE管材管件在漿液系統(tǒng)中的耐磨性，本工程實(shí)踐選擇濾液水系統(tǒng)某一管道彎頭作為試驗(yàn)工位，濾液水系統(tǒng)流程（含試驗(yàn)工位）如圖2所示。

表1 P-UHMWPE管材管件主要技術(shù)指標(biāo)

圖2 濾液水系統(tǒng)流程

由圖2可以看出，脫硫系統(tǒng)在正常投運(yùn)時(shí)，該介質(zhì)為制漿、脫水系統(tǒng)的工余水源，涵蓋脫水機(jī)底流、球磨機(jī)溢流、旋流器溢流、地面沖洗水等，介質(zhì)特性較為復(fù)雜，詳見(jiàn)表2。此外，該試驗(yàn)工位為系統(tǒng)管道末端，直接連接吸收塔本體，當(dāng)濾液水系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，系統(tǒng)管道水錘沖擊現(xiàn)象明顯。原使用管道長(zhǎng)期使用后存在管道穿孔率高、閥門耐沖擊性能差、緊固法蘭面頻繁泄漏等問(wèn)題。

4 應(yīng)用分析

4.1 磨損性能比較

2014年8月安裝試驗(yàn)彎頭，為充分掌握其磨損性能，定期進(jìn)行厚度測(cè)量。試驗(yàn)記錄管道水錘沖擊現(xiàn)象、管道彎頭背弧斷面磨損數(shù)據(jù)、管道抗紫外線老化性能，監(jiān)測(cè)周期3個(gè)月（20處測(cè)點(diǎn)，取平均值），記錄結(jié)果見(jiàn)表3。

同期對(duì)比該管道上相同工況的普通襯膠彎頭，發(fā)現(xiàn)其已出現(xiàn)因漿液沖刷導(dǎo)致的泄漏問(wèn)題，而該彎頭外觀良好，壁厚正常，如圖3所示。

4.2 經(jīng)濟(jì)性分析

目前，不銹鋼管的銷售價(jià)格在3萬(wàn)元～4萬(wàn)元／t，橡膠內(nèi)襯管的銷售價(jià)格3萬(wàn)元／t。P-UHMWPE的耐磨性是不銹鋼管的5～6倍，暫定綜合使用壽命是不銹鋼管的8倍，耐磨性是橡膠內(nèi)襯管的8～10倍，暫定綜合使用壽命是橡膠內(nèi)襯管的9倍，則每噸P-UHMWPE管材單位使用效能相當(dāng)于16萬(wàn)元不銹鋼管使用效能和18萬(wàn)元橡膠內(nèi)襯管的使用效能?，F(xiàn)P-UHMWPE管材的銷售價(jià)格約為10萬(wàn)元／t，與同類產(chǎn)品相比較具有極高的性價(jià)比。

圖3 P-UHMWPE彎頭現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

4.3 其他應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.3.1 自適應(yīng)性強(qiáng)

表2 試驗(yàn)工位介質(zhì)特性

表3 試驗(yàn)彎頭定期檢測(cè)數(shù)據(jù)

在正常工作狀態(tài)下，漿液系統(tǒng)因介質(zhì)流量的變化對(duì)管道沖擊較大，尤其是漿液關(guān)斷門關(guān)閉時(shí)，管道存在較強(qiáng)的水錘現(xiàn)象，對(duì)管路涉及的設(shè)備、管道、連接法蘭、緊固件等造成較大的沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)管道法蘭根部裂紋、螺栓斷裂等問(wèn)題。P-UHMWPE管件有優(yōu)異的沖擊吸收性能，吸收值在所有塑料中最高，因而噪聲阻尼性能很好，具有優(yōu)良的降噪效果。同時(shí)，P-UHMWPE具有極強(qiáng)的韌性，其斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到500%以上，對(duì)于一定的誤差，管道系統(tǒng)可進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)。如管道存在異型管件或因施工問(wèn)題導(dǎo)致管道結(jié)構(gòu)尺寸偏差，通過(guò)其優(yōu)秀的伸長(zhǎng)特性可以有效補(bǔ)償相應(yīng)偏差，降低現(xiàn)場(chǎng)改造成本［4-5］。

4.3.2 自清潔能力突出

節(jié)能降耗不結(jié)垢：P-UHMWPE是一種飽和碳?xì)浠衔?，化學(xué)穩(wěn)定性高，表面張力小，表面吸附力非常微弱，小于0.01%，表面疏水性好，因而制品表面與其他材料不易黏附［6］。

4.3.3 安裝勞動(dòng)強(qiáng)度低

P-UHMWPE密度大約是鋼的1／8，一個(gè)成年人可以較輕松地抱起1根長(zhǎng)6m的DN 150mm、壁厚10mm的P-UHMWPE直管（約28kg），而1根同樣規(guī)格的鋼管重達(dá)220 kg，只能靠機(jī)械設(shè)備才能吊起。在現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中，特別是高空安裝和管路系統(tǒng)交錯(cuò)干涉的時(shí)候，使用P-UHMWPE管材管件代替?zhèn)鹘y(tǒng)襯膠管可極大地減少安裝工作量和安裝難度，提高安裝效率，并且能夠提高現(xiàn)場(chǎng)安裝人員工作的安全性。

5 結(jié)論

漿液管道管件是火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)基礎(chǔ)部件的一部分，國(guó)內(nèi)使用材料早期以襯膠管道為主。隨

著近年國(guó)內(nèi)管道襯膠行業(yè)的無(wú)序發(fā)展以及其他新材料的廣泛開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，高新材料在脫硫系統(tǒng)中的使用占比日益提升。電廠運(yùn)營(yíng)方在選擇材料期間綜合考慮性價(jià)比等因素，通過(guò)該電廠的工程實(shí)踐，證明了P-UHMWPE管材管件相較傳統(tǒng)襯膠、襯塑管道、合金管道具有很高的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，且環(huán)保性能突出，符合國(guó)家提倡的節(jié)能降耗的總體要求。國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)及制造廠家工藝日趨成熟，成本可進(jìn)一步降低，值得電力系統(tǒng)進(jìn)行大力推廣應(yīng)用。

［1］姜雪楓.超高分子量聚乙烯研發(fā)概述［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2015（8）：57.

［2］王麗紅，郝春波，劉福德.超高分子量聚乙烯管材的制備及應(yīng)用［J］.工程塑料應(yīng)用，2007，35（11）：44-47.

［3］何繼敏，薛平.超高分子量聚乙烯性能及應(yīng)用［J］.工程塑料應(yīng)用，1996，24（5）：55-59.

［4］超高分子量聚乙烯管材：QB／T 2668—2004［S］.

［5］陳戰(zhàn)，王家序，秦大同.超高分子量聚乙烯復(fù)合材料的摩擦磨損性能［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，24（5）：136-139.

［6］劉秧生，高萬(wàn)振.UHMWPE材料制備技術(shù)及其摩擦學(xué)應(yīng)用［J］.材料保護(hù)，2004，37（z1）：113-116.

（本文責(zé)編：白銀雷）

TG 174.2+3

B

1674-1951（2016）12-0056-03

陳寬（1982—），男，山東濟(jì)寧人，工程師，從事發(fā)電廠設(shè)備維護(hù)管理工作（E-mail：chenkuan＠gdyd.com）。

2016-10-20；

2016-11-28