在各行各业中,金属及非金属材料在使用过程中总会发生不同原因的失效。因科技技术的不断进步,现存在应用于TRT上的叶根聚氨酯密封胶失效的问题,因其材料性能不能满足现有的工况需求,导致拆卸困难,给企业带来巨大困扰。高炉煤气余压透平发电装置(简称TRT)是将煤气的热能和高炉炉顶的压力能转化为电能,从而达到能量回收目的的一种高效节能装置。TRT是为世界各国在节能增效、减少大气污染等方面所开发的新工艺,已在我国各大钢厂普遍使用。不仅回收了高炉顶压的余压、高炉煤气余热,同可净化煤气、降低噪音等优点。回收的能量用于发电节省了电能,降低发电成本,为企业带来可观的利益。其优势在于不需要燃料,不改变高炉煤气的化学性质,仅利用高炉冶炼过程中产生的高压煤气推动透平机膨胀做功,驱动发电机发电。在国内外高炉上已陆续装配了不同形式的TRT设备,高炉煤气余压发电技术日趋成熟,尤其是在大型高炉配套的节能设备。TRT在我国宝钢、首钢、武钢、唐钢、鞍钢、太钢等大型钢铁企业已相继建成投产,TRT这种节能装置已被世界认可,得到广泛的推广使用。目前,各机组运行都较为稳定。
自1974年以来,高炉煤气余压发电过程中的除尘工艺由湿法除尘逐渐转变为干法布袋除尘工艺,TRT也由原来的湿式相应改变为干式,高炉煤气采用干法布袋除尘技术,极大地提高了高温煤气热能量的回收,使TRT的发电量大幅增加。但是,使TRT的工作温度大幅提升,干法TRT的使用环境介质复杂,存在多种气体、固体以及水分子。除了煤气中的硫酸根、氯离子等腐蚀成分之外,还有高炉炼铁除尘系统之后带来的大量粉尘。在低温工艺段,高炉煤气因膨胀做功,温度逐渐降低,煤气中酸性气体遇冷凝水后形成弱酸,会在叶片表面形成一层酸性水膜,对叶片表面造成透水腐蚀。因为,动叶片的寿命一般仅为4一5年,更换较为频繁。为了便于安装拆装,动叶的叶根与桦槽之间采用极树型叶根,其优点在于采用松装,易于安装拆卸。但缺点是结合面多,只能手动涂敷。安装时在根部涂抹高分子聚氨酯密封胶,以达到填缝隙、防止缝隙腐蚀、起到减振阻尼作用等目的。在叶根涂抹的结构聚氨酯密封胶是一种具有流动性的液体,涂敷时流平性好,能容易填满两面之间的缝隙,固化之后能够在结合面间达到密封效果。聚氨酯密封胶因其经济效益高,使用方便等优点,已被广泛应用于航天、建筑、工业以及日常生活中。
采用干法除尘技术使得TRT装置的入口温度有大幅提升。由于现在使用的聚氨酯密封胶耐温性差,在装置运行过程中发生碳化,腐蚀介质渗透导致发生缝隙腐蚀;粉尘与碳化产物及冷凝的腐蚀介质形成混合物,对叶根和桦槽的相对滑动起到机械咬合作用,导致采用极树型叶根的机型拆卸比较耗时费力,维修周期长,浪费了大量能量的回收[yob。针对这一问题,各厂家采取了相应的解决措施,如添加松动剂、选择不同的敲击方法(如采用气动铆锤或大锤进行敲击)、优化专用冲销设计(改变其形状、尺寸和材质)、选择合适的钻销方案、调节热处理温度等,都未有明显的效果。因此,选择适合的高性能高分子密封材料迫在眉睫。
本课题首先对目前使用的室温硫化硅橡胶进行性能分析,搞清其失效原因。同时,对市售聚氨酯密封胶进行调研,旨在筛选出能够满足以下工况条件的聚氨酯密封胶:可施工时间0.5-2h,固化时间4h以上;能长期在200 ℃高温下工作;耐饱和NH4C1 (100 ℃,用HC1调节=3)溶液腐蚀;运行维护时,叶根与桦槽容易拆卸。
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