在各行各業(yè)中,,金屬及非金屬材料在使用過(guò)程中總會(huì)發(fā)生不同原因的失效,。因科技技術(shù)的不斷進(jìn)步,,現(xiàn)存在應(yīng)用于TRT上的葉根聚氨酯密封膠失效的問(wèn)題,,因其材料性能不能滿足現(xiàn)有的工況需求,,導(dǎo)致拆卸困難,給企業(yè)帶來(lái)巨大困擾,。高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)TRT)是將煤氣的熱能和高爐爐頂?shù)膲毫δ苻D(zhuǎn)化為電能,,從而達(dá)到能量回收目的的一種高效節(jié)能裝置。TRT是為世界各國(guó)在節(jié)能增效,、減少大氣污染等方面所開(kāi)發(fā)的新工藝,,已在我國(guó)各大鋼廠普遍使用。不僅回收了高爐頂壓的余壓,、高爐煤氣余熱,,同可凈化煤氣、降低噪音等優(yōu)點(diǎn),?;厥盏哪芰坑糜诎l(fā)電節(jié)省了電能,降低發(fā)電成本,,為企業(yè)帶來(lái)可觀的利益,。其優(yōu)勢(shì)在于不需要燃料,不改變高爐煤氣的化學(xué)性質(zhì),,僅利用高爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的高壓煤氣推動(dòng)透平機(jī)膨脹做功,,驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。在國(guó)內(nèi)外高爐上已陸續(xù)裝配了不同形式的TRT設(shè)備,,高爐煤氣余壓發(fā)電技術(shù)日趨成熟,,尤其是在大型高爐配套的節(jié)能設(shè)備。TRT在我國(guó)寶鋼,、首鋼,、武鋼、唐鋼,、鞍鋼,、太鋼等大型鋼鐵企業(yè)已相繼建成投產(chǎn),TRT這種節(jié)能裝置已被世界認(rèn)可,,得到廣泛的推廣使用,。目前,各機(jī)組運(yùn)行都較為穩(wěn)定,。
自1974年以來(lái),,高爐煤氣余壓發(fā)電過(guò)程中的除塵工藝由濕法除塵逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦煞ú即龎m工藝,TRT也由原來(lái)的濕式相應(yīng)改變?yōu)楦墒?,高爐煤氣采用干法布袋除塵技術(shù),,極大地提高了高溫煤氣熱能量的回收,使TRT的發(fā)電量大幅增加,。但是,,使TRT的工作溫度大幅提升,,干法TRT的使用環(huán)境介質(zhì)復(fù)雜,存在多種氣體,、固體以及水分子,。除了煤氣中的硫酸根、氯離子等腐蝕成分之外,,還有高爐煉鐵除塵系統(tǒng)之后帶來(lái)的大量粉塵,。在低溫工藝段,高爐煤氣因膨脹做功,,溫度逐漸降低,,煤氣中酸性氣體遇冷凝水后形成弱酸,會(huì)在葉片表面形成一層酸性水膜,,對(duì)葉片表面造成透水腐蝕,。因?yàn)椋瑒?dòng)葉片的壽命一般僅為4一5年,,更換較為頻繁,。為了便于安裝拆裝,動(dòng)葉的葉根與樺槽之間采用極樹(shù)型葉根,,其優(yōu)點(diǎn)在于采用松裝,,易于安裝拆卸。但缺點(diǎn)是結(jié)合面多,,只能手動(dòng)涂敷,。安裝時(shí)在根部涂抹高分子聚氨酯密封膠,以達(dá)到填縫隙,、防止縫隙腐蝕,、起到減振阻尼作用等目的。在葉根涂抹的結(jié)構(gòu)聚氨酯密封膠是一種具有流動(dòng)性的液體,,涂敷時(shí)流平性好,,能容易填滿兩面之間的縫隙,固化之后能夠在結(jié)合面間達(dá)到密封效果,。聚氨酯密封膠因其經(jīng)濟(jì)效益高,,使用方便等優(yōu)點(diǎn),,已被廣泛應(yīng)用于航天,、建筑、工業(yè)以及日常生活中,。
采用干法除塵技術(shù)使得TRT裝置的入口溫度有大幅提升,。由于現(xiàn)在使用的聚氨酯密封膠耐溫性差,在裝置運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生碳化,,腐蝕介質(zhì)滲透導(dǎo)致發(fā)生縫隙腐蝕;粉塵與碳化產(chǎn)物及冷凝的腐蝕介質(zhì)形成混合物,,對(duì)葉根和樺槽的相對(duì)滑動(dòng)起到機(jī)械咬合作用,,導(dǎo)致采用極樹(shù)型葉根的機(jī)型拆卸比較耗時(shí)費(fèi)力,維修周期長(zhǎng),,浪費(fèi)了大量能量的回收[yob,。針對(duì)這一問(wèn)題,各廠家采取了相應(yīng)的解決措施,,如添加松動(dòng)劑,、選擇不同的敲擊方法(如采用氣動(dòng)鉚錘或大錘進(jìn)行敲擊)、優(yōu)化專(zhuān)用沖銷(xiāo)設(shè)計(jì)(改變其形狀,、尺寸和材質(zhì)),、選擇合適的鉆銷(xiāo)方案、調(diào)節(jié)熱處理溫度等,,都未有明顯的效果,。因此,選擇適合的高性能高分子密封材料迫在眉睫,。
本課題首先對(duì)目前使用的室溫硫化硅橡膠進(jìn)行性能分析,,搞清其失效原因。同時(shí),,對(duì)市售聚氨酯密封膠進(jìn)行調(diào)研,,旨在篩選出能夠滿足以下工況條件的聚氨酯密封膠:可施工時(shí)間0.5-2h,固化時(shí)間4h以上;能長(zhǎng)期在200 ℃高溫下工作;耐飽和NH4C1 (100 ℃,用HC1調(diào)節(jié)=3)溶液腐蝕;運(yùn)行維護(hù)時(shí),,葉根與樺槽容易拆卸,。
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