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造粒塔防腐-化肥厂尿素造粒塔采用玻璃鳞片衬里

造粒塔防腐-化肥厂尿素造粒塔采用玻璃鳞片衬里

造粒塔防腐-化肥厂尿素造粒塔防腐施工方案采用玻璃鳞片衬里施工

【关键词】 尿素 化肥厂 防腐造粒塔 防腐衬里 玻璃鳞片衬里

【摘  要】

玻璃鳞片衬里所具有的抗渗透性强、界面粘接强度高、成型残余应力小等特点,对造粒塔防腐衬里的物理性腐蚀破坏具有鲜明而有效的针对性,并且已在实际应用中取得了理想的使用效果,积累了许多成功的经验,完全可以取代传统的造粒塔防腐衬里,成功地解决造粒塔防腐蚀这一难题,使之更好地为化肥生产服务。

本文对化肥厂尿素造粒塔防腐衬里的腐蚀破坏机理进行了分析,指出传统防腐衬里的破坏原因和不足之处,进而提出造粒塔防腐的可靠技术一一玻璃鳞片衬里,并通过分析进行论证。

前言

    造粒塔是化肥生产过程中制造粒状化肥(如尿素、硝铵)的大型钢筋混凝土构筑物。其结构主要由以下几部分组成:主体塔身、操作间、刮料漏斗、集料漏斗。

    造粒塔的主要流程是:将熔融的化肥溶液(以下称介质或物料)用泵经管道送到塔顶,通过旋转喷淋头向下喷淋。利用自下而上的冷空气使物料在自由下落的过程中冷却结晶,然后集中到皮带机上送到包装车间。

    因此,它是粒状化肥生产中的主要设备之一,具有使用温度高、介质腐蚀性强、连续运转周期长、维修难度大等特点。多年来,一直是困扰化肥生产的难点问题。

    本文试图通过对造粒塔防腐内衬腐蚀机理的介绍,分析传统造粒塔衬里的腐蚀破坏原因,进而说明玻璃鳞片衬里在造粒塔防腐中的优越性、可行性和可靠性,以供设计单位和生产厂家参考使用。

一、造粒塔防腐衬里的腐蚀机理

    由于造粒塔的腐蚀介质尿素、硝铵均为结晶性物质,而造粒塔的砼基体为多孔结构,当熔融态或吸湿后的尿素或硝铵渗入砼基体的微孔后,会由于结晶而发生体积膨胀,这种膨胀力足以破坏砼基体的强度,影响造粒塔的结构安全。因此,必须在塔内壁设置防腐蚀衬里,将砼基体与腐蚀介质隔离开来,以保证砼基体不受腐蚀介质的破坏。

造粒塔通常使用的衬里材料均为有机非金属材料,且为室温定型。众所周知,凡是有机非金属材料在室温条件下成型,均为非致密体,其中存在大量的空穴及孔隙,更为严重的是几乎所有的材料均是在挥发性溶剂稀释条件下施工并成型的,而溶剂的挥发使缺陷量进一步增大,这就为介质的渗透提供了通道。当介质沿衬里缺陷渗透进入衬里后,因环境状态的变化,聚集在空穴、孔隙或衬里层间重新结晶,同时体积膨胀,膨胀力导致衬里受力拉伸,进而使原有的缺陷因受力而扩大,甚至产生新的微裂纹。此时由于结晶膨胀使体积增大,而介质聚集空间内的蒸汽压却下降,从而导致虹吸作用形成。介质在虹吸作用下沿通道加速渗透,进而再结晶、再膨胀、再微破坏、再渗透。

    此外,结晶产生的膨胀力与衬里的固化收缩应力作用方向相同,而均和衬里与基体间的粘接力相反。它们叠加后共同作用于界面,当积累到一定程度,大于粘接强度时,就会导致衬里鼓泡、脱粘,进而开裂、剥落,使介质直接对砼基体造成腐蚀。

综上所述,造粒塔衬里的腐蚀破坏属于物理腐蚀,衬里的耐蚀性决定于衬里的抗渗透性和界面粘接强度。因此,作为一种耐蚀性优异的造粒塔衬里,应具有如下特点:

1.抗介质渗透性强。

2.残余应力小、界面粘接强度高。

二、造粒塔的传统防腐蚀衬里

传统的造粒塔衬里为涂料和玻璃钢。由于涂料施工的特点是溶剂使用量大,成型后的涂层中有大量的空穴和孔隙,为介质提供了渗透途径,因此,涂层的抗渗透性差,而且与砼基体的界面粘接强度低,极易因介质的渗透和腐蚀而破坏。

玻璃钢衬里是目前使用最普遍的造粒塔衬里,但在多年的实际应用过程中经常出现鼓泡、脱粘,甚至大面积脱落等损坏现象,使用效果并不能令人满意,究其原因,这是由玻璃钢自身的固有性质及施工工艺所决定的:

1.由于砼基体为多孔结构,与玻璃布的表面贴合性差,两者的结合不紧密,会将大量的空气封闭在接触界面,形成空泡,当环境温度升高时,空泡中的空气会发生体积膨胀,使衬层与砼基体局部脱离,出现鼓泡、起壳等现象。

2.玻璃钢在固化成型过程中,树脂所产生的固化收缩应力会沿着玻璃纤维连续传导并叠加,应力方向和衬里与砼基体的粘接力方向相反,从而使界面的粘接强度降低,在圆筒形的造粒塔内壁上,这种负作用尤其明显。

3.玻璃钢施工时胶液中含有较多的溶剂,在施工过程中,溶剂的挥发会在衬里层中形成气泡和针孔等缺陷,降低衬里的抗介质渗透性,腐蚀介质首先从缺陷处开始渗透,一旦到达砼基体表面,不但会导致砼基体腐蚀,降低砼基体的强度,影响建筑物的结构安全,而且会发生扩散性底蚀,造成衬里大面积脱粘、起壳,从而使防腐蚀衬里失效。

    由此可见,玻璃钢衬里的抗介质渗透性差、成型残余应力大、界面粘接强度低,不能很好地解决造粒塔的防腐蚀问题。

三、玻璃鳞片衬里在造粒塔防腐中的应用

    玻璃鳞片衬里技术是专门为解决非金属衬里的物理腐蚀而研制的,对非金属衬里的物理腐蚀有很强的针对性:它独特的迷宫式结构使其具有优异的抗渗透性能、特有的施工工艺使其具有孔隙率低、结构致密、成型残余应力小、与砼基体的界面粘结强度高等特点。因此,我们认为玻璃鳞片衬里技术是解决造粒塔腐蚀问题的最佳方法。

根据造粒塔内温度的分布情况和介质状态的不同,我们将塔内壁分为高温区和低温区,分别采用不同的防腐结构,如图1

1. 高温区

喷淋头以上2至喷淋头以下8的塔内壁及操作间外壁为高温区,熔融的物料从喷淋头喷出后,沿抛物线下落,高温物料及蒸汽会对塔内壁造成强烈腐蚀。该区域温度在80-120之间,腐蚀介质的活性很大,而且会产生较强的热应力,影响防腐内衬的本体强度和与砼基体的粘接强度,因此,采用玻璃鳞片胶泥与短切毡的复合结构,

 1) 底漆

     第一道底漆粘度较小,要尽可能地渗入砼基体内部,以增强内衬与砼基体的粘接力.第二道底漆采用导电底漆,除了起增强粘接力的作用之外,主要目的是在砼基体表面形成导电层,这样一来,就可以对砼基体上所做的防腐内衬进行电火花检测,从而解决砼基体防腐施工中无法进行质量检测的难题,有效地避免针孔、气泡等缺陷的产生,更好的保证防腐内衬的施工质量。

 2) 短切毡增强层

由于该区域温度高、介质活性大、腐蚀性强、热应力影响大,因此,在底部加一道玻璃短切毡增强层,以提高整个衬里层的整体强度。之所以采用短切毡作为增强层,是因为:

a.短切毡中的玻璃纤维是不连续的短纤维,不会产生固化收缩应力和热应力的连续传导。

b.短切毡的吸树脂能力很强,成型后的结构树脂饱满、致密度高。

c.与砼基体的贴合性好,不易产生气泡等缺陷。

 3) 玻璃鳞片胶泥层

针对该区域介质温度高,渗透性强的特点,采用HGJ型耐高温玻璃鳞片胶泥,施工厚度为2.0±0.2mm ,可以有效地防止介质的渗透。

 4) 面漆两道

鳞片胶泥层完成后,应对表面的流淌痕、料滴等进行打磨处理,使表面平整,然后涂刷面漆两道,以提高整个衬里层的表面光洁度,防止运行时塔壁粘料对衬里层的影响。

   2.低温区

高温区以外的温度均小于80,定为低温区,它由两部分组成,一是高温区以下的区域,在这一区域,物料已初步形成颗粒状结晶,温度较低。二是高温区以上及操作间内壁,主要受含有物料蒸汽及粉尘的冷却气流的冲刷和腐蚀。因此,均采用HJ型玻璃鳞片胶泥,施工厚度为2.5±0.2mm

   3、阴阳角的处理

    阴阳角为应力集中的区域,衬里容易因尖角应力产生开裂,所以应在玻璃鳞片胶泥层上加两道玻纤布进行增强。

四、应用实例

   玻璃鳞片衬里技术在尿素造粒塔和硝铵造粒塔均已得到应用:一九九六年,首次应用在河南漯河迎丰化工公司的新建尿素造粒塔中,已成功运行三年,未发现任何损坏现象,至今完好如初,得到厂家的高度评价;一九九八年,在云南云峰化学工业公司的双硝工程中,厂方经过多方考察和论证,修改了原设计玻璃钢三布六涂的硝铵造粒塔内衬防腐方案,采用了我院的玻璃鳞片衬里技术,并委托我院进行施工技术指导和质量监督,现已投入生产运行。

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