基于碳化硅陶瓷强化的旋流器制备关键技术及产品、碳化硅表面强化复合材料叶片制备关键技术及产品
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完成单位:华能国际电力股份有限公司营口电厂、沈阳九和流体科技有限公司
登记编号:ZSXC-05-J-2-129
登记年份:2022
发布时间:2022-07-26
刘 畅、杜东明、张忠华、曹 磊、孙忠义、郭 勇、郝志明、包春斌
目前世界上湿法脱硫中的侧入式为搅拌器为奥氏体超级双相钢,顶入式为碳钢衬胶,运行中磨损腐蚀严重,使用寿命不超过4年安全可靠性较差。目前世界上湿法脱硫旋流器的旋流子及弯管为聚氨酯材料,存在磨损严重、使用寿命短、运行中易爆裂等问题。急需应用新型环保材料替代。研发新型“碳化硅+碳纤维”陶瓷复合材料,对搅拌器和旋流器进行技术升级改造,并在世界上的湿法脱硫中首次采用。
1.搅拌器
研发一种以碳纤维板为基板,表面复合碳化硅陶瓷的搅拌器叶片。
配方的设计优化,陶瓷材料是碳化硅颗粒和环氧树脂按照比例所制成的复合陶瓷材料,成型体的体积密度、孔隙率直接影响到材料的强度、耐磨和耐腐蚀性。采用不同颗粒大小的碳化硅进行紧密堆积配比,通过实验室研究临界粒度、粒度配比、不同种类的微粉等因素对体积密度和流动性的影响,确定合理配方。根据工况条件,通过强度及耐磨速率的计算,确定碳纤维板、碳化硅陶瓷层的厚度。碳纤维板面钻有直径15-20mm的通孔,通孔的面积总和一般占板面总面积的1/2。将钻孔后的碳纤维板面在特制模具中间固定。真空搅拌后的碳化硅颗粒与环氧树脂混合物至模具内注满。通过不同的温度控制,使得碳化硅颗粒与环氧树脂、碳纤维板逐步粘合、固化,最终碳纤维骨架与碳化硅陶瓷完全固化成一体。
2.旋流器
主体构件采用内衬碳化硅陶瓷,外置金属骨架。配方的设计优化采用不同颗粒大小的碳化硅进行紧密堆积配比,通过实验室研究临界粒度、粒度配比、不同种类的微粉等因素对体积密度和流动性的影响,确定合理配方。通过实验配制不同的无机和有机结合剂,测试其粘度和粘结强度,对比不同的无机和有机结合剂的性能和粘结强度,确定了适宜的树脂结合剂。外置金属骨架起到绝对的支撑作用,内衬碳化硅陶瓷具有强耐磨蚀、强耐腐蚀的特性。替代聚氨酯类产品,消除因聚氨酯类产品老化运行中爆裂引发的浆液外溢问题。极易磨损的溢流嘴和沉砂嘴尺寸形状简单,采用耐磨性和耐腐蚀性更好的烧结碳化硅陶瓷制成。溢流管采用全新碳纤维层间加入碳化硅粉末技术,一体成型,保证了管道的美观及耐磨、耐腐蚀性。碳化硅旋流器过流部分的高耐磨、高耐腐蚀特性,保证使用寿命是聚氨酯类材质旋流器的寿命5倍以上。