锅炉尾部受热面防护用纳米粒子改性氟塑料复合涂层的喷涂成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电站锅炉表面防护领域，具体是指锅炉尾部受热面防护用纳米粒子改性氟塑料复合涂层的喷涂成型方法。
【背景技术】
[0002]目前，国内火电机组的锅炉排烟温度一般在110°C?130°C之间，传统设计理念认为已可满足要求，继续降低排烟温度就可能出现腐蚀等不可靠因素。《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)规定新建锅炉302排放浓度限值为100mg/m3，因此必须在锅炉尾部增设脱硫装置。
[0003]石灰石/石膏湿法脱硫工艺最佳的脱硫工作温度为烟气温度不得大于80?90°C。从110°C?130°C的烟气温度降低到80°C?90°C，其中蕴含着大量的热量。这一热量在传统的湿法脱硫工艺中被用来加热脱硫后的低温烟气，提高烟气的排放温度。实现这一功能的设备就是GGH (气一气换热器)。运行实践表明，GGH系统存在诸多问题，其中最为突出的就是换热空间堵塞和漏风，这会导致换热效果的降低，使回转式GGH耗电量增大，增压风机电耗增大，增加了厂用电率，提高了发电厂的供电煤耗。
[0004]目前已经安装GGH的机组，有的已经取消GGH系统，有的也在积极采取措施，准备取消该系统；新上机组的脱硫系统几乎全部选择了不设置GGH系统。湿法脱硫系统取消了GGH系统后，必然增加了进入脱硫系统的烟气温度，这将降低脱硫效率。为降低烟气温度至最佳工作温度，目前电厂普遍采用脱硫系统前喷水减温或增加脱硫工艺水量，加重了脱硫系统的负担，也浪费了烟气所蕴含的巨大热量。
[0005]综上所述，烟气尾部的湿法脱硫要求降低排烟温度，而原有GGH的诸多问题，又使得业主不得不取消GGH，这就对如何利用烟气余热提出了要求。目前，电站锅炉深度降低排烟温度正成为一种趋势，锅炉在传统的设计排烟温度110°C?130°C下工作已经不能满足要求，必须增设其他装置把排烟温度继续降低，以满足脱硫的要求，同时又是节能、节水的要求。而低温省煤器的运用就是提高烟气利用效率的一种手段。电站锅炉的最低排烟温度会受到烟气露点的限制。烟气露点决定于烟气中硫的含量，此外还受到烟气中水蒸汽分压力的影响。锅炉尾部冷端受热面的壁温低于烟气露点，就会发生受热面结露、积灰、腐烛损坏，及由此带来的维修费用增加，并影响锅炉的安全可靠运行。对于大部分燃煤锅炉来说，低温换热器壁温已经低于烟气露点，必须要考虑其防腐问题。
[0006]金属管表面极易发生腐蚀结垢和积灰，该积灰层的导热系数一般为0.05-0.07W/m.Κ，考虑到结垢层和积灰层内常常有裂纹和空隙等，空气的导热系数仅为0.023ff/m.Κ，所以原本导热性能良好的金属管材一旦发生腐蚀积灰和结垢后，局部导热性能会急剧恶化。纳米改性氟塑料涂层方案的优点:成本低，性价比高，涂层段的平均寿命为5年以上，外壁涂覆的氟塑料涂层以防低温酸露点腐蚀为主，内壁涂覆的纳米改性氟塑料涂层以防止空气冲蚀磨损为主。聚四氟乙烯的分子结构特点决定了其良好的耐热性，其长期使用温度范围较宽，可达_192°C?250°C。聚四氟乙烯属化学惰性材料，几乎可以在所有的腐蚀介质中工作。
[0007]聚四氟乙烯是已知固体材料中表面自由能最低的材料之一，用作换热器时管壁表面基本不结垢，有利于吹灰。同时，由于其表面分子对其它分子吸引力小，因而摩擦系数非常小(静、动摩擦系数与钢的比值均为0.04)，对流体产生的流动摩擦阻力也较小。抗积灰的氟塑料涂层换热效率比结垢积灰后的金属管高出50%以上，因此会提高整体换热效率。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供锅炉尾部受热面防护用纳米粒子改性氟塑料复合涂层的喷涂成型方法，该成型方法操作简单，对施工条件要求低，可以大气氛围下进行，无需额外的冷却系统，所成型的纳米粒子改性氟塑料复合涂层能够显著增强锅炉尾部受热面的耐磨耐腐蚀性能，显著增强锅炉尾部受热面的耐低温酸露点腐蚀性能。
[0009]本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的:
[0010]锅炉尾部受热面防护用纳米粒子改性氟塑料复合涂层的喷涂成型方法，其特征在于:该方法包括如下步骤:
[0011](I)、制备纳米粒子改性聚四氟乙烯复合粉末，该聚四氟乙烯复合粉末中各组分及其所占的质量百分比=Al2O3:1?2，粒子直径为10?50nm;Si 203:l?2，粒子直径为10?50nm ；SiC:2?3，粒子直径为10?50nm ;石墨烯粉末:0.01?0.02，平面尺寸小于50nm，其余为聚四氟乙烯粉末，直径为20?50微米；
[0012](2)、对需要保护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面；
[0013](3)、对基材表面涂覆纯铝液进行表面活化处理，在基材表面形成厚度为100?150微米的金属打底层；
[0014](4)、对金属打底层进行喷砂毛化处理，喷砂压力为I?3公斤，喷砂时间为3?5分钟，形成金属毛化面；
[0015](5)、将步骤⑴制备的聚四氟乙烯复合粉末分散在无水乙醇中形成聚四氟乙烯分散液，其中，聚四氟乙烯复合粉末与无水乙醇的质量比为1:1 ;
[0016](6)、将步骤(5)获得的聚四氟乙烯分散液喷涂在步骤(4)获得的金属毛化面上，直至形成厚度为0.2?0.3毫米的改性氟塑料复合涂层，该改性氟塑料复合涂层与基体牢固结合，能够显著增强锅炉尾部受热面的耐低温酸露点腐蚀性能；
[0017](7)、对获得的改性氟塑料复合涂层进行烘干固化。
[0018]本发明中，所述步骤(2)中喷砂除锈处理中喷砂的砂料为石英砂，直径为100微米左右。
[0019]本发明中，所述步骤(4)中喷砂毛化处理中喷砂的砂料为石英砂，直径为100微米左右。
[0020]本发明中，所述步骤(6)中，以高压空气为动力，使用高压喷枪喷涂聚四氟乙烯分散液，每次喷涂的厚度为0.1毫米。
[0021]本发明中，所述步骤(7)中，烘干固化的温度为200?300度，时间为2小时。
[0022]与现有技术相比，本发明具有如下显著效果:
[0023]1、本发明采用多次喷涂法在锅炉尾部受热面制备纳米粒子改性氟塑料复合涂层，对基材没有热影响，防止了管材或板材的热变形，还能避免裂纹和空隙的产生，有利于复杂曲面的施工。
[0024]2、本发明纳米粒子改性氟塑料复合涂层具有加工成本低，耐磨耐蚀综合性能好等优点，适合电厂烟气余热回收系统的工况最恶劣部位的强化防护。
[0025]3、本发明涂层为纳米复合结构，对施工条件要求低，可以大气氛围下进行，无需额外的冷却系统。
【附图说明】
[0026]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明。
[0027]图1为本发明实施例3的喷涂成型方法制备获得的纳米粒子改性氟塑料复合涂层与20#钢和不锈钢等样块在模拟燃煤电厂烟气条件下进行腐蚀对比实验得到的耐低温烟气腐蚀特性曲线图，图1中的氟塑料即为纳米粒子改性氟塑料复合涂层。
【具体实施方式】
[0028]实施例一
[0029]锅炉尾部受热面防护用纳米粒子改性氟塑料复合涂层的喷涂成型方法，该方法包括如下步骤:
[0030](I)、制备纳米粒子改性聚四氟乙烯复合粉末，该聚四氟乙烯复合粉末中各组分及其所占的质量百分比=Al2O3:1，粒子直径为10?50nm ；Si 203:1，粒子直径为10?50nm ；SiC:2，粒子直径为10?50nm ;石墨稀粉末:0.01，平面尺寸小于50nm，其余为聚四氟乙烯粉末，直径为20?50微米；
[0031](2)、对需要保护的锅炉尾部受热面表面进行喷砂除锈处理，直至露出新鲜的金属表面，该新鲜的金属表面作为基材表面，其中，喷砂除锈处理中喷砂的砂料为石英砂，直径为100微米左右；
[0032](3)、对基材表面涂覆纯铝液进行表面活化处理，烘干或自然干燥，在基材表面形成厚度为100?150微米的金属打底层，该金属打底层的晶粒为纳米尺度，致密均匀，硬度大，在800HV以上，具备抗冲击、抗腐蚀特性，其耐酸腐蚀特性是不锈钢的5倍以上；
[0033](4)、对金属打底层进行喷砂毛化处理，喷砂压力为I公斤，喷砂时间为3分钟，形成金属毛化面，其中，喷砂毛化处理中喷砂的砂料为石英砂，直径为100微米左右，在整个施工过程中，不会对附近受热面管子造成任何损伤，用石英砂对待喷涂管壁进行喷砂处理，能够有效清理管面的浮锈、杂物等；
[0034](5)、将步骤(I)制备的聚四氟乙烯复合粉末分散在无水乙醇中形成聚四氟乙烯分散液，其中，聚四氟乙烯复