Análisis de aplicación de accesorios de tubería de UHMWPE en un sistema de desulfuración húmeda para una planta de generación de energía

Análisis de aplicación de accesorios de tubería de UHMWPE en un sistema de desulfuración húmeda para una planta de generación de energía

En el sistema de desulfuración húmeda de las centrales térmicas, las tuberías de transporte de lodos y sus accesorios deben tener una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste debido a las características del medio de trabajo. Mediante el uso y la detección de un nuevo tipo de accesorios de tubería de polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE) durante casi 2 años, se ha demostrado que el producto tiene una excelente resistencia a la corrosión y al desgaste que puede usarse en el sistema de suministro de lodo de desulfuración. Para reemplazar los tradicionales accesorios de tubería de acero inoxidable, revestimiento de caucho y revestimiento de plástico, con un rendimiento confiable y ventajas rentables obvias, vale la pena promoverlo.

1. Descripción general del UHMWPE

El polietileno de peso molecular ultraalto (UHMWPE) es un tipo de excelente plástico termoplástico de ingeniería, su masa molecular relativa es de entre 1,5 millones y 10 millones y tiene excelentes propiedades de resistencia al impacto, resistencia al desgaste, autolubricación, resistencia a la corrosión química, salud. no tóxico, protección del medio ambiente, etc., que es incomparable con otros plásticos. Los accesorios de tubería de polietileno de peso molecular ultra alto (P-UHMWPE) utilizan resina de polietileno de peso molecular ultra alto 100%, el producto tiene excelentes rendimientos del material de polietileno de peso molecular ultra alto, su resistencia al desgaste del mortero es de 5 a 7 veces mayor que la del acero inoxidable. , es resistente a una variedad de medios corrosivos y, al mismo tiempo, mantiene características de autolimpieza y antiincrustaciones. El excelente rendimiento de las tuberías y accesorios de tuberías de UHMWPE y los principales parámetros técnicos se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1  Principales parámetros técnicos de las tuberías y accesorios de tuberías de UHMWPE

Density/(g·cm - 3 )	Elongation at Break/%	Longitudinal Retraction Rate/%	Time of Oxidation Induction /min	Mortar Wear Rate/%	Impact Strength of Double Gap of Simple Support Beam/(kJ·m - 2 )
0 . 948	≥300	=0 . 5	≥100	=0 . 39	≥150 (sample type II)

 

2. Estado del equipo

La unidad de 2x600 MW de una empresa de generación de energía (en lo sucesivo, Cliente) adopta un proceso de desulfuración húmeda de piedra caliza, utilizando lechada de piedra caliza (CaCO3) como detergente, para lavar los gases de combustión en la torre de absorción y eliminar el SO2 en los gases de combustión. El medio fluido de yeso es ácido, con un valor de PH entre 5,0 ~ y 5,5. El medio pertenece a una mezcla sólida y líquida, especialmente el medio fluido en la velocidad hacia la pared de los accesorios de tubería (tamaño de cabeza, T, codo) por una fuerte erosión, lo que lleva a su vida útil es demasiado corta, lo que aumenta el costo operativo y la intensidad de mano de obra de los trabajadores; también existe el riesgo de contaminación ambiental causada por la fuga del medio de lodo. Para mejorar su vida útil y mejorar el ambiente de trabajo, la planta de energía utiliza costosos accesorios de tubería de acero inoxidable 316L, el resultado aún no es satisfactorio; en ambientes hostiles, la vida útil de la tubería recta, el codo, el cabezal de tamaño y la T generalmente es solo alrededor de 1 año. Para resolver completamente el problema técnico de la corta vida útil de la tubería recta, el codo, el cabezal de tamaño y la T, desde 2014, el cliente ha probado una variedad de productos nuevos; en agosto de 2021, se probaron dos pares de codos de UHMWPE (los El tamaño del codo es DN 100 mm, el radio de curvatura es R = 250 mm, como se muestra en la Imagen 1), la tubería de acero inoxidable original en esta posición se usó durante aproximadamente 1 año y el codo de prueba de UHMWPE todavía se usa hoy en día, y Ha estado funcionando normalmente durante más de 3 años, no hay desgaste obvio en la pared del codo y la vida útil esperada es de 8 a 10 años.

Imagen 1 Codo UHMWPE

 

3. Posición de prueba y características del medio

Para verificar la resistencia al desgaste de los accesorios de tubería de UHMWPE en el sistema de lodos, esta práctica de proyecto selecciona un codo en el sistema de agua filtrada como posición de prueba; el flujo del sistema de agua filtrada (incluida la posición de prueba) se muestra en la Imagen 2.

 

Imagen 2 Proceso del sistema de agua filtrada

Como se puede ver en la Imagen 2, cuando el sistema de desulfuración normalmente se pone en funcionamiento, el medio es la fuente de aguas residuales del sistema de despulpado y deshidratación, que cubre el flujo inferior del deshidratador, molino de bolas, desbordamiento del ciclón, agua de lavado del suelo, etc. Las características del medio son relativamente complejas, consulte la Tabla 2 para obtener más detalles. Además, la Posición de Prueba es el final de la tubería del sistema, que está conectada directamente al cuerpo de la Torre de Absorción. Cuando el sistema de agua filtrada está suspendido, el fenómeno de impacto del golpe de ariete en la tubería del sistema es obvio. Después del uso prolongado de las tuberías y accesorios de tubería originales, surgen algunos problemas, como una alta tasa de perforación, poca resistencia al impacto de las válvulas y fugas frecuentes en la superficie de la brida apretada.

Tabla 2 Características del medio en la posición de prueba

 

Slurry Density/(g·cm - 3 )	Temp./℃	Pressure/kPa	Particle Charateristics	pH Value	CI-Mass Ratio ( mg·kg - 1 )
1 . 05	43	385	Solid／Liquid Mixture	6 . 8	8

Imagen 3 Instalación del codo UHMWPE en el sitio

 

4. Análisis de aplicaciones

4.1 Comparación del rendimiento del desgaste

El codo de prueba se instaló en agosto de 2021. Para comprender completamente su rendimiento de desgaste, realice mediciones de espesor con regularidad, registre el fenómeno de impacto del golpe de ariete del codo y los datos de desgaste, la resistencia al envejecimiento ultravioleta del codo, el período de monitoreo es de 3 meses (20 puntos de medición, tome el valor promedio), y los resultados del registro se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3 Datos de prueba regulares del codo de prueba

Record Time	2021- 08	2021 - 11	2021 - 02	2021 - 05	2021 - 08	2021 - 11	2022 - 02	2022 - 05	2022 - 08
Elbow Wall Thickness	6 . 02	6 . 00	5 . 96	5 . 95	5 . 90	5 . 88	5 . 85	5 . 83	5 . 78

Note: Elbow impact deformation: No; Surface cracking degree: Smooth, complete surface, no micro cracks.

En el mismo período, en comparación con el codo de caucho de revestimiento ordinario en las mismas condiciones de trabajo en la tubería, se encontró que había problemas de fugas causados por la erosión de lodo, pero el codo de prueba tiene una buena apariencia y un espesor de pared normal, como se muestra en Foto 3.

4.2 Análisis económico

En la actualidad, el precio de venta de los tubos de acero inoxidable es de 30.000 CNY a 40.000 CNY/t, y el precio de venta de los tubos con revestimiento de caucho es de 30.000 CNY/t. La resistencia al desgaste de UHMWPE es 5 ~ 6 veces mayor que la de la tubería de acero inoxidable, la vida útil integral provisional es 8 veces mayor que la de la tubería de acero inoxidable y la resistencia al desgaste es 8 ~ 10 veces mayor que la de la tubería con revestimiento de caucho, la vida útil integral provisional es 9 veces mayor que la de la tubería con revestimiento de caucho, por lo que la eficiencia de uso unitario de la tubería de UHMWPE por tonelada es equivalente a la eficiencia de uso de la tubería de acero inoxidable de 160.000 CNY y la eficiencia de uso de la tubería de revestimiento de caucho de 180.000 CNY. En la actualidad, el precio de venta de las tuberías de UHMWPE es de aproximadamente 25.000 CNY / t, lo que tiene un rendimiento de costos muy alto en comparación con productos similares.

 

4.3 Otras ventajas de la aplicación

4.3.1 Buena autoadaptabilidad

En condiciones normales de trabajo, el sistema de lodos tiene un gran impacto en la tubería debido al cambio de flujo del medio, especialmente cuando la puerta de lodos está cerrada, se produce un fuerte fenómeno de golpe de ariete, que provoca un gran impacto en el equipo, tubería, bridas de conexión y sujetadores involucrados en la tubería y, en casos graves, la tubería presentará grietas en la raíz de la brida, fractura de pernos y otros problemas. Los accesorios para tuberías de UHMWPE tienen un excelente rendimiento de absorción de impactos, el valor de absorción es el más alto de todos los plásticos, por lo que el rendimiento de amortiguación de ruido es muy bueno y tiene un excelente efecto de reducción de ruido. Al mismo tiempo, el UHMWPE tiene una tenacidad extremadamente fuerte y su alargamiento de fractura alcanza más del 500%. En caso de determinadas desviaciones, el sistema de tuberías se puede reparar automáticamente. Si hay diferentes accesorios de tubería o la desviación del tamaño de la estructura de la tubería debido a problemas de construcción, la desviación correspondiente puede compensarse efectivamente por sus excelentes características de alargamiento y se puede reducir el costo de la transformación del sitio.

4.3.2 Excelente capacidad de autolimpieza

El UHMWPE, que es un tipo de compuesto de hidrógeno y carbono saturado, tiene una alta estabilidad química con una tensión superficial pequeña, su fuerza de adsorción superficial es muy débil, menos del 0,01 %, y su hidrofobicidad superficial es buena, por lo que los otros materiales no son fáciles. adherirse a la superficie de este producto.

4.3.3 Baja intensidad de mano de obra para la instalación

La densidad del UHMWPE es aproximadamente 1/8 de la del acero. Un adulto puede levantar fácilmente un tubo recto de UHMWPE con DN 150 mm y WT 10 mm en una longitud de 6 m (aproximadamente 28 kg), mientras que un tubo de acero del mismo tamaño pesa 220 kg, que solo puede levantarse con equipo mecánico. Durante la instalación en el sitio, especialmente cuando la instalación a gran altura y el sistema de tuberías interfieren escalonadamente, el uso de accesorios de tubería de UHMWPE en lugar de la tubería de revestimiento de caucho tradicional puede reducir en gran medida la carga de trabajo de instalación y la dificultad de la instalación, mejorar la eficiencia de la instalación y mejorar la seguridad de la instalación para el personal de trabajo en el sitio.

5. Conclusión

Las tuberías para lodos y sus accesorios son parte de los componentes básicos del sistema de desulfuración en las centrales térmicas. El tubo de revestimiento de caucho es el material principal en las primeras etapas del sector doméstico. Con el desarrollo desordenado de la industria nacional del caucho para revestimiento de tuberías y el amplio desarrollo y aplicación de otros materiales nuevos, el uso de materiales de alta tecnología en el sistema de desulfuración aumenta día a día. Durante la selección de materiales, el operador de la planta consideró el rendimiento de costos y otros factores a través de la práctica de ingeniería de la planta de energía, demostró que los accesorios de tubería de UHMWPE tienen ventajas de rendimiento de alto costo en comparación con los tubos de revestimiento de caucho tradicionales, los tubos de revestimiento de plástico y los tubos de aleación. tubería, y también tiene un desempeño ambiental sobresaliente mientras está en línea con los requisitos generales de ahorro de energía y reducción del consumo defendidos por el estado. Las industrias y fabricantes nacionales son una tecnología cada vez más madura, el costo se puede reducir aún más, vale la pena promover y solicitar vigorosamente el sistema de energía eléctrica.