CN1775879A - 烟气净化防腐导电涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防腐导电涂料组合物，特征在于含有以下组份(其重量含量以乙烯基脂树脂为100份重量计)：乙烯基脂树脂100份；导电微粒5～70份；过氧化物固化剂1～10份；促进剂0.5～10份；苯乙烯0～20份。特别适用于电子束辐照和脉冲电晕放电脱硫脱硝装置、湿式电除尘、超低温电除尘等电晕放电类烟气净化设备的腐蚀防护，也可用于捕集低比电阻粉尘电除尘、不要求导电的一般烟气净化设备的腐蚀防护。防腐性能适于燃煤锅炉等排放烟气腐蚀环境，导电性满足电晕放电要求，防腐成本低，施工简便。

Description

烟气净化防腐导电涂料

技术领域

本发明涉及一种防腐导电涂料组合物，特别适用于电晕放电类烟气净化设备腐蚀防护的防腐导电涂料。

背景技术

随着经济的快速发展，环境问题日益突出，环境污染物控制种类不断增加，排放标准不断提高，燃煤火力发电厂等大气污染源配备的烟气净化设备性能不断提高，种类不断增加。超低温电除尘和湿式电除尘、烟气脱硫、脱硝等烟气净化设备已经或即将在火力发电厂推广应用。由于烟气中含有H₂O、O₂、SO₂、NOx和HCl等成分，当烟气净化工艺将烟气温度降低到其露点以下时，烟气便会在净化设备表面结露，发生电化学腐蚀，因此，防腐是烟气净化设备必须解决的关键问题。目前湿法脱硫装置防腐主要采用衬胶、玻璃鳞片衬里、衬耐蚀合金箔片、采用耐蚀合金或耐腐蚀非金属材料制作部件等技术措施。这些技术措施中只有采用耐蚀合金防腐技术适用于超低温电除尘、湿式电除尘、电子束辐照和电晕放电脱硫脱硝等电晕放电类烟气净化设备，能够同时满足腐蚀防护与导电性要求。但由于耐蚀合金价格过于昂贵，采用耐蚀合金制作极板，材料成本是普通碳钢的20～40倍，企业根本承受不起。以50MW发电机组配套电除尘为例，全套普通电除尘系统总投资约400万，而采用C276镍基合金，仅13000m²极板材料成本就高达3170万元。

导电涂料兴起于20世纪50年代，目前已在电子、电器、航空、化工、印刷等多个领域中应用，如防静电涂料、电磁屏蔽涂料、用于制作开关和键盘涂料、制作印刷电路涂料、电热涂料、海洋防污涂料等等。每种涂料都是针对其应用环境和功能要求研制的，有其特定的应用范围。处理低温烟气的电晕放电类烟气净化设备是近年新开发的烟气净化新技术，其腐蚀环境恶劣，含有多种腐蚀性介质，设备表面既有湿态，也有干态，甚至干湿交替，烟气温度最高达200℃左右，并且温差变化范围大，存在振动、变形，设备部分部件始终处于应力集中状态，介质渗透性强，设备本身又非常庞大，所以防腐非常困难。若采用涂料防腐，要求涂料具有超强的耐蚀能力，良好的力学机械性能，能随设备变形，抗渗透能力强，并且同时满足电晕放电的导电性要求，不影响其电晕放电及其净化烟气效果；此外，由于设备庞大，只能现场施工，所以必须常温固化，施工简便；另外要防腐成本低，使用户能够承担。发明专利“阻燃导静电耐温防腐蚀涂料(专利号ZL95119510.7)”很好地解决了储油罐和输油管线内壁的防腐问题，发明专利“导电型防锈防腐耐热涂料及其制备方法和用途(专利号ZL95112764.0)”用于点焊复合钢板及钢铁制品表面防腐，但这两种涂料不适合于烟气净化设备的腐蚀防护。目前电晕放电类烟气净化设备的腐蚀防护缺乏经济有效的措施。

发明内容

本发明的目的就是提供一种价格低廉、制造和使用方便，既满足前述烟气净化设备腐蚀环境的防腐需求，又同时满足电晕放电的导电性需求的防腐导电涂料，以解决电晕放电烟气净化设备的腐蚀防护问题，降低防腐成本。

实现本发明的技术方案是发明了一种适用于燃煤锅炉等排放烟气腐蚀环境的防腐导电涂料，涂料包含有乙烯基酯树脂、导电微粒、固化剂、促进剂、稀释剂苯乙烯、添加剂等物质，各组分的重量组成(以成膜树脂量为100份重量计)为：

乙烯基脂树脂                      100份

导电微粒                          5～70份

过氧化物固化剂                    1～10份

促进剂                            0.5～10份

苯乙烯                            0～20份

添加剂                            适量

本涂料所含的乙烯基酯树脂，为不饱和有机一元羧酸与环氧树脂反应生成的树脂，或者再添加改性成分反应生成的其改性树脂，如双酚A型乙烯基酯树脂、酚醛型乙烯基酯树脂、酚醛改性乙烯基酯树脂、HCGP系列树脂等。是近年开发出来的新一代高度耐蚀树脂，兼有环氧树脂的优异机械特性与不饱和聚酯的易加工、快速固化特性，且耐酸碱性能优于一般环氧树脂和不饱和聚酯树脂，具有极高的强度和耐疲劳特性。

本涂料所含的导电微粒，可为碳系导电物质，如石墨及其制品、炭黑、碳纤维和纳米碳等，可单独使用其中的一种，也可混合使用其中的两种或三种；也可为金属及其氧化物，如氧化锡、氧化锌、氧化锑粉末，金镍粉、银粉、铜粉等属粉末；还可为金属-金属、金属-非金属、金属-陶瓷等复合类导电微粒。导电微粒的粒度在300μm以下。对于大型烟气净化设备，以碳系导电物质最为经济适用。

本涂料所含导电微粒的加入量根据被净化烟气的烟尘比电阻确定。当烟尘的比电阻低于10⁴Ω·cm时，被捕集在烟气净化设备极板上的尘粒很快释放电荷，与极板的附着力减小，重新返混到气流中，烟气净化效率降低，这时涂层的比电阻要大于等于10⁵Ω·cm，阻止尘粒释放电荷；当烟尘的比电阻大于10¹²Ω·cm时，由于烟尘比电阻过大，容易引起反电晕，这时涂层的比电阻要小于10³Ω·cm，同时考虑烟气腐蚀环境，腐蚀环境恶劣，涂层厚度大时，涂层比电阻要尽量小，最小可至10^-1Ω·cm级，腐蚀环境不是特别恶劣，涂层厚度小时，涂层比电阻可略大些。当烟尘的比电阻在10⁴～10¹²Ω·cm之间时，涂层的比电阻可在10³～10⁵Ω之间。

本涂料所含的苯乙烯加入量，根据厂家生产的树脂粘度确定，其作用在于使涂料粘度适中，便于施工，加入量为0～20份。

本涂料所含的过氧化物固化剂可为过氧化苯甲酰、过氧化环己酮与邻苯二甲酸二丁酯糊(各50％)、过氧化甲乙酮、过氧化乙酰丙酮中，加入量为1～10份。

本涂料所含的促进剂为二甲基苯胺或有机酸金属盐的有机溶剂溶液，有机酸包括环烷酸、精制环烷酸、2-乙基己酸、异辛酸、新癸酸、异壬酸等，金属成分则为钴、锌、锰、稀土金属、钙、铁等。常用的促进剂有环烷酸钴、环烷酸锌、异辛酸钴、异辛酸锌等及其混合物，异辛酸钴、钙、铅复配物、萘酸钴液等，加入量0.5～10份。

本涂料所含的添加剂为二甲基硅油等有机硅类消泡剂，同时具有流平和表面改性作用，加入量为0～7份，涂料用作底漆时，可不加此成分；气相二氧化硅，加入量0～10份，当用炭黑作导电微粒时可不加此成分。

本发明的涂料还可加入其它添加剂：红丹、氧化铁红、锌珞黄等防锈颜料；钛白粉、石英粉、瓷土、云母粉等体质颜料；消泡剂；流平剂；偶联剂；表面改性剂；湿润剂；分散剂；附着力促进剂；阻燃剂等。

本发明涂料的制造方法是：将乙烯基酯树脂、导电微粒、促进剂、稀释剂、添加剂等按份额加入真空搅拌机中，抽真空搅拌均匀，即制得涂料主体组分-甲组分，涂料固化剂为乙组分，将甲、乙组分分别封装保存。使用前将乙组分按份额加入甲组分中，搅拌均匀即可使用。

本发明涂料适用于燃煤电站锅炉、冶炼等排放烟气的电晕放电类净化设备的腐蚀防护，如脉冲电晕放电脱硫脱硝设施、电子束辐照脱硫脱硝反应器及其产物收集装置，超低温电除尘、湿式电除尘等。也可用于不要求导电的一般烟气净化设备，如湿法或低温除尘装置、湿法脱硫脱硝装置、净化汞、砷等重金属设备的腐蚀防护，其防腐成本不高于湿法脱硫装置常用的其它防腐措施。

本发明涂料的有益效果在于，有效解决了电晕放电类烟气净化设备的腐蚀防护问题。烟气净化防腐导电涂料的附着力、柔韧性、耐冲击性等力学性能优良，与基体结合牢固；耐磨性、抗渗透性、吸水性等指标良好；耐热酸碱等化学性药品腐蚀；适应260℃以下大范围的烟气温度条件。电晕放电烟气净化设备涂刷涂层后，直流电晕电流略有下降，提高供电电压2～5kV即可维持原来的电流强度，对脉冲放电波形没有显现影响，设备的除尘和脱硫脱硝性能不受影响，并且对沉积粉尘层的剥离有利。既满足烟气净化设备的防腐需求，又满足电晕放电的导电性需求，并且不影响电晕放电烟气净化效果。提高了烟气净化设备的运行可靠性和安全性，避免了设备腐蚀带来的巨大损失。降低了设备运行维护和检修费用。

本发明的有益效果还在于，大幅降低了电晕放电类烟气净化设备的防腐成本。以50MW机组配套电除尘为例，极板面积约13000m²，采用本发明的涂料防腐，需投资150～200万元；若电除尘采用不锈钢做极板，需防腐投资400万，尚不能防止卤素离子的腐蚀；若采用耐蚀金属材料超级不锈钢或镍基合金，仅13000m²极板材料成本就达1600～3170万。采用本发明的涂料防腐，成本是具有同样防腐功效的耐蚀金属材料的4.7～12.5％。

本发明涂料的有益效果还在于，有效解决低比电阻粉尘收集问题，电除尘极板涂覆涂层后，用于捕集石墨、炭黑和金属粉末等低比电阻粉尘时，可防止沉积的粉尘粒子因释放电荷过快而重返到气流中，显著提高收集效率。

本发明涂料的有益效果还在于施工简便。涂装前清理基材表面，手工清理达到St2级，喷砂清理达到Sa2 1/2级。然后将涂料乙组分和甲组分混合，采用喷涂或人工涂刷即可，涂料常温固化，表干时间小于4h，实干时间小于24h。

具体实施方式

下面举例说明本发明实施方案。

实施案例1，双酚A型乙烯基酯树脂导电涂料组成如下：

双酚A型乙烯基酯树脂               100份

石墨                              22份

炭黑                              8份

过氧化甲乙酮                    2份

环烷酸钴液                      1.5份

苯乙烯                          5份

二甲基硅油                      3份

涂料耐温90℃，比电阻10⁴Ω·cm，涂层附着力为1级，柔韧性为1～2mm，耐冲击性45cm，耐60℃浓度为5％的热酸碱溶液腐蚀。表干时间＜4h，实干时间≤20h。

实施案例2，酚醛型乙烯基酯树脂导电涂料组成如下：

酚醛型乙烯基酯树脂              100份

石墨                            15份

过氧化甲乙酮                    3份

异辛酸钴液                      2份

气相SiO₂                       1.5份

二甲基硅油                      1份

红丹                            3份

涂料耐温160℃，比电阻10⁶Ω·cm，涂层附着力为1级，柔韧性为1mm，耐冲击性不小于45cm，耐80℃浓度为5％的热酸碱溶液腐蚀。表干时间≤3h，实干时间≤18h。

实施案例3，改性乙烯基酯树脂HCGP-1导电涂料组成如下：

改性乙烯基酯树脂HCGP-1          100份

石墨                            35份

炭黑                            10份

过氧化环己酮糊                  5份

异辛酸钴液                      4份

二甲基硅油                      0.5份

涂料耐温200℃，比电阻10²Ω·cm，涂层附着力为1～2级；柔韧性为1～2mm；耐冲击性50cm。耐80℃浓度为5％热酸碱溶液腐蚀。表干时间≤1.5h，实干时间≤14h。

Claims (6)

1.一种烟气净化防腐导电涂料，其特征在于含有以下组份(其重量含量以乙烯基脂树脂为100份重量计)：

乙烯基脂树脂                      100份

导电微粒                          5～70份

过氧化物固化剂                    1～10份

促进剂                            0.5～10份

苯乙烯                            0～20份

其中乙烯基脂树脂为不饱和有机一元羧酸与环氧树脂反应生成的树脂，以及再添加改性成分生成的改性树脂；

导电微粒为碳系物质、金属及其氧化物、复合导电粉，粒度在300μm以下；

促进剂为二甲基苯胺或有机酸金属盐溶液。

2.根据权利要求1所述的烟气净化防腐导电涂料，其特征在于，导电微粒的加入量根据被净化烟尘比电阻确定，当烟尘的比电阻小于等于10⁴Ω·cm时，涂料比电阻要大于等于10⁵Ω·cm；当烟尘的比电阻大于10¹²Ω·cm的高时，涂料的比电阻要小于10³Ω·cm；当烟尘的比电阻在10⁴～10¹²Ω·cm之间时，涂料的比电阻在10³～10⁵Ω·cm之间。

3.根据权利要求1或2所述的烟气净化防腐导电涂料，其特征在于碳系导电物质为石墨及其制品、炭黑、碳纤维和纳米碳，可单独使用其中的一种，也可混合使用。

4.根据权利要求1所述的烟气净化防腐导电涂料，其特征在于，所含的过氧化物固化剂为过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮与邻苯二甲酸二丁酯糊(各50％)、过氧化乙酰丙酮。

5.根据权利要求1所述的烟气净化防腐导电涂料，其特征在于，所含的有机酸金属盐溶液促进剂，有机酸成分包括环烷酸、环烷酸与脂肪酸的混合物、2-乙基己酸、异辛酸、新癸酸、异壬酸；金属成分则包括钴、锌、锰、铅、铜、铁、稀土金属。

6.根据权利要求1所述的烟气净化防腐导电涂料，其特征在于，涂料还可含添加剂：二甲基硅油，加入量为0～7份；气相二氧化硅，加入量0～10份。