玻璃钢在湿法烟气脱硫装置中应用.doc

玻璃钢在湿法烟气脱硫装置中应用烟气脱硫是当今燃煤电厂控制二氧化硫排放的主要措施。而湿式石灰石洗涤法是当前世界各国应用最多、最成熟的工艺。国家电力公司已将湿式石灰石脱硫工艺确定为火电厂烟气脱硫的主导工艺。冀州市中意复合材料有限公司（原河北冀州市中意玻璃钢厂）于1986年引进意大利VETRORESINA公司的设备和技术，生产玻璃钢系列产品，从而达到大幅度降低脱硫设备造价的目的。 湿法烟气脱硫工艺的选材 湿法脱硫工艺的基本原理是，烟气中的SO2、SO3、HF或其它有害成份，在高温状态下与含有某些化学介质的水相遇，并发生化学反应，产生稀硫酸、硫酸盐或其它化合物，烟气温度也同时降低到露点以下。这就给脱硫装置带来了严重的露点腐蚀问题。 火电厂烟气中含有SO2、NOx、HCl、HF 等气体。因此，脱硫系统洗涤液中含有H2SO4、HCl、HF 等溶液，且含20%左右的固化物。如不设烟气再加热，吸收塔入口烟气温度可高达160180，且有一定的干、湿界面。吸收塔出口烟温较低，为55左右，处于露点以下。因此，湿式脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。同时，脱硫系统要求与电站主机、主炉同步运行，因此对脱硫系统的可靠性、利用率和使用寿命要求也极高。 研究选择合适的材质是各国脱硫工作者长期致力的目标。各国依据本国的燃料质量、环保的要求和经济承受力，在选择脱硫设备的材质方面也不尽相同。如美国主要采用镍基合金或碳钢内覆高镍合金板，德国采用碳钢内衬橡胶和玻璃钢，*采用碳钢内涂玻璃鳞片乙烯基酯树脂。 国内外的电力、化工、冶金设计研究部门，为了克服湿法烟气脱硫系统中脱硫塔、烟道和烟囱及衬里的腐蚀，一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。 玻璃纤维增强塑料，也称玻璃钢（FRP或GRP），用于制作烟气脱硫装置始于20世纪70年代初，尤其是酚醛环氧乙烯基酯树脂的开发，针对烟气脱硫独特要求的试验研究，以及大直径玻璃钢缠绕技术的问世，使玻璃钢脱硫装置得到较为广泛的应用。自从1972年起，采用乙烯基酯树脂做成的玻璃纤维增强塑料在许多湿法脱硫系统中获得了成功应用。 玻璃钢的优良特点 与金属材料或其它无机材料相比，玻璃钢具有十分显著的性能特点：1、它重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。 2、耐腐蚀性能 玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂。随着合成技术的不断进步，树脂的性能也在不断提高，尤其在二十世纪六十年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能、物理性能以及耐热性。事实上，用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢成功地用在比湿法脱硫系统环境更苛刻的环境，已经有很长的历史。3、耐热性能 在湿法脱硫工艺中，高温是必须考虑的一个问题，因为混合气体在进口的温度范围为160到180，系统中的部件又要承受临时的高温急冷，潜在的热破坏和产生的高腐蚀性副产品导致人们选用象高镍合金C-276这样昂贵的结构材料以满足使用寿命要求。 热震性能试验（通过把两种玻璃钢层合板放到204以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2小时，再对两种层合板进行6个小时的干燥后测定弯曲强度。）表明用乙烯基树脂制成的玻璃钢层合板保留了绝大部份抗弯强度，高的延伸率使它具有极好的抗冲击性能和对温差、压力波动、机械振动的适应范围更大。用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢已成功地替换了因热应力和机械应力产生裂缝的湿法脱硫系统的烟囱衬里。乙烯基酯树脂玻璃钢做成的脱硫塔，可用于更高的温度，寿命更长，也更可靠。 玻璃钢的长期使用温度取决于树脂基体的玻璃化转变温度（Tg）和热变形温度（HDT）。双酚A环氧乙烯基酯树脂的HDT高于105，酚醛改性环氧乙烯基酯树脂的HDT高于145。美国Dow Chemical公司开发并已生产出可以用于使用温度为220的FGD洗涤塔。4、耐磨蚀性能 在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材，为提高玻璃钢的耐磨性，可以在树脂基体中加入适当的填料。87年，位于德国Weisweiler的RWE火电厂采用石灰-石灰石湿法脱硫工艺，石灰水中固体物含量约15%，洗涤塔和输送石灰浆液的管道均为玻璃钢，由于在树脂中加入填料，有较好的耐磨性能，至今使用良好。 3.4玻璃钢的价格优势 国外的研究资料表明，根据设备的尺寸和类型、玻璃钢的造价约是高镍合金造价的1/3。直径4米的玻璃钢吸收塔造价仅是用高镍合金包覆吸收塔的一半。 由于玻璃钢耐化学腐蚀而且造价比高镍合金低，所以许多湿法脱硫系统装置使用玻璃钢已取得了很好的效果，据国外资料介绍，玻璃钢已在湿法脱硫系统的以下方面获得了成功应用： 吸收塔塔体，石灰溶解槽， 集液器、除雾器，浆液输送管路 烟道，烟囱 玻璃钢的成型工艺 采用微机控制卧式纤维缠绕工艺，即在微机控制下，模具绕轴线转动，绕丝头带着浸润树脂的玻璃纤维沿模具轴线方向往复运动，两者运动的速比由微机控制，缠绕的层数由微机按预先输入的参数控制，树脂固化后在模具表面形成制品。 成型过程中模具是平行于地面的，故称卧式缠绕。最大直径可达15米，解决了采用立式缠绕法无法使树脂均匀分布的问题，提高了产品质量。与传统的立式缠绕工艺相比，卧式缠绕的优点表现在以下五个方面： 卧式缠绕成型工艺 立式缠绕成型工艺 1、整体成型： 筒体整体缠绕（含上封头），无结构层接缝，筒体轴向力、环向力分配合理均匀，筒体整体性能好，强度高，无应力集中区，使用寿命长。 1、拼装成型： 筒体为分段缠绕，每段高度低于5米，然后各段对接，手工加强，内外存在加强带，筒体形成应力集中区，手工糊制人为因素较大，易受工人素质影响。 2、树脂含量均匀： 卧式缠绕加工过程中，被加工设备水平放置，其不停的旋转，各结构层无论树脂含量高低，均不会出现树脂滴淋不产生树脂含量上低下高现象。 2、树脂含量不均匀： 立式缠绕设备加工过程中，被加工设备垂直放置，液态树脂由于受重力作用会不断由上向下滴淋，造成成型后的设备树脂含量不均。 3、产品层合结构合理性。 我公司设备内衬层采用钢制模具、维纳斯喷枪喷射成型，树脂含量高、内表面光滑、无毛细现象。结构层用无碱无捻玻璃纤维缠绕纱浸润结构树脂后环向和交叉向结合的方法缠绕成型，树脂含量为355%。 3、产品层合结构存在不合理性。 立式缠绕在现场木制模具一次成型各结构层，各结构层之间层次不分明、树脂含量不易控制。 4、上封头承载能力强。 卧式缠绕筒体与封头整体加强，缠绕纱对设备上封头形成花蕾式包敷，各应力集中区重点补强。封头抗风载、雪载及操作载荷能力大 4、上封头承载能力弱。 筒体和封头分别制造拼装后再落在基础上，上封头抗风载、雪载及操作载荷能力远远小于整体成型的卧室缠绕工艺。 5、耐腐蚀性。 内衬层室内钢制模具、维纳斯喷枪喷射成型，不受室外环境温度、湿度及风沙影响，质量容易保证。内衬固化程度高，力学性能、耐腐蚀性好。 5、耐腐蚀性。 内衬施工现场木制模具成型，受现场环境温度、湿度及风沙影响。内衬易夹杂沙粒、粉尘等杂物，设备投入使用后，长期与介质接触发生化学反应，在内衬内表面形成麻坑，为日后发生渗漏埋下隐患。 玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用情况 1、国外的应用情况 美国是最早将玻璃钢应用于烟气脱硫领域的国家，始于20世纪70年代。20世纪80年代，欧洲掀起了玻璃钢制造脱硫设备的热潮， 1984年，德国BASF公司决定在其位于Ludwigshafen和Marl的燃煤电厂采用Wellman-Lord湿法洗涤塔。每个电厂建2座洗涤塔，直径9.5米，高度35.5米。当时，经过长达18个月的实验室研究（模拟使用环境），预计不需维护至少可使用20年。 1987年11月，BASF公司和欧洲的Owens Corning玻纤公司在伦敦联合主办了脱硫用玻璃钢设备的经验交流会，肯定了玻璃钢的作用，促进了玻璃钢在烟气脱硫领域的应用。 当前世界上不少公司，如Monsanto公司、Bischof公司、Babcock公司、BASF公司、Fiberdur-Vanck公司、ABB公司、Plastilon等公司在冶炼厂、造纸厂和垃圾焚烧炉的烟气脱硫中较为广泛地用玻璃钢制造烟道、吸收塔、喷淋管、除雾器、浆液管道和湿烟囱等。在火电厂烟气脱硫中，浆液输送管道、除雾器已普遍用玻璃钢生产。近年来，由于大直径玻璃钢缠绕技术问世（容器直径可从3.6m到15m），国外公用事业公司已对玻璃钢生产火电厂脱硫系统中的主要部件，如吸收塔、氧化槽等，越来越感兴趣。 20世纪90年代初期，玻璃钢脱硫设备正趋于大型化，例如Plastilon公司计划制造直径为20米的脱硫吸收塔。如德国某电厂的一台166MW机组上装设由Plastilon公司制造的石灰石浆液吸收塔（不设预洗涤塔），直径10米，高34.8米，于93年投运。美国洁净煤技术示范计划二期（CCT-II）中的CT-121喷射鼓泡床烟