复合材料环保设备的耐腐蚀与防护应用进展

1、复合资料环保设备的耐腐蚀与防护运用进展 李卓球武汉理工大学.报告提纲复合资料环保设备运用进展复合资料环保设备耐腐蚀特性关于树脂的热变形温度及其力学性能保管率玻璃钢环保设备的构造分析几点思索.1、复合资料环保设备运用进展根据复合资料行业的相关统计，2021年我国的缠绕制品总产量约70多万吨。玻璃钢管道消费虽然有所下降，但仍是缠绕制品中产量最多的产品,约占80%;复合资料贮罐和塔器在石油化工、酿造等领域获得广泛认可，需求平稳并部分出口；复合资料环保设备制品近年来得到较快开展与运用；.复合资料环保设备运用领域复合资料环保设备运用范围较广，如脱硫工程、污水处置工程、化学化工、废弃物处置工程等。我国目前

2、能源构造上仍是以燃煤为主的国家。据前几年估计：我国二氧化硫排放2000万吨/年，经济损失1100亿/年，燃煤火电厂占40%，严重地污染人类生存的环境，危害着生态及人体安康，同时也制约着国民经济的高速安康地可继续开展烟气脱硫FGD：Flue Gas Desulphurization是当今燃煤电厂控制二氧化硫排放的主要措施。.玻璃钢脱硫环保设备在如下行业得到运用：有色行业烟气脱硫工程钢铁行业烟气脱硫工程煤化工行业烟气脱硫工程磷化工行业硫酸尾气脱硫工程.1有色行业烟气脱硫工程国内首套石油焦煅烧消费炭素回转窑烟气脱硫工程。脱硫系统脱硫效率98%，年产硫铵5609吨。 云南铝业股份回转窑烟气氨法脱硫工程

3、.云南文山铝业脱硫工程工程所在地云南省文山州文山县马塘镇，采用氨肥法脱硫技术，处置3台锅炉和18台熔盐炉共同产生的气量。设计处置烟气量122万Nm/h，硫酸铵消费才干：81.1kt/a。.云南文山铝业脱硫工程工程胜利处理了氨法脱硫工艺中重金属对脱硫副产品的影响，脱硫副产品各项目的均到达国标.2钢铁行业烟气脱硫工程武钢集团昆钢300烧结机烟气氨法脱硫工程该工程为目前云南省内最大的钢铁烧结机烟气脱硫工程，该脱硫塔直径15.8m，是目前全国最大的玻璃钢脱硫塔。经脱硫系统， 。处置烟气量为2x60万Nm3/h，烟气中二氧化硫含量正常值2300mg/ Nm3，最大值4000mg/Nm3。 SO2排放速率

4、131 kg/h，SO2回收率95%，.昆钢三烧2#烧结机烟气脱硫工程采用“氨肥法脱硫技术，处置烟气：40万Nm3/h，脱硫效率90%，氧化率98%，SO2减排放量8807.04t/a，消费农用化肥硫酸铵5645t/a。.3煤化工行业烟气脱硫工程云南泸西大为焦化“290t/h锅炉安装烟气脱硫脱硝工程.云南解化清洁能源开发解化化工分公司烟气脱硫减排综合利用工程3130t/h循环流化床锅炉烟气脱硫工程.云南先锋褐煤干净化利用实验示范工程配套3260t/h锅炉烟气脱硫工程。.4磷化工行业脱硫工程云天化国际三环硫酸尾气脱硫工程采用高效吸收塔技术 ，处置烟气量218万Nm3/h，SO2浓度：960mg/

5、Nm3、要求出口浓度100mg/Nm3 。实践运转后排放浓度50mg/Nm3 。.云天化富瑞160万吨硫酸脱硫工程采用高效吸收塔技术 ，处置烟气量36万Nm3/h，SO2浓度：960mg/Nm3、要求出口浓度100mg/Nm3 。实践运转后排放浓度50mg/Nm3 。云天化国际富瑞硫酸尾气脱硫工程.采用新型氨法脱硫技术，系统处置烟气量180000Nm/h，脱硫效率95%，每年消减SO21060吨,年产硫铵2400t。.祥丰金麦化工硫酸尾气脱硫工程，是目前国内最大的单台硫酸尾气脱硫工程，采用“湍流逆喷旋液塔。处置气量为23万Nm/h，脱硫效率90%，氧化率98%，尾气SO2平均排放浓度72mg/

6、Nm3。.玻璃钢烟囱随着国家对脱硫的要求越来越严厉，火电厂大都采用了湿法脱硫，湿法脱硫导致烟气含水率较高，使得烟囱内壁腐蚀速率也随之增大。火力发电厂脱硫湿烟囱防腐和改呵斥为热点课题之一。.脱硫烟囱FRP内筒 维也纳奥地利2000年.北 京 三 河 电 厂 烟 囱2006年.锦州 电 厂 烟 囱2021年.玻璃钢烟囱.2、复合资料环保设备耐腐蚀特性作为治理污染的复合资料环保设备，它的最典型特征就是耐腐蚀。.典型的烟气脱硫工程氨水贮槽：15%氨水冷凝液槽：含少量硫铵的液体硫铵液槽：硫铵液硫铵浓缩液槽：硫铵液工艺水槽罐：含氨工艺水氧化塔：氧化液、脱硫吸收液洗涤吸收塔：脱硫吸收液、烟气.云天化国际红磷

7、分公司270kt/a硫酸尾气脱硫工程的尾气脱硫塔：酸尾气、硫铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵.云铝涌鑫电解铝烟气脱硫脱氟除尘一体化工业示范安装的介质：电解铝烟气(液态)、硫酸溶液420g/L、氟5g/L云南铝业回转窑烟气氨法脱硫工程.在工程实践运用中，也有少数服从多数玻璃钢脱硫设备出现过不同程度的问题某脱硫工程检修时发现支撑梁构造的腐蚀情况.罐壁渗漏.玻璃钢蒸发结晶器研制腐蚀介质：硫酸铵溶液:浓度约50% (550600g/L溶液F-浓度：约1%1.5%。Cl-浓度：约1%1.5%。该溶液密度约1270 g/L 。温度：104106。昆钢草铺蒸发结晶器. 此外设备的关键在于：介质是含氟氯的饱和硫酸铵溶

8、液。硫酸铵溶液蒸发过程中，蒸发结晶器构造需在110 极端温度下耐受硫酸铵溶液浸蚀，其中该溶液含1%-1.5%氟。2021年6月份华昌开展为期2周的实验。实验条件：1实验腐蚀介质：(NH4)2SO4浓度50%(550-600g/L)溶液,(NH4)2F浓度1.1%,NH4Cl浓度1.5%。2浸泡温度：95；3浸泡树脂：MFE-2双酚A型环氧乙烯基酯树脂浇铸体、MERICAN 36双酚A型环氧乙烯基酯树脂浇铸体、MFE-W3酚醛型环氧乙烯基酯树脂浇铸体；.实验结果平均值.经过对比，最终选用上海华昌MERICAN 36双酚A环氧乙烯基酯树脂作为防腐蚀层，选用MFE-W3酚醛环氧乙烯基酯树脂作为构造层

9、，于2021年5月投产运用。.2021年4月对该设备进展检查维护时，召开了专家论证会，以为设备运转正常。设备现已运用2年多，整体形状较好，仍在运用。.乙烯基脂树脂在腐蚀溶液不同浸泡周期后不同高温下冲击实验 浸泡9周腐蚀溶液，182下1h。浸泡9周腐蚀溶液，204下1h。腐蚀溶液浸泡9周后不同温度下腐蚀情况.腐蚀溶液浸泡24周后不同温度下腐蚀情况 浸泡24周腐蚀溶液，182下1h。浸泡24周腐蚀溶液，204下1h。实验阐明：这类树脂具有良好的高温耐腐蚀性.3、关于树脂的热变形温度及其力学性能保管率不同脱硫工程具有不同的技术条件，其环保设备对树脂的要求也不尽一样。如昆钢三烧2#烧结机烟气脱硫工程，

10、该工程的玻璃钢脱硫设备包括：氨水贮罐、冷凝液槽、硫铵液槽、硫铵浓缩液槽、工艺水槽、氧化塔、洗涤吸收塔、烟囱等安装。其中洗涤吸收塔是其中最关键的设备。在正常任务条件下进气口温度：110200 ；塔内温度：60100 ；介质为：含硫烟气、脱硫液。3.1 热变形温度选择.当塔内烟气温度为140 ，外界环境温度为60 时，计算不同壁厚4+20mm, 4+33mm, 的塔壁温度分布。塔壁温度分布曲线如下图。计算结果阐明：内衬树脂最高温度132 ；构造层最高温度122 ，最低位68 。有限元计算塔壁沿厚度的温度分布玻璃钢设备的温度会随着厚度而下降，这为玻璃钢在高温脱硫运用发明了条件。.树脂的热变形温度普通

11、性要求：确定塔内不同区域内的最高任务温度条件；经过有限元计算，获得塔内不同区域内沿壁厚的温度分布；确定塔内不同区域内内衬层与构造层树脂的最高热变形温度。.3.2 不同温度条件下力学性能保管率由于玻璃钢环保设备处在室外，将遭到风载、地震、动力设备、液压、气压等荷载的作用，加之玻璃钢环保设备普通直径大，高度往往高达几十米，因此玻璃钢设备的力学性能至关重要。玻璃钢力学性能将遭到运用条件的影响，如温度、介质腐蚀、加强资料铺层等要素的影响。.不同温度下的力学性能保管率的测试根据GB/T 1634-2004规范，采用维卡软化点测定仪测定树脂浇注体与玻璃钢试样的热变形温度；按照一样的树脂含量、加强资料与铺层

12、制成玻璃钢试样进展力学性能测试。根据GB/T 1449-2005规范，进展弯曲强度与弯曲弹性模量的测试：1在常温28下进展弯曲强度与弯曲弹性模量的测试；2在不同环境温度下进展弯曲强度与弯曲弹性模量的测试；3计算力学性能保管率：不同环境温度丈量值与常温下丈量值的比值%.美国Instron5848电子万能资料实验机 主要技术目的：载荷精度： 0.05N 位移精度： 1nm 应变精度：0.1 温度范围： -70 250测试设备.三家树脂消费企业的玻璃钢试样的力学性能保管率 140环境温度下，三种树脂复合资料的强度、模量保管率. 180环境温度下，三种树脂复合资料的强度、模量保管率.几点规律性的发现当

13、资料所处的温度环境发生改动时，其力学性能也发生改动。随着温度的升高，资料弯曲强度与模量出现明显降低。树脂的热变形温度高，其玻璃钢力学性能保管率不一定高；不同的树脂品牌，在不同温度下的保管率不尽一样。如甲企业的树脂在140环境温度下的玻璃钢力学性能比乙企业的要高；但在180 环境温度下，乙企业的比甲企业的反而要高。.思索到经济本钱，通常耐高温构造或构件的树脂采用酚醛类乙烯基树脂；而中常温采用的是改性不饱和聚酯树脂。不同型号树脂制造的试样保管率虽然有明显差别，但总体来看，酚醛类乙烯基树脂制造试样无论是强度还是模量，其保管率均高于我们所做过实验的其它树脂试样。.因此，选择树脂资料时，通常必需进展：1

14、树脂与玻璃钢的热变形温度测试；2玻璃钢试样在不同环境温度下的力学性能测试。.支撑梁坍塌事故2021年4月21日上午11点30分左右，华云天朗环保公司三烧二号机烟气脱硫工程洗涤吸收塔发生支撑梁坍塌事故。.事后组织各方专家与技术人员进展分析，最后结论是：该工程自2021年9月起投入运转，至2021年4月已近20个月一年半多，在此期间运转正常。.而塔坍塌时是在安装断电停运时，脱硫系统断电后，即无洗涤液喷淋情况下，烧结145的高温烟气经过洗涤吸收塔长达15分钟。远远高于支撑梁80的给定设计温度，呵斥支撑梁严重变形。因此高温是梁变形失效独一缘由。.事故虽然已过去2年多了，但这次事故仍给我们许多启示：对于

15、业主，采取双保险，进一步加强了电力管理与保证。对于设计方，需思索极端情况下的设计条件；对于原资料方，如何提高树脂的耐温性且相对经济的树脂。.4、玻璃钢环保设备构造分析普通玻璃钢构造设备的计算所根据的规范是： 国内其它相关规范 由于玻璃钢环保设备构造复杂，普通采用有限元方法进展构造分析。.例1：DN15000玻璃钢立式洗涤塔有限元分析计算主要内容包括：构造恒载(自重与固定设备分量)、设计压力等运转荷载作用下构造的强度计算简称工况1；在运转荷载根底上附加风荷载与雪载荷作用下构造的强度计算简称工况2；在运转荷载根底上附加地震作用下构造的强度计算简称工况3；构造恒载、风荷载、雪载荷作用下构造的稳定性计

16、算简称工况4。.洗涤塔整体有限元模型 封头有限元模型方管处有限元模型 .常温下构造的资料参数常温下构造的资料参数见表2.1，高温下，资料弹性模量保管率为0.8，强度保管率为0.7。 .(1)强度根据根据规范，玻璃钢资料的强度采用许用应变准那么，在正常工况下： 在极端偶尔工况下如组合地震荷载：应力平安系数以不低于10为根本要求。在极端偶尔工况下如地震荷载，应力平安系数以不低于5为根本要求。 .(2)刚度根据 玻璃钢构造的刚度采用位移与直径之比： 或位移与塔高之比：。.稳定性根据 根据规范，封头的稳定平安系数不小于10，塔体的稳定平安系数不小于5。.工况1之最大应变云图最大应变为轴向954，小于规

17、范规定的1000。.最大压应力为-7.1MPa，位于进气口与塔体衔接处的补强层上，其最小平安系数：。 .工况2之最大应变图最大应变为969，小于1000。.工况3：构造恒载、设计内压、塔内液压及地震作用下构造的强度计算最大位移为39.35mm，为整体位移，其最大位移与塔体高度之比为：.洗涤塔的轴向应变云图最大应变为1585，小于2000。.最大压应力为-13MPa，位于塔体底部构造层塔壁上，其最小平安系数：洗涤塔的轴向应力云图 .构造恒载、风荷载、雪载荷作用下构造的稳定性计算工况4洗涤塔塔体屈曲模态 经过稳定性分析，洗涤塔第1阶屈曲模态发生在塔体上，塔体的最小稳定平安系数为6.32，大于规范规

18、定的稳定平安系数5。 . 计算了前150阶屈曲模态，都为塔体失稳，未出现封头失稳。 直至第150阶屈曲模态如下图，其稳定平安系数为10.73，这也是封头的最小稳定平安系数，大于规范规定的封头构造稳定平安系数10。封头的稳定性计算第150阶屈曲模态图.部分设计成果.DN15000玻璃钢立式洗涤塔.例2 核电站烟囱有限元模拟构造模型.拉杆衔接支撑架支撑架与烟囱衔接管道间的软管衔接烟囱的不同截面铺层、资料、壁厚等参数.软接头的处置：弹簧单元 .一个关键性问题北京核二院设计要求：对玻璃钢烟囱在遭到龙卷风的袭击时进展构造分析。龙卷风的最大风速； 80米/秒；最大旋转半径：98米。当龙卷风的攻角吹向烟囱与

19、核电站之间时，由于遭到核电站外壁与烟囱所构成的巷道效应影响，风速由入口处的80米/秒，最大可达多少呢？.烟囱中部的风载计算0度45度90度平安壳竖直烟囱.45度攻角中部烟囱处速度分布图 速度最大可到达250m/s！.在45度攻角下，在中部，烟囱外表的压强有正有负，范围在-30 kpa 至4.7kpa。.有限元方法的分析有不同的判据准那么。例如，可以如前面15m直径的洗涤塔的分析方法，按照其强度、刚度变形、稳定等问题选择不同的平安系数；强度分析除选择平安系数外，可按照强度比的方法来判别有限元分析计算的结果。.强度分析准那么强度比.强度比的方法是由Tsai-Wu应力准那么演化而来的。该准那么两个重要的特征是： 1思索了构造复杂应力形状； 2全面真实地思索复合资料力学性能，例如思索了拉伸强度与紧缩强度的区别 。.图中列举了复合资料层合壳的强度比倒数分布云图，其中最小的强度比为： R =2.33 1.6.第1阶模态 第10