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FRP玻璃鋼復(fù)合材料論壇

標(biāo)題: VEGF鱗片復(fù)合材料在脫硫煙囪中的應(yīng)用可行性研究 [打印本頁]

作者: alexwtt 時間: 2006-5-9 11:28
標(biāo)題: VEGF鱗片復(fù)合材料在脫硫煙囪中的應(yīng)用可行性研究
VEGF鱗片復(fù)合材料在脫硫煙囪中的應(yīng)用可行性研究
王天堂黃志強(qiáng)* 籍文豪* 陸士平
(上海富晨化工有限公司上海 200233, *上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究所，200240)

摘要：本文介紹了鱗片復(fù)合樹脂膠泥的特點(diǎn)，以及目前國內(nèi)電廠煙囪的實(shí)際運(yùn)行情況，討論了VEGF材料在脫硫煙囪中應(yīng)用的技術(shù)可行性，并就VGEF在煙囪防腐蝕應(yīng)用中可能采用的技術(shù)措施進(jìn)行了試驗(yàn)表征和分析。
關(guān)鍵詞： VEGF 鱗片脫硫煙囪應(yīng)用可行性

1、前言
我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是我國大氣的主要污染物。如2000年我國燃煤電廠的NOx的排放量達(dá)到290萬噸。由于我國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，導(dǎo)致了酸雨的環(huán)境污染和較多的腐蝕情況，因此對于燃煤發(fā)電廠中產(chǎn)生大量的二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行。目前國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD”）。而采用濕法石灰石洗滌法是當(dāng)今世界各國煙氣脫硫技術(shù)中應(yīng)用最多也是最成熟的工藝。2003年我們國家的濕法脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率已在96%以上，預(yù)計(jì)到2010年，國產(chǎn)化率可達(dá)100%。雖然脫硫后煙氣中含有的腐蝕性介質(zhì)含量較少，但由于脫硫后煙氣的溫度一般都在硫酸的露點(diǎn)以下，因此對于不同結(jié)構(gòu)形式的煙囪內(nèi)壁，均有不同程度的腐蝕發(fā)生。而我們國內(nèi)針對脫硫煙囪的防腐蝕措施，無論在煙囪的設(shè)計(jì)、施工等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面，還是在工程實(shí)際應(yīng)用上面，都存在著空白或沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)積累。目前國內(nèi)新煙囪選擇了鈦材，但鈦材不僅成本高，而且目前市場供需矛盾明顯，是否能滿足防腐蝕要求還需要觀察和跟蹤。由于VEGF玻璃鱗片復(fù)合材料已成功應(yīng)用于煙氣脫硫裝置，積累了比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此我們來探討VEGF玻璃鱗片復(fù)合材料在煙囪中的防腐蝕應(yīng)用可行性，這不僅為新建脫硫煙囪采用的防腐蝕措施提供了一個新的選擇，同時也為國內(nèi)電廠舊煙囪的改造帶來實(shí)際的參考價值。

2、濕法煙氣脫硫工藝的煙囪運(yùn)行工況條件
濕法石灰石洗滌法是國外應(yīng)用最多和最成熟的工藝，也是國內(nèi)火電廠脫硫的主導(dǎo)工藝。濕法脫硫工藝主要流程是，鍋爐的煙氣從引風(fēng)機(jī)出口側(cè)的煙道接口進(jìn)入煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)。在煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔之前經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓，然后通過煙氣—煙氣加熱器(GGH)，將煙氣的熱量傳輸給吸收塔出口的煙氣，使吸收塔入口煙氣溫度降低，有利于吸收塔安全運(yùn)行，同時吸收塔出口的清潔煙氣則由GGH加熱升溫，煙氣溫度升高，有利于煙氣擴(kuò)散排放。經(jīng)過GGH加熱器加熱后煙氣溫度一般在80℃左右，可使煙囪出口處達(dá)到更好的擴(kuò)散條件和避免煙氣形成白霧。GGH之前設(shè)的增壓風(fēng)機(jī)，用以克服脫硫系統(tǒng)的阻力，加熱后的清潔煙氣靠增壓風(fēng)機(jī)的壓送排入煙囪。當(dāng)不設(shè)GGH加熱器加熱系統(tǒng)時，煙氣溫度一般在40～50℃。
煙氣經(jīng)過脫硫后，煙氣中的二氧化硫的含量大大減少，而洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好，因此仍然殘留近10%的二氧化硫和三氧化硫。由于經(jīng)濕法脫硫，煙氣濕度增加、溫度降低，煙氣極易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)露，煙氣中殘余的三氧化硫溶解后，形成腐蝕性很強(qiáng)的稀硫酸液。脫硫煙囪內(nèi)的煙氣有以下特點(diǎn)：
1) 煙氣中水份含量高，煙氣濕度很大；
2) 煙氣溫度低，脫硫后的煙氣溫度一般在40～50℃之間，經(jīng)GGH加溫器升溫后一般
在80℃左右；
3) 煙氣中含有酸性氧化物，使煙氣的酸露點(diǎn)溫度降低；
4) 煙氣中的酸液的濃度低，滲透性較強(qiáng)。
5) 煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，低于氯酸露點(diǎn)溫度時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴(yán)重腐蝕。
由于脫硫煙囪內(nèi)煙氣的上述特點(diǎn)，對煙囪設(shè)計(jì)有如下影響：
1) 煙氣濕度大，含有的腐蝕性介質(zhì)在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，結(jié)露形成的冷凝物具有很強(qiáng)的腐蝕性，對煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)致密度差的材料產(chǎn)生腐蝕，影響結(jié)構(gòu)耐久性。
2) 低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強(qiáng)。
3) 酸液的溫度在40-80℃時，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強(qiáng)。以鋼材為例，40-80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3-8倍。
由此可知，排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設(shè)計(jì)要求要高得多，這也許與我們的傳統(tǒng)觀念有所不同。目前，電廠煙囪主要在以下三種工況下運(yùn)行：
1）排放未經(jīng)脫硫的煙氣，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在1300C左右。在此條件下，煙囪內(nèi)
壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對煙囪內(nèi)壁材料屬氣態(tài)均勻腐蝕，腐蝕情況相當(dāng)輕微。
2）排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，并且煙氣經(jīng)GGH系統(tǒng)加熱，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在800C
左右，煙囪內(nèi)壁有輕微結(jié)露，導(dǎo)致排煙內(nèi)筒內(nèi)側(cè)積灰。根據(jù)排放煙氣成分及運(yùn)行等條件的不同，結(jié)露腐蝕狀況將有所變化。
3）排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在40～500C，煙囪內(nèi)壁有嚴(yán)重結(jié)
露，沿筒壁有結(jié)露的酸液流淌。
在設(shè)有脫硫系統(tǒng)的電廠，由于在運(yùn)行時，煙氣有可能不進(jìn)入脫硫裝置，而通過旁路煙道進(jìn)入煙囪。此時，煙氣溫度較高，一般在130℃左右，故設(shè)計(jì)煙囪時，還必須考慮在此溫度工況下運(yùn)行對煙囪的影響。
同時在煙囪的防腐蝕設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮到以下幾個綜合因素：殘留的灰粉平均粒度（大約10um）、灰粉的硬度（約莫式硬度7.0）、灰粉的沖擊能量(2.05*10-12J)、灰粉的濃度（600mg/m3）、煙囪的最大曲率變化（實(shí)際不大于1%）。
歐美等發(fā)達(dá)國家電廠煙氣脫硫開始的時間比較早，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，目前濕法脫硫后的煙囪鋼內(nèi)筒內(nèi)襯防腐主要有四類形式：
 耐酸腐蝕的金屬合金薄板材作內(nèi)襯，材料包括鎳基合金板（C-276、C22）、鈦板（TiCr2）等；
 耐腐蝕的輕質(zhì)隔熱的制品粘貼，隔絕煙氣和鋼內(nèi)筒接觸，如發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯；
 采用耐酸、耐熱、保溫澆筑材料，使用澆注或壓力噴漿技術(shù)安裝內(nèi)襯；
 玻璃鱗片涂層等防酸腐蝕涂料，

3、VEGF材料的特點(diǎn)
VEGF鱗片膠泥（涂料）是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10%-40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的，其中VEGF是vinyl ester glass flake的縮寫。鱗片膠泥含有的玻璃鱗片，在膠泥施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，相當(dāng)于有效地增加了防腐蝕層的厚度。所以VEGF材料具有以下特點(diǎn)：
1》耐腐蝕性能好。由于鱗片涂層采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能。
2》較低的滲透率。鱗片涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15倍，比普通環(huán)氧FRP高4倍。
3》鱗片涂層具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結(jié)強(qiáng)度較高，而且鱗片涂層與基材之間的粘結(jié)強(qiáng)度高，同時鱗片涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強(qiáng)度較好，從而保證較好的耐蝕性。
4》耐溫差（熱沖擊）性能較好。涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂層與鋼鐵之間的線膨脹系數(shù)的差別，鱗片涂層的線膨脹約為11.5×10-6m/m℃,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12.0×10-6 m/m℃，兩者之間比較相近，使鱗片涂層適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。
5》耐磨性好。鱗片涂層在固化后的硬度較高，且有韌性，在粒子的沖刷耐磨性較好，鱗片涂層的破壞是局部的，其擴(kuò)散趨勢小，易于修復(fù)。
6》具有適中的造價。與目前FGD裝置中的主要選用：鈦復(fù)合板、不銹鋼、整體鎳基合金、整體玻璃鋼等相比，玻璃鱗片涂層具有最好的性價比。
7》工藝性較好。由于鱗片涂層的固體成份和添加劑根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)配比，使涂料能適應(yīng)多種氣候，多種工藝要求的配置方法。能解決低溫氣候的固化問題，和每道工藝之間的施工間隙時間的長短。

4、VEGF材料的應(yīng)用性研究
根據(jù)VEGF材料在電廠煙囪中的實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)的一些技術(shù)問題，我們分別對材料的各方面的性能進(jìn)行了測試和表征。

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