VEGF鱗片復合材料在脫硫煙囪中的應用可行性研究

alexwtt

VEGF鱗片復合材料在脫硫煙囪中的應用可行性研究
王天堂  黃志強*  籍文豪* 陸士平
(上海富晨化工有限公司 上海 200233, *上海發(fā)電設備成套設計研究所，200240)

摘 要：本文介紹了鱗片復合樹脂膠泥的特點，以及目前國內電廠煙囪的實際運行情況，討論了VEGF材料在脫硫煙囪中應用的技術可行性，并就VGEF在煙囪防腐蝕應用中可能采用的技術措施進行了試驗表征和分析。
關鍵詞： VEGF 鱗片 脫硫煙囪 應用可行性

1、 前言
   我國是一個能源結構以燃煤為主的國家，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的排放量達到290萬噸。由于我國能源結構的特點，導致了酸雨的環(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今世界各國煙氣脫硫技術中應用最多也是最成熟的工藝。2003年我們國家的濕法脫硫設備國產(chǎn)化率已在96%以上，預計到2010年，國產(chǎn)化率可達100%。 雖然脫硫后煙氣中含有的腐蝕性介質含量較少，但由于脫硫后煙氣的溫度一般都在硫酸的露點以下，因此對于不同結構形式的煙囪內壁，均有不同程度的腐蝕發(fā)生。而我們國內針對脫硫煙囪的防腐蝕措施，無論在煙囪的設計、施工等標準規(guī)范方面，還是在工程實際應用上面，都存在著空白或沒有足夠的經(jīng)驗積累。目前國內新煙囪選擇了鈦材，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玻璃鱗片復合材料已成功應用于煙氣脫硫裝置，積累了比較豐富的經(jīng)驗，因此我們來探討VEGF玻璃鱗片復合材料在煙囪中的防腐蝕應用可行性，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，同時也為國內電廠舊煙囪的改造帶來實際的參考價值。

2、 濕法煙氣脫硫工藝的煙囪運行工況條件
濕法石灰石洗滌法是國外應用最多和最成熟的工藝，也是國內火電廠脫硫的主導工藝。濕法脫硫工藝主要流程是，鍋爐的煙氣從引風機出口側的煙道接口進入煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)。在煙氣進入脫硫吸收塔之前經(jīng)增壓風機升壓，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，可使煙囪出口處達到更好的擴散條件和避免煙氣形成白霧。GGH之前設的增壓風機，用以克服脫硫系統(tǒng)的阻力，加熱后的清潔煙氣靠增壓風機的壓送排入煙囪。當不設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壁結露，煙氣中殘余的三氧化硫溶解后，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。脫硫煙囪內的煙氣有以下特點：
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，使煙氣的酸露點溫度降低；
4) 煙氣中的酸液的濃度低，滲透性較強。
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℃，低于氯酸露點溫度時，就會產(chǎn)生嚴重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴重腐蝕。
由于脫硫煙囪內煙氣的上述特點，對煙囪設計有如下影響：
1) 煙氣濕度大，含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，結露形成的冷凝物具有很強的腐蝕性，對煙囪內側結構致密度差的材料產(chǎn)生腐蝕，影響結構耐久性。
2) 低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
3) 酸液的溫度在40-80℃時，對結構材料的腐蝕性特別強。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計要求要高得多，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行：
1）    排放未經(jīng)脫硫的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在1300C左右。在此條件下，煙囪內
壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對煙囪內壁材料屬氣態(tài)均勻腐蝕，腐蝕情況相當輕微。
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，進入煙囪的煙氣溫度在800C
左右，煙囪內壁有輕微結露，導致排煙內筒內側積灰。根據(jù)排放煙氣成分及運行等條件的不同，結露腐蝕狀況將有所變化。
3）    排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在40～500C，煙囪內壁有嚴重結
露，沿筒壁有結露的酸液流淌。
在設有脫硫系統(tǒng)的電廠，由于在運行時，煙氣有可能不進入脫硫裝置，而通過旁路煙道進入煙囪。此時，煙氣溫度較高，一般在130℃左右，故設計煙囪時，還必須考慮在此溫度工況下運行對煙囪的影響。
同時在煙囪的防腐蝕設計中還應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（實際不大于1%）。
歐美等發(fā)達國家電廠煙氣脫硫開始的時間比較早，根據(jù)國內外的經(jīng)驗，目前濕法脫硫后的煙囪鋼內筒內襯防腐主要有四類形式：
    耐酸腐蝕的金屬合金薄板材作內襯，材料包括鎳基合金板（C-276、C22）、鈦板（TiCr2）等；
    耐腐蝕的輕質隔熱的制品粘貼，隔絕煙氣和鋼內筒接觸，如發(fā)泡耐酸玻璃磚內襯；
    采用耐酸、耐熱、保溫澆筑材料，使用澆注或壓力噴漿技術安裝內襯；
    玻璃鱗片涂層等防酸腐蝕涂料，

3、VEGF材料的特點
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構。腐蝕介質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：
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》    鱗片涂層具有較強的粘結強度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結強度較高，而且鱗片涂層與基材之間的粘結強度高，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，其擴散趨勢小，易于修復。
6》    具有適中的造價。與目前FGD裝置中的主要選用：鈦復合板、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)需要可以調節(jié)配比，使涂料能適應多種氣候，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材料的應用性研究
根據(jù)VEGF材料在電廠煙囪中的實際應用中可能出現(xiàn)的一些技術問題，我們分別對材料的各方面的性能進行了測試和表征。

更多的見www.fuchem.com

ookm0945

王經(jīng)理，好久不見，還好嗎？還在深耕細作阿？ [s:2]

sinofrp

樓主,能否告訴個聯(lián)系方式,我們應該有機會合作的