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湿烟囱内筒壁防腐蚀材料性能分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-06-06  来源:复材应用技术网  浏览次数:18
核心提示: 本文经由过程对湿法脱硫除尘后,湿烟气的侵蚀性、各类可用于湿烟囱内壁防侵蚀的材料性能及防侵蚀结构形式进行分析、对比,并连系当前国内外湿法烟气脱硫除尘后套筒湿烟囱的相关案例进行对比分析,从全寿命成天职析的角度提出了用耐侵蚀性玻璃钢整体烟囱做套筒湿烟囱内筒的建议,供当前国内火电行业在进行烟气脱硫除尘改造时参考。

1.国内套筒湿烟囱内壁防侵蚀案例简要分析

  由于国内对火电烟气进行湿法脱硫除尘的时间较短,套筒湿烟囱的案例较少,加上其它种种缘由的影响,关于套筒湿烟囱方面的现实资料不够完整。本文仅就国内已采用的几种套筒湿烟囱:钢烟囱内壁复合钛合金、耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒、钢烟囱内壁粘贴泡沫玻璃的防侵蚀性能、施工安装性能和造价情况进行简要分析,参见表1所示。

2.玻璃钢烟囱的运用技术介绍

  2.1冷轧厂用玻璃钢烟囱简介

  在钢铁行业的冷轧厂,由于需要将热轧钢板放进浓度约25左右、温度85℃左右的盐酸或硫酸中进行酸洗作业,以完全断根钢板概况的铁锈等杂质,从而制造出接近于镜面光泽的冷轧钢板。是以,冷轧厂的酸洗车间内部酸雾缭绕,废气侵蚀很是严重。在1965年之前,我们都是为冷轧厂建造钢烟囱,然落后行内防腐,使用寿命通常是1年就需要进行维修。

  1965年,冶金部建筑研究总院(现中冶团体建筑研究总院)哄骗刚刚在我国泛起的玻璃钢材料,为鞍山钢铁公司冷轧厂建造了一座玻璃钢烟囱,其基本尺寸为:Φ2,820×40,000mm,上口Φ1,200mm,自承重,无支持,钢丝牵拉固定。使用条件为:硫酸含量0.65~0.75,排气量为5~10×104m3/h,日常平凡烟气温度为45℃,最高70℃,冬季外部温度-30℃。由于烟气温度较低,在烟囱内壁经常有年夜量的烟气冷凝成酸液流出。同时由于情况空气中含有较多的硫酸烟雾,烟囱外壁也经常有酸液形成。

  该烟囱于1965年12月1日安装就位后,立即投进现实使用。直到1976年鞍钢冷轧厂酸洗车间进行扩产改造,原本的玻璃钢烟囱排气量不能到达现实需要,该玻璃钢烟囱才被撤除,此时已平安使用达11年之久[10]。

  2.2铜冶炼厂玻璃钢烟囱简介

  有色冶金工场是我们冶金行业侵蚀最严重的。对于铜冶炼厂来说,严重的侵蚀主要来历于两个方面:第一:铜矿均伴生着硫化物,是以,铜冶炼厂均副产硫酸。硫酸收受接管工段是冶炼厂侵蚀最严重的区域之一;第二,铜电解车间。是将温度为85℃左右的硫酸铜,在高压电的作用下,哄骗电场的作用而酿成高纯度的电解铜,由于温度的作用,电解车间也会发生年夜量的硫酸酸雾。

  沈阳冶炼厂制酸尾气的化学成份为:F-:30~50mg/m3,H2O:2~3,SO2:0.2~0.5,SO3:0.01~0.05,烟气温度:70~80℃,最高120~140℃。

  原来的尾气烟囱直径2,200mm,高度40m,为8mm钢板内衬2布环氧树脂玻璃钢,1969年投进使用。中断使用两年后发现,烟囱内衬变黑发脆,钢板外壳侵蚀穿孔。

  我院于1975年采用那时新研制出来的高耐侵蚀性聚酯树脂,用整体环绕纠缠法,为沈阳冶炼厂建造出一座新的玻璃钢烟囱,其尺寸为:Φ2500×102,000mm,钢筋混凝土框架支持[11][12][13]。

  该烟囱安装就位后一直平安使用到1992年,由于沈阳冶炼厂进行扩建改造才被撤除。

3.当前火电烟囱防侵蚀方面存在的问题

  据中国工程院院士柯伟所向导的中国侵蚀损失查询拜访项目组于2002年得出的成效,2001年我国的侵蚀损失约5000亿元[14],约占当面国平易近经济总量的5~6!其中能源系统(电力、石油、煤炭)约170亿元。而若是接纳适当的防侵蚀措施,年夜约25~30的侵蚀损失是可以免的[14]!对能源系统来说,若是接纳适当的防侵蚀措施,就意味着每一年有40亿以上的侵蚀损失可以免,也就是说可以多出40亿以上的利润!

  可是,现实上防侵蚀问题一直未能获得很好的重视。仅就烟囱侵蚀问题来说,国内有众多的干排气烟囱侵蚀严重,某资料列举的16座有严重侵蚀问题的烟囱中[12],有12座是电站干排气烟囱。今朝,随着湿法脱硫装配的加装,烟气的侵蚀问题更为严重,若是不接纳适当的防侵蚀措施,肯定会带来更为严重的烟囱侵蚀问题。

4.玻璃钢整体烟囱用做火电厂套筒湿烟囱内筒的可行性分析

  4.1综合性能分析

  由前面的资料介绍,可以很利便的推导出以下结论:玻璃钢整体烟囱完全可以用于当前的湿法脱硫除尘后的套筒湿烟囱。主要基于以下几点:

  (1)防侵蚀材料技术的不竭前进。

  冶建总院早在1965年~1976年之间,在我国玻璃钢技术刚刚起步、技术人员还处于10年骚乱阶段不能安心从事技术开发的条件下,所研制的玻璃钢烟囱,就能够在侵蚀性比现在的湿法脱硫后的烟气的侵蚀性严重得多的情况中,平安使用达15年之久而未见损坏,那末,在我院防侵蚀新材料不竭前进的今天,完全有能力做好湿烟气用的玻璃钢烟囱。

  我院于1983年研制成功其实不断进行技术改良的YJ系列呋喃树脂,其持久液态使用温度可达140℃,短时间可达180℃,耐侵蚀性能则为:可耐30~40的苯、40~50的硫酸与15~18的氢氧化钠在120~140℃的交替作用[15]。从材料的防侵蚀性能来说,用于FGD法脱硫后的烟气排放,其防侵蚀性能、耐温性能拥有庞大的裕量空间,完全可以安心使用。

  例如,吉林化学工业公司污水处置厂将YJ呋喃树脂用于污泥焚烧系统烟囱内壁防腐就取得了成功,到1994年时已使用7年而烟囱内壁依然无缺,(以那时的价格计较)不仅勤俭资金20多万元,而且保证了整体装备的平安运行[16]。

  济南裕兴化工总厂酸解烟囱的使用情况条件为:正常工作温度70℃,瞬间180℃;工作压力为烟囱段常压,弯头段0.15MPa;工作介质为0.65的硫酸型酸水、酸雾;设计风速25m/s,抗震烈度为7级。其树脂选择为:下部集气段及弯头部位侵蚀严重,温度较高,选用YJ呋喃树脂,上部温度较低,选用乙烯基酯树脂[17]。

      (2)玻璃钢结构设计技术的不竭完善。

  玻璃钢作为一种在力学性能上的各向异性材料,在其泛起早期,我们对它的各方面的特征还熟悉不足,在结构设计上要末留下了过年夜的裕量,造成浪费;要末刚度不足,致使各类问题的泛起。可是,自从该材料于1958年在我国泛起以来,经过近50年的不竭研究、索求,我们对其性能已有近似完善的掌握,各类玻璃钢材料的结构设计、加工工艺设计,已不存在任何问题。

  在结构可设计性方面,玻璃钢材料与传统上的金属材料相比,拥有庞大的优势:玻璃钢的比抗拉强度高于优质合金钢,我们可以在其需要高强度的标的目的上,很利便地到达使用要求;玻璃钢的弱点在于刚度不足,可是,我们可以哄骗其结构可设计性,在刚度不足的部位或标的目的上设计出增强筋、中空结构、变形结构等,来提高其整体刚度。

  例如,我国当前航天飞翔器的头锥,均是采用碳纤维玻璃钢材料制造,在火箭升空时跨越7.8km/s的极高速度飞翔时,完全可以招架空气发生的超高气压而不发生破坏,可见我国当前的玻璃钢结构设计技术,对于FGD脱硫后的湿烟筒内筒设计来说,无任何坚苦。

  (3)玻璃钢制造技术方面的飞跃,为整体玻璃钢套筒的制造提供了保障。

  早在近40年前,冶建总院的技术人员就可哄骗手糊法制造出40m高的无支持玻璃钢烟囱,而且平安使用11年而未见损坏。在近30年前,采用自制环绕纠缠装备,生产出尺寸达Φ2500×102,000mm的整体玻璃钢烟囱,平安使用15年之久未见损坏。当前,我们在年夜型回转体玻璃钢构件的建造方面,均采用电脑控制的自动环绕纠缠装备,加工手段泛起了天地之别。

  现在,我们的机械环绕纠缠装备可加工管道的最年夜直径达15m,最年夜单根管道长度达12m,最年夜管道内压可达24MPa(最年夜尺寸、最高性能不能同时到达)。

  那末,在原材料的防侵蚀性能、耐温性能有着庞大性能裕量,设计技术完全可知足需要,加工制造技术用上电脑控制的今天,采用玻璃钢做套筒湿烟囱内筒,是完全不存在问题的。

  (4)现场安装技术问题。

  玻璃钢的抗拉强度决议于玻璃纤维,制造成玻璃钢后,沿纤维标的目的上的抗拉强度可达300MPa以上;玻璃钢的抗压强度决议于树脂,树脂固化后的抗压强度一般在80MPa以上。据我们之前的工程实践经验和其他单元的工程经验,玻璃钢烟囱的自支持高度可达40m左右[10],而现实上,今朝混凝土烟囱内部的牛腿间距,一般在20多米,是以,不管接纳悬挂法或是下支法安装玻璃钢烟囱内筒,在玻璃钢烟囱的抗拉强度、抗压强度方面,均不存在任何问题。

  对于玻璃钢烟囱的安装就位问题,我们通常为将玻璃钢制造成为10m左右的长度,接纳普通钢管内筒的顶升或提升方式,在将玻璃钢烟囱升至安装高度后,用树脂、玻璃纤维布带和配套的接头,将两根玻璃钢管道毗连起来,并经由过程混凝土烟囱的牛腿加以固定,随即进行下一节玻璃钢管的安装施工。

  (5)玻璃钢管道的特殊优点――内壁磨擦力极小,尽热性能好。

  我们制造出来的玻璃钢管道,由于采用特殊模具加工而成,使得玻璃钢管道的内壁极为滑腻,概况粗拙率可低至0.008,其水流摩阻损失系数f为0.000915,较钢管(f=0.00179)能显著削减沿程的流体压力损失,提高输送能力20以上。很是有益于高含水烟气的流动、排放。

  此外,玻璃钢材料的导热系数只有钢材的0.5左右,在一定的水平上,可以下降保温费用。

  4.2国内其他单元的玻璃钢烟囱运用业绩

  在国内,除冶建总院于1965年研制出第一根玻璃钢烟囱并取优秀的使用效果外,其他单元也在玻璃钢烟囱的研制、运用上有所作为,使用效果优秀。

  例如:核工业部404厂的年夜型酸解罐烟囱、东北轻合金厂36m玻璃钢烟囱、济南裕兴化工场24m酸解烟囱等,均取得了优秀的经济效益和社会效益[17]。

  4.3国外玻璃钢烟囱的运用情况

  在国外,早就有采用玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢,FibersReinforcedPlastics)内筒[18]。例如,日本关西电力南港发电厂的烟囱内筒,即为玻璃钢材料制造,该内筒由内径5.3m,管段长度为11m,总计51根玻璃钢管段组装而成[19]。

  另据日本昭和高份子有限公司提供的内部资料介绍,1992年,由日本三井造船为泰国石油公司制造的电厂吸收塔、烟囱、PH控制槽等,均为玻璃钢材料制造。

  4.4玻璃钢套筒湿烟囱与其他防侵蚀结构的经济比力

  国内外几种套筒湿烟囱的造价,参见表2。

  从上述国内、国外两方面的材料造价比力,我们可以很利便地得出以下结论:

  (1)玻璃钢整体套筒湿烟囱的造价,均只有钢-钛复合结构的60以下;

  (2)玻璃钢整体套筒湿烟囱的造价,不高于砖内衬烟囱。

  由此,经由过程国内外两个方面的资料比力,可以看出,整体玻璃钢套筒湿烟囱,完全具有现实推行运用价值,可觉得火电厂勤俭年夜约700万元~1000万元/座的基建费用,而且工程质量更有保证。

5.结论与建议

  经由过程以上内容中关于国内、外分歧套筒湿烟筒的防侵蚀性能、存在问题和工程造价等方面得比力,笔者提出以下建议,供国内各电力设计院、火电厂在进行加装FGD装配时参考:

  整体玻璃钢套筒在防侵蚀性能、耐热性能方面,是完全可以知足套筒湿烟囱的持久运行要求的;

  整体玻璃钢套筒的设计、加工技术是成熟的,整体玻璃钢套筒的安装,与普通钢套筒没有本质上的区分;

  在加装FGD装配后的旧烟囱改造或新建烟囱时,采用整体玻璃钢套筒,可为电厂勤俭巨额投资;

  中冶团体建筑研究总院(冶金部建筑研究总院)拥有丰硕的防侵蚀材料研发、玻璃钢烟囱建造经验,愿意与广年夜电力设计院、火电厂进行紧密亲密合作,提高电力举措措施的防侵蚀质量,下降工程造价。
 
关键词: 复合材料 防腐 烟囱
 
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