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燃煤電廠玻璃鋼煙囪關鍵技術及市場前景

 文章類別:技術支持 發(fā)布日期:2013/10/22 點擊次數(shù):7166

  摘 要:玻璃鋼(FRP)防腐隔熱、輕質高強,可以用作燃煤電廠脫硫不加GGH的濕煙囪內襯。本文對濕法煙氣脫硫玻璃鋼煙囪防腐的必要性進行了評述,對FRP煙囪應用中的幾個關鍵技術進行了探討,并對FRP煙囪在燃煤電廠中的應用前景進行了展望,為濕煙囪脫硫防腐和舊煙囪脫硫改造提供了一種新的途徑,也必將在我國環(huán)保及清潔能源的發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用。
  濕法煙氣脫硫玻璃鋼煙囪防腐的必要性

  目前,對于煙氣脫硫裝置的設計施工和運行經(jīng)驗已日臻完善,但對脫硫機組煙氣排放的關鍵設備——煙囪的防腐,由于對濕法脫硫后煙囪的運行工況認識不足甚至重視不夠,導致按照目前推行的技術進行防腐的煙囪出現(xiàn)了大量問題。另外國家環(huán)??偩珠_始嚴格執(zhí)行燃煤電廠濕法煙氣脫硫(WFGD )投運率考核指標,否則將對相關電廠處以高額罰款,并對所在的電力集團實行區(qū)域投資限批,迫使各電廠WFGD 全力投入運行。由于之前的防腐方案選擇不合理,一些煙囪投運不久即進行維修,更甚者個別煙囪成了危險構筑物而不得不放棄并重新建造。根據(jù)調查發(fā)現(xiàn),有的工程僅投運2 個月即發(fā)現(xiàn)由于泡沫玻璃磚脫落而對鋼內筒造成嚴重腐蝕; 有的脫硫改造單筒煙囪工程項目投運后僅4 個月即發(fā)生酸液沿煙囪外筒壁滲漏,對鋼筋混凝土筒身造成腐蝕。因此,從電廠長期運行安全和穩(wěn)定的角度考慮,研究針對濕法脫硫煙囪的防腐蝕技術,選擇合理的防腐蝕工藝,成了目前燃煤電廠急需解決的課題。據(jù)文獻[1]可知,傳統(tǒng)的防腐材料已經(jīng)逐漸被擠出煙囪防腐市場,取而代之的是玻璃鋼(FRP) 復合材料。簽于傳統(tǒng)防腐方案暴露出的問題,同時參考國外成功的經(jīng)驗,應加強FRP 在濕煙囪防腐方面的推廣,為濕煙囪的防腐設計提供一個新的解決方案。

  玻璃鋼煙囪應用背景

  當前普遍采用的濕法脫硫不加裝煙氣加熱系統(tǒng)工藝,使排入煙囪的煙氣溫度在50 ℃左右,濕煙氣在煙囪內結露形成冷凝酸液,對煙囪的腐蝕性大大加強,目前正在運行濕法脫硫(FGD) 煙囪內壁嚴重腐蝕的問題已經(jīng)暴露出來,為了解決濕煙囪的防腐問題,必須尋求一種耐酸防腐、滿足結構要求、同時又經(jīng)濟適用的煙囪型式,玻璃鋼煙囪為我們提供了一種較好的選擇。

  玻璃鋼(FRP),是由高強度的玻璃纖維和樹脂復合而成的新型復合材料。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性,具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優(yōu)點。成型后的玻璃鋼結構層抗拉強度與普通鋼材相當,容重僅為鋼材的1/4~1/5,具備比耐硫酸露點鋼更加優(yōu)異耐酸防腐性能,特別適合燃煤電廠脫硫不加GGH的濕煙囪運行條件。

  國外對于煙囪內筒的技術國外玻璃鋼煙囪在電力行業(yè)的應用始于FGD開始應用的20世紀70年代國外經(jīng)常多年的研究和工程應用,已經(jīng)形成了FRP煙囪或管道結構設計、制造和施工方面的標準,如美國的ASTM D 5364、ASTM RTP-1和英國的BS4994等。在美國已投入使用最久的FRP煙囪內筒已長達34年,目前在新建的濕煙囪中,90%以上的防腐方案選擇FRP煙囪內筒。

  玻璃鋼煙囪的關鍵技術優(yōu)勢分析

  美國ANCOR公司,是第一個獲得美國ASME和FRPI協(xié)會RTP-001及FRPI-001認證的專業(yè)從事FRP煙道、煙囪、噴淋管道和洗滌塔的跨國公司。依托利??萍迹o錫利保)作為國內生產(chǎn)制造基地和推廣合作者,致力于將其成熟的FRP煙囪技術推廣應用于中國市場,徹底解決國內濕法脫硫煙囪的腐蝕問題。玻璃鋼煙囪關鍵技術包括:

  材料選擇

  FRP煙囪的性能很大程度上取決于基體材料——樹脂的選擇。為保證內筒使用的安全性能,F(xiàn)RP內筒基體材料采用美國陶氏化學公司生產(chǎn)的乙烯基酯樹脂DERAKANE*510C,是具有阻燃功能的一種乙烯基樹脂,樹脂中含有溴化環(huán)氧骨架,予樹脂以阻燃性,阻燃性能指標—氧指數(shù)達32,樹脂在溶劑,化學品及氧化性酸等混合環(huán)境下的特殊耐腐蝕性以及高溫下強度和韌性的極佳保留性。被廣泛應用在煙囪和煙囪內襯層中,特別是在濕法脫硫FRP煙囪內筒的應用中更具優(yōu)越性,由于其高耐腐、高耐熱和高強度的綜合特性,在170度最高耐溫在高溫條件下不會降低其機械強度。

  同時,根據(jù)實驗分析結果及多年的項目工程經(jīng)驗,纖維和樹脂的通潤匹配也是影響到FRP制品質量的一個因素,因為不同的纖維其表面的偶聯(lián)劑存在一定的差異,這種差異決定了樹脂與玻纖的通潤性,如果偶聯(lián)劑與樹脂匹配,纖維能完全被樹脂浸潤,反之浸潤效果不好,其制品強度會有所下降。選用Advantex®耐腐蝕玻璃纖維,Advantex® 玻纖是獲得專利的無硼玻璃纖維,兼具耐腐蝕的 E-CR 玻纖和 E 玻璃纖維增強材料的優(yōu)點,符合 ASTM標準,同時與樹脂可以很好地進行通潤匹配。

  設計水平

  可依據(jù)的設計標準(ASTM)

  美國早在1993 年發(fā)布了專門用于燃煤電廠玻璃鋼排煙筒設計、制作和安裝的標準指南ASTM D 5364,在2008年進行重新確認。ASTM D 5364-08[2]對玻璃鋼煙囪的適用工況、選材、設計計算方法、制作安裝、質量控制和檢驗等方面進行了詳細的規(guī)定,是目前玻璃鋼煙囪設計依據(jù)的主要規(guī)范。

  國內關于纖維增強塑料材料的試驗標準已經(jīng)完備,但國內對玻璃鋼煙囪設計研究相對較少,工程實踐也十分有限,目前仍沒有專門的規(guī)范。玻璃鋼結構設計規(guī)范主要是化工行業(yè)標準《玻璃鋼/聚氯乙烯( FRP /PVC ) 復合管道設計規(guī)定》( HG 20520-40 1992) [3]和《玻璃鋼化工設備設計規(guī)定》( HG/T20696-1999) [4],這兩個標準可供玻璃鋼結構設計參考。但玻璃鋼煙囪的使用條件和結構特點與化工設備有較大不同,化工行業(yè)標準難以直接引用。

  專業(yè)設計方法、軟件

  美國ANCOR成熟的設計方法、軟件及煙囪整體結構有限元分析;

  工藝技術

  FRP煙囪作為一個大型構筑物,工藝上采用專用的多種纖維種成型方法組合施工工藝。確保煙煙囪的壽命。

  工藝匹配的制造設備和設施

  內筒的制作在ANCOR自行設計專有的可移動式現(xiàn)場制作車間進行。該車間帶溫度、濕度控制的整體成型,設計可抵御120km/h 的大風,可以充分滿足FRP內筒對操作環(huán)境的要求:溫度>10℃,濕度<75%。車間設有通風、空調等設施,完全滿足安全、環(huán)境與健康(HSE)管理體系和質量管理體系的要求??梢员WC產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中不受雨雪、大風等氣候因素的影響,并能保證產(chǎn)品的合格性能及施工工期。

  ANCOR的制造設備為全套電腦控制,自動化程度高。可實現(xiàn)臥式纏繞、立式脫模。 臥式纏繞可以較好控制施工制量,立式脫模可以更好地防止脫模變形。

  運行參數(shù):

  纏繞直徑:5m—10m(涵蓋常用的煙氣脫硫行業(yè)煙囪內筒尺寸范圍);

  纏繞長度:14m;

  纏繞速率:可達30公斤/分鐘;

  能同一時間纏繞72股紗;

  能同時進行纖維纏繞,切割纏繞,和布帶纏繞。

  訓練有素的團隊、現(xiàn)場施工管理和實時質量控制

  FRP煙囪的生產(chǎn)過程為典型的特殊生產(chǎn)過程,在制作、安裝過程中,依據(jù)ASTM D 5364《火電廠玻璃纖維增強塑料煙囪內筒的設計和安裝標準》和ANCOR的《FRP 內筒纏繞質量保證手冊》的要求和檢驗標準及檢驗方法對整個制造過程,從模具,樹脂基原材料配比,內襯層、結構、外防腐層的纏繞及固化,支撐肩、起吊點的制作,加強筋的制作,外表面制作,接口打磨,對接接頭等工序的各個質量控制點進行全過程監(jiān)造,及質量控制。包括8個關鍵質量控制點和9項質量檢驗內容。

  4.結論

  玻璃鋼(FRP)一種新型復合材料,玻璃纖維提供FRP的強度和剛性,樹脂提供FRP的耐化學性和韌性,集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性,具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優(yōu)點,在國外濕法脫硫領域超過20 年的應用分顯示了其在濕煙囪防腐方面獨特的優(yōu)勢,對FRP 結構的設計、加工和制作方面也積累了豐富的經(jīng)驗,經(jīng)過合理的設計、制造和安裝,在技術上能夠滿足玻璃鋼煙囪的工程應用需要。國內嚴峻的煙囪防腐形勢也促使我們拓展?jié)駸焽柙O計的新思路,而且,從工程結構的全壽命來考慮,F(xiàn)RP煙囪的總造價可能更有競爭力,因為FRP材料耐化學性能十分優(yōu)秀,后期維護工作量很小。相信隨著電力行業(yè)對濕煙囪防腐的重視和對FRP 材料認識的深入,F(xiàn)RP 復合材料必將物盡其用,為我國電力行業(yè)清潔能源的發(fā)展發(fā)揮應有的作用。

來源:電力環(huán)保網(wǎng)