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[行业技术文章]湿*囱内筒壁防腐蚀材料性能分析

更新:2013-04-23

【摘要】 本文经由过程对湿法脱硫除尘后,湿*气的侵蚀性、各类可用于湿*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*气脱硫除尘后套筒湿*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*囱做套筒湿*囱内筒的建议,供当前国内火电行在进行*气脱硫除尘改造时参考。

    1.国内套筒湿*囱内壁防侵蚀案例简要分析

  由于国内对火电*气进行湿法脱硫除尘的时间较短,套筒湿*囱的案例较少,加上其它种种缘由的影响,关于套筒湿*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*囱:钢*囱内壁复合钛合金、耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒、钢*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*囱的运用技术介绍

  2.1冷轧厂用玻璃钢*囱简介

  在钢铁行的冷轧厂,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,以完全断根钢板概况的铁锈等杂,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*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*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0.65~0.75,排气为5~10×104m3/h,日常平凡*气温度为45℃,高70℃,冬季外部温度-30℃。由于*气温度较低,在*囱内壁经常有年夜的*气冷凝成酸液流出。同时由于情况空气中含有较多的硫酸*雾,*囱外壁也经常有酸液形成。

  该*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*囱排气不能到达现实需要,该玻璃钢*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*囱简介

  有色冶金工场是我们冶金行侵蚀严重的。对于铜冶炼厂来说,严重的侵蚀主要来历于两个方面::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严重的区域;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,*气温度:70~80℃,高120~140℃。

  原来的尾气*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,*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*囱,其尺寸为:Φ2500×102,000mm,钢筋混凝土框架支持[11][12][13]。

  该*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*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*囱侵蚀问题来说,国内有众多的干排气*囱侵蚀严重,某资料列举的16座有严重侵蚀问题的*囱中[12],有12座是电站干排气*囱。今朝,随着湿法脱硫装配的加装,*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*囱侵蚀问题。

     4.玻璃钢整体*囱用做火电厂套筒湿*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*囱完全可以用于当前的湿法脱硫除尘后的套筒湿*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*囱,就能够在侵蚀性比现在的湿法脱硫后的*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*气用的玻璃钢*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*气排放,其防侵蚀性能、耐温性能拥有庞大的裕空间,完全可以安心使用。

  例如,吉林化学工公司污水处置厂将YJ呋喃树脂用于污泥焚烧系统*囱内壁防腐就取得了成功,到1994年时已使用7年而*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*囱的使用情况条件为:正常工作温度70℃,瞬间180℃;工作压力为*囱段常压,弯头段0.15MPa;工作介为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,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,拥有庞大的势:玻璃钢的比抗拉强度高于合金钢,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*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*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*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年夜直径达15m,年夜单根管道长度达12m,年夜管道内压可达24MPa(年夜尺寸、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,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*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*囱的自支持高度可达40m左右[10],而现实上,今朝混凝土*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*囱内筒,在玻璃钢*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*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*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*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*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*囱运用绩

  在国内,除冶建总院于1965年研制出根玻璃钢*囱并取秀的使用效果外,其他单元也在玻璃钢*囱的研制、运用上有所作为,使用效果秀。

  例如:核工部404厂的年夜型酸解罐*囱、东北轻合金厂36m玻璃钢*囱、济南裕兴化工场24m酸解*囱等,均取得了秀的经济效益和社会效益[17]。

  4.3国外玻璃钢*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*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、*囱、PH控制槽等,均为玻璃钢材料制造。

  4.4玻璃钢套筒湿*囱与其他防侵蚀结构的经济比力

  国内外几种套筒湿*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*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*囱的造价,不高于砖内衬*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*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*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*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上的区分;

  在加装FGD装配后的旧*囱改造或新建*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*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,下降工程造价。