玻璃鋼在煙氣脫硫裝置中的應用
摘要：本文簡述了玻璃鋼的特點，分析了玻璃鋼在煙氣脫硫裝置中的優勢，介紹了玻璃鋼在煙氣脫硫裝置中的應用。
1 前 言
2006年，我國二氧化硫（so2）排放總量高達2594.4萬噸，居，比2005年相比增加了46.3萬噸，增長1.8%，雖然2007年與2006年相比下降了3.18%，出現次下降，但排放量還是十分驚人。so2排放主要是由工業生產造成的，約占80％。而電力工業又是工業中的排放大戶，近年來電力工業so2排放量在800噸以上。所以抓住電力工業so2排放這一主要問題并加大治理力度，在很大程度上可緩解我國so2排放失控的狀態。目前范圍內控制電廠so2排放的途徑主要有三種，①燃燒前脫硫；②燃燒中脫硫；③燃燒后脫硫。燃燒后脫硫即為煙氣脫硫，是國際上普遍采取的一種主要方式。
據國際能源機構煤炭研究所組織的調查，1992年末全17個的燃煤電廠安裝了各種煙氣脫硫設備646套，總裝機容量達167GW。其中美國308套、德國208套、日本51套。濕式脫硫工藝占安裝FGD機組總容量的81.18%。我國電力部門從20世紀70年代開始研究SO2控制問題，80年代中期加大試驗研究力度，90年代次在重慶珞璜電廠兩臺360MW機組上安裝了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。
典型的濕式石灰石-石膏法是普遍采用的脫硫技術。該工藝特點是用含有石灰石的循環漿液（水、石灰石、亞硫酸鈣和石膏等的混合液）吸收SO2生成CaS04，后者由鼓入的空氣氧化成石膏（CaS04?2H2O)，再經脫水后綜合利用或拋棄。脫硫后的凈煙氣除去水霧后排放。煙氣中含有SO2、HCL、NOX,HF等氣體。因此，脫硫系統洗滌液中含有H2SO4、HCL、HF等溶液，且含有20%左右的固化物。如不設煙氣再加熱，吸收塔入口煙氣溫度可高達160~180℃，且有一定的干、濕界面。吸收塔出口煙溫較低，為55℃左右，處于露點以下。因此，濕式脫硫系統對材質的腐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格。同時，脫硫系統要求與電站主機、主爐同步進行，因此對脫硫系統的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。
2 玻璃鋼濕法煙氣脫硫的優勢
據調查顯示：脫硫系統中，先前的洗滌塔有75%使用高鎳合金包覆25％使用鋼襯橡膠塔體；煙道方面，84%采用高鎳合金作包覆，8％采用鋼襯膠材料，8％采用碳鋼涂層；煙囪方面，84%采用耐酸磚襯里，8%采用高鎳合金包覆，8％采用玻璃鋼。調查結界表明，濕法脫硫系統的材料設備造價相當高。用碳鋼襯高鎳合金包覆的造價比用傳統的鋼襯膠和碳鋼涂層造價要高很多，但采用高鎳合金包覆，系統使用壽命長，維修費用低。為了不斷降低費用，用戶需要在脫硫系統中找到一種使用壽命長而且維修費用低的材料來替換現有的高鎳合金材料。自20世紀70年代起，采用乙烯基酯樹脂制備的玻璃纖維增強塑料（稱作玻璃鋼FRP）在許多濕法脫硫系統中獲得了成功應用，而且造價大約是高鎳合金材料的一半。
2.1 玻璃鋼的耐腐蝕性
玻璃鋼是發展較早的一種復合材料，具有十分顯著的性能特點。與金屬材料或其它無機材料相比，它重量輕、比強度高、電絕緣、耐瞬時超高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透過電磁波，是一種兼具功能和結構特性的新型材料。此外，更為突出的是具有耐酸、耐堿?耐油等優良性能。玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹脂。隨著科學的不斷進步，樹脂的性能也在不斷提高，尤其在20世紀60年代乙烯基酯樹脂的誕生，進一步提高了玻璃鋼的耐腐蝕性能，并逐步應用在濕法脫硫系統裝置中。表1列出了用酚醛環氧型乙烯基酯樹脂做成的玻璃鋼在溫度達100℃時耐強酸、高氯化物腐蝕的情況。[-page-]
2.2 玻璃鋼的耐熱性能
裝有濕法脫硫系統的燃煤鍋爐煙氣流程可以簡單地用圖1表示。
在這一過程中，煤炭被加熱至1000℃而產生C02、H20和各種過熱酸氣。這些高溫的煙氣先通過熱交換器產生蒸氣用于發電，煙氣溫度降至200℃左右，再經過濾器去除污物和灰塵后進入集液器和吸收塔，溫度進一步降至80℃左右，并通過煙道輸送到煙囪釋放到大氣中。在腐蝕濕法脫硫工藝中，高溫是必須考慮的一個問題。因為混合氣體在進口的溫度范圍為160~180℃，系統中的部件又要承受瞬時的高溫急冷，為了保證系統的使用壽命，人們不得不選昂貴的高鎳合金等材料以滿足脫硫需要。濕法脫硫系統采用玻璃鋼替換價格昂貴的高鎳合金材料，不但有極好地耐酸耐腐蝕性能，而且造價低．同時還可避免熱震引起的熱破壞和分層。當然，不同類型的玻璃鋼，其耐熱性相差很大。圖2顯示兩種樹脂做成的玻璃鋼層合板暴露在65℃煙氣中90d后彎曲強度的變化。熱震性能試驗是通過把兩種玻璃鋼層合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2h，再對兩種層合板進行6h的干燥后測定彎曲強度。試驗表明用乙烯基酯樹脂制成的玻璃鋼層合板保留了絕大部分抗彎強度，比較起來，用耐溫氯茵酸聚酯樹制成的玻璃鋼層合板暴露在干熱狀態4h后就分層了，而且彎曲強度下降40％。乙烯基酯樹脂的耐熱震好歸功于它的延伸率是氯茵酸聚酯樹脂的3~4倍。高的延伸率使它具有極好的抗沖擊性能和對溫差、壓力波動、機械振動的適應范圍更大。用乙烯基酯樹脂制備的玻璃鋼已成功應用于承受熱應力和機械應力的濕法脫硫系統煙囪襯里。[-page-]
2.3 玻璃鋼的耐磨蝕性能
在腐蝕環境中玻璃鋼的耐磨性能優于鋼材，為提高玻璃鋼的耐磨性，可在樹脂基體中加入適當的填料。1987年，位于德國Weisweiler的RWE火電廠采用石灰-石灰石濕法脫硫工藝，石灰水中固體物含量約15％，洗滌塔和輸送石灰漿液的管道均為玻璃鋼．由于在樹脂中加入填料，有較好的耐磨性能，至今使用良好。
2.4 玻璃鋼的價格優勢
根據設備的尺寸和類型、玻璃鋼的造價只是高鎳合金造價的1/3。表2列出了煙囪襯里的價格比較，在表2中，玻璃鋼的造價僅為高鎳合金包覆作襯里的造價的58％。
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3 玻璃鋼在濕法煙氣脫硫系統中的應用
玻璃鋼具有耐化學腐蝕的特點，因此已成功應用于濕法煙氣脫硫系統。主要用作：①吸收塔塔體；②噴頭；③集液器、除霧器；④管路；⑤煙道；⑥煙囪。濕法煙氣脫硫裝置中的玻璃鋼洗滌塔塔體，大多選用乙烯基酯樹脂。設計人員認為玻璃鋼重量輕、耐腐蝕，造價比合金材料低，極具應用潛力，德國某電廠幾臺洗滌塔長期使用此材料的成功就是例證。
4 結論
(1)玻璃鋼有良好的耐腐蝕性、耐熱性、耐磨蝕性，可適用于濕法煙氣脫硫系統；
(2)玻璃鋼具有價格優勢，經過合理的設計、制造和安裝，將其用于濕法煙氣脫硫系統的構件中，具有明顯的經濟效益；
(3)用酚醛環氧型乙烯基醋樹脂做成的玻璃鋼可以在200℃左右的煙氣中長期運行；
(4)玻璃鋼是各向異性材料，可以通過合理的設計、正確的選材和嚴格的生產工藝控制制造出性能優良的玻璃鋼產品。
1 前 言
2006年，我國二氧化硫（so2）排放總量高達2594.4萬噸，居，比2005年相比增加了46.3萬噸，增長1.8%，雖然2007年與2006年相比下降了3.18%，出現次下降，但排放量還是十分驚人。so2排放主要是由工業生產造成的，約占80％。而電力工業又是工業中的排放大戶，近年來電力工業so2排放量在800噸以上。所以抓住電力工業so2排放這一主要問題并加大治理力度，在很大程度上可緩解我國so2排放失控的狀態。目前范圍內控制電廠so2排放的途徑主要有三種，①燃燒前脫硫；②燃燒中脫硫；③燃燒后脫硫。燃燒后脫硫即為煙氣脫硫，是國際上普遍采取的一種主要方式。
據國際能源機構煤炭研究所組織的調查，1992年末全17個的燃煤電廠安裝了各種煙氣脫硫設備646套，總裝機容量達167GW。其中美國308套、德國208套、日本51套。濕式脫硫工藝占安裝FGD機組總容量的81.18%。我國電力部門從20世紀70年代開始研究SO2控制問題，80年代中期加大試驗研究力度，90年代次在重慶珞璜電廠兩臺360MW機組上安裝了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置。
典型的濕式石灰石-石膏法是普遍采用的脫硫技術。該工藝特點是用含有石灰石的循環漿液（水、石灰石、亞硫酸鈣和石膏等的混合液）吸收SO2生成CaS04，后者由鼓入的空氣氧化成石膏（CaS04?2H2O)，再經脫水后綜合利用或拋棄。脫硫后的凈煙氣除去水霧后排放。煙氣中含有SO2、HCL、NOX,HF等氣體。因此，脫硫系統洗滌液中含有H2SO4、HCL、HF等溶液，且含有20%左右的固化物。如不設煙氣再加熱，吸收塔入口煙氣溫度可高達160~180℃，且有一定的干、濕界面。吸收塔出口煙溫較低，為55℃左右，處于露點以下。因此，濕式脫硫系統對材質的腐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格。同時，脫硫系統要求與電站主機、主爐同步進行，因此對脫硫系統的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。
2 玻璃鋼濕法煙氣脫硫的優勢
據調查顯示：脫硫系統中，先前的洗滌塔有75%使用高鎳合金包覆25％使用鋼襯橡膠塔體；煙道方面，84%采用高鎳合金作包覆，8％采用鋼襯膠材料，8％采用碳鋼涂層；煙囪方面，84%采用耐酸磚襯里，8%采用高鎳合金包覆，8％采用玻璃鋼。調查結界表明，濕法脫硫系統的材料設備造價相當高。用碳鋼襯高鎳合金包覆的造價比用傳統的鋼襯膠和碳鋼涂層造價要高很多，但采用高鎳合金包覆，系統使用壽命長，維修費用低。為了不斷降低費用，用戶需要在脫硫系統中找到一種使用壽命長而且維修費用低的材料來替換現有的高鎳合金材料。自20世紀70年代起，采用乙烯基酯樹脂制備的玻璃纖維增強塑料（稱作玻璃鋼FRP）在許多濕法脫硫系統中獲得了成功應用，而且造價大約是高鎳合金材料的一半。
2.1 玻璃鋼的耐腐蝕性
玻璃鋼是發展較早的一種復合材料，具有十分顯著的性能特點。與金屬材料或其它無機材料相比，它重量輕、比強度高、電絕緣、耐瞬時超高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透過電磁波，是一種兼具功能和結構特性的新型材料。此外，更為突出的是具有耐酸、耐堿?耐油等優良性能。玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹脂。隨著科學的不斷進步，樹脂的性能也在不斷提高，尤其在20世紀60年代乙烯基酯樹脂的誕生，進一步提高了玻璃鋼的耐腐蝕性能，并逐步應用在濕法脫硫系統裝置中。表1列出了用酚醛環氧型乙烯基酯樹脂做成的玻璃鋼在溫度達100℃時耐強酸、高氯化物腐蝕的情況。[-page-]
2.2 玻璃鋼的耐熱性能
裝有濕法脫硫系統的燃煤鍋爐煙氣流程可以簡單地用圖1表示。
在這一過程中，煤炭被加熱至1000℃而產生C02、H20和各種過熱酸氣。這些高溫的煙氣先通過熱交換器產生蒸氣用于發電，煙氣溫度降至200℃左右，再經過濾器去除污物和灰塵后進入集液器和吸收塔，溫度進一步降至80℃左右，并通過煙道輸送到煙囪釋放到大氣中。在腐蝕濕法脫硫工藝中，高溫是必須考慮的一個問題。因為混合氣體在進口的溫度范圍為160~180℃，系統中的部件又要承受瞬時的高溫急冷，為了保證系統的使用壽命，人們不得不選昂貴的高鎳合金等材料以滿足脫硫需要。濕法脫硫系統采用玻璃鋼替換價格昂貴的高鎳合金材料，不但有極好地耐酸耐腐蝕性能，而且造價低．同時還可避免熱震引起的熱破壞和分層。當然，不同類型的玻璃鋼，其耐熱性相差很大。圖2顯示兩種樹脂做成的玻璃鋼層合板暴露在65℃煙氣中90d后彎曲強度的變化。熱震性能試驗是通過把兩種玻璃鋼層合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2h，再對兩種層合板進行6h的干燥后測定彎曲強度。試驗表明用乙烯基酯樹脂制成的玻璃鋼層合板保留了絕大部分抗彎強度，比較起來，用耐溫氯茵酸聚酯樹制成的玻璃鋼層合板暴露在干熱狀態4h后就分層了，而且彎曲強度下降40％。乙烯基酯樹脂的耐熱震好歸功于它的延伸率是氯茵酸聚酯樹脂的3~4倍。高的延伸率使它具有極好的抗沖擊性能和對溫差、壓力波動、機械振動的適應范圍更大。用乙烯基酯樹脂制備的玻璃鋼已成功應用于承受熱應力和機械應力的濕法脫硫系統煙囪襯里。[-page-]
2.3 玻璃鋼的耐磨蝕性能
在腐蝕環境中玻璃鋼的耐磨性能優于鋼材，為提高玻璃鋼的耐磨性，可在樹脂基體中加入適當的填料。1987年，位于德國Weisweiler的RWE火電廠采用石灰-石灰石濕法脫硫工藝，石灰水中固體物含量約15％，洗滌塔和輸送石灰漿液的管道均為玻璃鋼．由于在樹脂中加入填料，有較好的耐磨性能，至今使用良好。
2.4 玻璃鋼的價格優勢
根據設備的尺寸和類型、玻璃鋼的造價只是高鎳合金造價的1/3。表2列出了煙囪襯里的價格比較，在表2中，玻璃鋼的造價僅為高鎳合金包覆作襯里的造價的58％。
[-page-] 3 玻璃鋼在濕法煙氣脫硫系統中的應用
玻璃鋼具有耐化學腐蝕的特點，因此已成功應用于濕法煙氣脫硫系統。主要用作：①吸收塔塔體；②噴頭；③集液器、除霧器；④管路；⑤煙道；⑥煙囪。濕法煙氣脫硫裝置中的玻璃鋼洗滌塔塔體，大多選用乙烯基酯樹脂。設計人員認為玻璃鋼重量輕、耐腐蝕，造價比合金材料低，極具應用潛力，德國某電廠幾臺洗滌塔長期使用此材料的成功就是例證。
4 結論
(1)玻璃鋼有良好的耐腐蝕性、耐熱性、耐磨蝕性，可適用于濕法煙氣脫硫系統；
(2)玻璃鋼具有價格優勢，經過合理的設計、制造和安裝，將其用于濕法煙氣脫硫系統的構件中，具有明顯的經濟效益；
(3)用酚醛環氧型乙烯基醋樹脂做成的玻璃鋼可以在200℃左右的煙氣中長期運行；
(4)玻璃鋼是各向異性材料，可以通過合理的設計、正確的選材和嚴格的生產工藝控制制造出性能優良的玻璃鋼產品。
