1、復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備的耐腐蝕與防護(hù)運(yùn)用進(jìn)展 李卓球武漢理工大學(xué).報(bào)告提綱復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備運(yùn)用進(jìn)展復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備耐腐蝕特性關(guān)于樹脂的熱變形溫度及其力學(xué)性能保管率玻璃鋼環(huán)保設(shè)備的構(gòu)造分析幾點(diǎn)思索.1、復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備運(yùn)用進(jìn)展根據(jù)復(fù)合資料行業(yè)的相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)的纏繞制品總產(chǎn)量約70多萬噸。玻璃鋼管道消費(fèi)雖然有所下降，但仍是纏繞制品中產(chǎn)量最多的產(chǎn)品,約占80%;復(fù)合資料貯罐和塔器在石油化工、釀造等領(lǐng)域獲得廣泛認(rèn)可，需求平穩(wěn)并部分出口；復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備制品近年來得到較快開展與運(yùn)用；.復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備運(yùn)用領(lǐng)域復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備運(yùn)用范圍較廣，如脫硫工程、污水處置工程、化學(xué)化工、廢棄物處置工程等。我國(guó)目前

2、能源構(gòu)造上仍是以燃煤為主的國(guó)家。據(jù)前幾年估計(jì)：我國(guó)二氧化硫排放2000萬噸/年，經(jīng)濟(jì)損失1100億/年，燃煤火電廠占40%，嚴(yán)重地污染人類生存的環(huán)境，危害著生態(tài)及人體安康，同時(shí)也制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速安康地可繼續(xù)開展煙氣脫硫FGD：Flue Gas Desulphurization是當(dāng)今燃煤電廠控制二氧化硫排放的主要措施。.玻璃鋼脫硫環(huán)保設(shè)備在如下行業(yè)得到運(yùn)用：有色行業(yè)煙氣脫硫工程鋼鐵行業(yè)煙氣脫硫工程煤化工行業(yè)煙氣脫硫工程磷化工行業(yè)硫酸尾氣脫硫工程.1有色行業(yè)煙氣脫硫工程國(guó)內(nèi)首套石油焦煅燒消費(fèi)炭素回轉(zhuǎn)窯煙氣脫硫工程。脫硫系統(tǒng)脫硫效率98%，年產(chǎn)硫銨5609噸。 云南鋁業(yè)股份回轉(zhuǎn)窯煙氣氨法脫硫工程

3、.云南文山鋁業(yè)脫硫工程工程所在地云南省文山州文山縣馬塘鎮(zhèn)，采用氨肥法脫硫技術(shù)，處置3臺(tái)鍋爐和18臺(tái)熔鹽爐共同產(chǎn)生的氣量。設(shè)計(jì)處置煙氣量122萬Nm/h，硫酸銨消費(fèi)才干：81.1kt/a。.云南文山鋁業(yè)脫硫工程工程勝利處理了氨法脫硫工藝中重金屬對(duì)脫硫副產(chǎn)品的影響，脫硫副產(chǎn)品各項(xiàng)目的均到達(dá)國(guó)標(biāo).2鋼鐵行業(yè)煙氣脫硫工程武鋼集團(tuán)昆鋼300燒結(jié)機(jī)煙氣氨法脫硫工程該工程為目前云南省內(nèi)最大的鋼鐵燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程，該脫硫塔直徑15.8m，是目前全國(guó)最大的玻璃鋼脫硫塔。經(jīng)脫硫系統(tǒng)， 。處置煙氣量為2x60萬Nm3/h，煙氣中二氧化硫含量正常值2300mg/ Nm3，最大值4000mg/Nm3。 SO2排放速率

4、131 kg/h，SO2回收率95%，.昆鋼三燒2#燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程采用“氨肥法脫硫技術(shù)，處置煙氣：40萬Nm3/h，脫硫效率90%，氧化率98%，SO2減排放量8807.04t/a，消費(fèi)農(nóng)用化肥硫酸銨5645t/a。.3煤化工行業(yè)煙氣脫硫工程云南瀘西大為焦化“290t/h鍋爐安裝煙氣脫硫脫硝工程.云南解化清潔能源開發(fā)解化化工分公司煙氣脫硫減排綜合利用工程3130t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫工程.云南先鋒褐煤干凈化利用實(shí)驗(yàn)示范工程配套3260t/h鍋爐煙氣脫硫工程。.4磷化工行業(yè)脫硫工程云天化國(guó)際三環(huán)硫酸尾氣脫硫工程采用高效吸收塔技術(shù) ，處置煙氣量218萬Nm3/h，SO2濃度：960mg/

5、Nm3、要求出口濃度100mg/Nm3 。實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)后排放濃度50mg/Nm3 。.云天化富瑞160萬噸硫酸脫硫工程采用高效吸收塔技術(shù) ，處置煙氣量36萬Nm3/h，SO2濃度：960mg/Nm3、要求出口濃度100mg/Nm3 。實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)后排放濃度50mg/Nm3 。云天化國(guó)際富瑞硫酸尾氣脫硫工程.采用新型氨法脫硫技術(shù)，系統(tǒng)處置煙氣量180000Nm/h，脫硫效率95%，每年消減SO21060噸,年產(chǎn)硫銨2400t。.祥豐金麥化工硫酸尾氣脫硫工程，是目前國(guó)內(nèi)最大的單臺(tái)硫酸尾氣脫硫工程，采用“湍流逆噴旋液塔。處置氣量為23萬Nm/h，脫硫效率90%，氧化率98%，尾氣SO2平均排放濃度72mg/

6、Nm3。.玻璃鋼煙囪隨著國(guó)家對(duì)脫硫的要求越來越嚴(yán)厲，火電廠大都采用了濕法脫硫，濕法脫硫?qū)е聼煔夂瘦^高，使得煙囪內(nèi)壁腐蝕速率也隨之增大。火力發(fā)電廠脫硫濕煙囪防腐和改呵斥為熱點(diǎn)課題之一。.脫硫煙囪FRP內(nèi)筒 維也納奧地利2000年.北 京 三 河 電 廠 煙 囪2006年.錦州 電 廠 煙 囪2021年.玻璃鋼煙囪.2、復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備耐腐蝕特性作為治理污染的復(fù)合資料環(huán)保設(shè)備，它的最典型特征就是耐腐蝕。.典型的煙氣脫硫工程氨水貯槽：15%氨水冷凝液槽：含少量硫銨的液體硫銨液槽：硫銨液硫銨濃縮液槽：硫銨液工藝水槽罐：含氨工藝水氧化塔：氧化液、脫硫吸收液洗滌吸收塔：脫硫吸收液、煙氣.云天化國(guó)際紅磷

7、分公司270kt/a硫酸尾氣脫硫工程的尾氣脫硫塔：酸尾氣、硫銨、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨.云鋁涌鑫電解鋁煙氣脫硫脫氟除塵一體化工業(yè)示范安裝的介質(zhì)：電解鋁煙氣(液態(tài))、硫酸溶液420g/L、氟5g/L云南鋁業(yè)回轉(zhuǎn)窯煙氣氨法脫硫工程.在工程實(shí)踐運(yùn)用中，也有少數(shù)服從多數(shù)玻璃鋼脫硫設(shè)備出現(xiàn)過不同程度的問題某脫硫工程檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)支撐梁構(gòu)造的腐蝕情況.罐壁滲漏.玻璃鋼蒸發(fā)結(jié)晶器研制腐蝕介質(zhì)：硫酸銨溶液:濃度約50% (550600g/L溶液F-濃度：約1%1.5%。Cl-濃度：約1%1.5%。該溶液密度約1270 g/L 。溫度：104106。昆鋼草鋪蒸發(fā)結(jié)晶器. 此外設(shè)備的關(guān)鍵在于：介質(zhì)是含氟氯的飽和硫酸銨溶

8、液。硫酸銨溶液蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)結(jié)晶器構(gòu)造需在110 極端溫度下耐受硫酸銨溶液浸蝕，其中該溶液含1%-1.5%氟。2021年6月份華昌開展為期2周的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件：1實(shí)驗(yàn)腐蝕介質(zhì)：(NH4)2SO4濃度50%(550-600g/L)溶液,(NH4)2F濃度1.1%,NH4Cl濃度1.5%。2浸泡溫度：95；3浸泡樹脂：MFE-2雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂澆鑄體、MERICAN 36雙酚A型環(huán)氧乙烯基酯樹脂澆鑄體、MFE-W3酚醛型環(huán)氧乙烯基酯樹脂澆鑄體；.實(shí)驗(yàn)結(jié)果平均值.經(jīng)過對(duì)比，最終選用上海華昌MERICAN 36雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂作為防腐蝕層，選用MFE-W3酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂作為構(gòu)造層

9、，于2021年5月投產(chǎn)運(yùn)用。.2021年4月對(duì)該設(shè)備進(jìn)展檢查維護(hù)時(shí)，召開了專家論證會(huì)，以為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。設(shè)備現(xiàn)已運(yùn)用2年多，整體形狀較好，仍在運(yùn)用。.乙烯基脂樹脂在腐蝕溶液不同浸泡周期后不同高溫下沖擊實(shí)驗(yàn) 浸泡9周腐蝕溶液，182下1h。浸泡9周腐蝕溶液，204下1h。腐蝕溶液浸泡9周后不同溫度下腐蝕情況.腐蝕溶液浸泡24周后不同溫度下腐蝕情況 浸泡24周腐蝕溶液，182下1h。浸泡24周腐蝕溶液，204下1h。實(shí)驗(yàn)闡明：這類樹脂具有良好的高溫耐腐蝕性.3、關(guān)于樹脂的熱變形溫度及其力學(xué)性能保管率不同脫硫工程具有不同的技術(shù)條件，其環(huán)保設(shè)備對(duì)樹脂的要求也不盡一樣。如昆鋼三燒2#燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫工程，

10、該工程的玻璃鋼脫硫設(shè)備包括：氨水貯罐、冷凝液槽、硫銨液槽、硫銨濃縮液槽、工藝水槽、氧化塔、洗滌吸收塔、煙囪等安裝。其中洗滌吸收塔是其中最關(guān)鍵的設(shè)備。在正常任務(wù)條件下進(jìn)氣口溫度：110200 ；塔內(nèi)溫度：60100 ；介質(zhì)為：含硫煙氣、脫硫液。3.1 熱變形溫度選擇.當(dāng)塔內(nèi)煙氣溫度為140 ，外界環(huán)境溫度為60 時(shí)，計(jì)算不同壁厚4+20mm, 4+33mm, 的塔壁溫度分布。塔壁溫度分布曲線如下圖。計(jì)算結(jié)果闡明：內(nèi)襯樹脂最高溫度132 ；構(gòu)造層最高溫度122 ，最低位68 。有限元計(jì)算塔壁沿厚度的溫度分布玻璃鋼設(shè)備的溫度會(huì)隨著厚度而下降，這為玻璃鋼在高溫脫硫運(yùn)用發(fā)明了條件。.樹脂的熱變形溫度普通

11、性要求：確定塔內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)的最高任務(wù)溫度條件；經(jīng)過有限元計(jì)算，獲得塔內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)沿壁厚的溫度分布；確定塔內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)內(nèi)襯層與構(gòu)造層樹脂的最高熱變形溫度。.3.2 不同溫度條件下力學(xué)性能保管率由于玻璃鋼環(huán)保設(shè)備處在室外，將遭到風(fēng)載、地震、動(dòng)力設(shè)備、液壓、氣壓等荷載的作用，加之玻璃鋼環(huán)保設(shè)備普通直徑大，高度往往高達(dá)幾十米，因此玻璃鋼設(shè)備的力學(xué)性能至關(guān)重要。玻璃鋼力學(xué)性能將遭到運(yùn)用條件的影響，如溫度、介質(zhì)腐蝕、加強(qiáng)資料鋪層等要素的影響。.不同溫度下的力學(xué)性能保管率的測(cè)試根據(jù)GB/T 1634-2004規(guī)范，采用維卡軟化點(diǎn)測(cè)定儀測(cè)定樹脂澆注體與玻璃鋼試樣的熱變形溫度；按照一樣的樹脂含量、加強(qiáng)資料與鋪層

12、制成玻璃鋼試樣進(jìn)展力學(xué)性能測(cè)試。根據(jù)GB/T 1449-2005規(guī)范，進(jìn)展彎曲強(qiáng)度與彎曲彈性模量的測(cè)試：1在常溫28下進(jìn)展彎曲強(qiáng)度與彎曲彈性模量的測(cè)試；2在不同環(huán)境溫度下進(jìn)展彎曲強(qiáng)度與彎曲彈性模量的測(cè)試；3計(jì)算力學(xué)性能保管率：不同環(huán)境溫度丈量值與常溫下丈量值的比值%.美國(guó)Instron5848電子萬能資料實(shí)驗(yàn)機(jī) 主要技術(shù)目的：載荷精度： 0.05N 位移精度： 1nm 應(yīng)變精度：0.1 溫度范圍： -70 250測(cè)試設(shè)備.三家樹脂消費(fèi)企業(yè)的玻璃鋼試樣的力學(xué)性能保管率 140環(huán)境溫度下，三種樹脂復(fù)合資料的強(qiáng)度、模量保管率. 180環(huán)境溫度下，三種樹脂復(fù)合資料的強(qiáng)度、模量保管率.幾點(diǎn)規(guī)律性的發(fā)現(xiàn)當(dāng)

13、資料所處的溫度環(huán)境發(fā)生改動(dòng)時(shí)，其力學(xué)性能也發(fā)生改動(dòng)。隨著溫度的升高，資料彎曲強(qiáng)度與模量出現(xiàn)明顯降低。樹脂的熱變形溫度高，其玻璃鋼力學(xué)性能保管率不一定高；不同的樹脂品牌，在不同溫度下的保管率不盡一樣。如甲企業(yè)的樹脂在140環(huán)境溫度下的玻璃鋼力學(xué)性能比乙企業(yè)的要高；但在180 環(huán)境溫度下，乙企業(yè)的比甲企業(yè)的反而要高。.思索到經(jīng)濟(jì)本錢，通常耐高溫構(gòu)造或構(gòu)件的樹脂采用酚醛類乙烯基樹脂；而中常溫采用的是改性不飽和聚酯樹脂。不同型號(hào)樹脂制造的試樣保管率雖然有明顯差別，但總體來看，酚醛類乙烯基樹脂制造試樣無論是強(qiáng)度還是模量，其保管率均高于我們所做過實(shí)驗(yàn)的其它樹脂試樣。.因此，選擇樹脂資料時(shí)，通常必需進(jìn)展：1

14、樹脂與玻璃鋼的熱變形溫度測(cè)試；2玻璃鋼試樣在不同環(huán)境溫度下的力學(xué)性能測(cè)試。.支撐梁坍塌事故2021年4月21日上午11點(diǎn)30分左右，華云天朗環(huán)保公司三燒二號(hào)機(jī)煙氣脫硫工程洗滌吸收塔發(fā)生支撐梁坍塌事故。.事后組織各方專家與技術(shù)人員進(jìn)展分析，最后結(jié)論是：該工程自2021年9月起投入運(yùn)轉(zhuǎn)，至2021年4月已近20個(gè)月一年半多，在此期間運(yùn)轉(zhuǎn)正常。.而塔坍塌時(shí)是在安裝斷電停運(yùn)時(shí)，脫硫系統(tǒng)斷電后，即無洗滌液噴淋情況下，燒結(jié)145的高溫?zé)煔饨?jīng)過洗滌吸收塔長(zhǎng)達(dá)15分鐘。遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于支撐梁80的給定設(shè)計(jì)溫度，呵斥支撐梁嚴(yán)重變形。因此高溫是梁變形失效獨(dú)一緣由。.事故雖然已過去2年多了，但這次事故仍給我們?cè)S多啟示：對(duì)于

15、業(yè)主，采取雙保險(xiǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)了電力管理與保證。對(duì)于設(shè)計(jì)方，需思索極端情況下的設(shè)計(jì)條件；對(duì)于原資料方，如何提高樹脂的耐溫性且相對(duì)經(jīng)濟(jì)的樹脂。.4、玻璃鋼環(huán)保設(shè)備構(gòu)造分析普通玻璃鋼構(gòu)造設(shè)備的計(jì)算所根據(jù)的規(guī)范是： 國(guó)內(nèi)其它相關(guān)規(guī)范 由于玻璃鋼環(huán)保設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，普通采用有限元方法進(jìn)展構(gòu)造分析。.例1：DN15000玻璃鋼立式洗滌塔有限元分析計(jì)算主要內(nèi)容包括：構(gòu)造恒載(自重與固定設(shè)備分量)、設(shè)計(jì)壓力等運(yùn)轉(zhuǎn)荷載作用下構(gòu)造的強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)稱工況1；在運(yùn)轉(zhuǎn)荷載根底上附加風(fēng)荷載與雪載荷作用下構(gòu)造的強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)稱工況2；在運(yùn)轉(zhuǎn)荷載根底上附加地震作用下構(gòu)造的強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)稱工況3；構(gòu)造恒載、風(fēng)荷載、雪載荷作用下構(gòu)造的穩(wěn)定性計(jì)

16、算簡(jiǎn)稱工況4。.洗滌塔整體有限元模型 封頭有限元模型方管處有限元模型 .常溫下構(gòu)造的資料參數(shù)常溫下構(gòu)造的資料參數(shù)見表2.1，高溫下，資料彈性模量保管率為0.8，強(qiáng)度保管率為0.7。 .(1)強(qiáng)度根據(jù)根據(jù)規(guī)范，玻璃鋼資料的強(qiáng)度采用許用應(yīng)變準(zhǔn)那么，在正常工況下： 在極端偶爾工況下如組合地震荷載：應(yīng)力平安系數(shù)以不低于10為根本要求。在極端偶爾工況下如地震荷載，應(yīng)力平安系數(shù)以不低于5為根本要求。 .(2)剛度根據(jù) 玻璃鋼構(gòu)造的剛度采用位移與直徑之比： 或位移與塔高之比：。.穩(wěn)定性根據(jù) 根據(jù)規(guī)范，封頭的穩(wěn)定平安系數(shù)不小于10，塔體的穩(wěn)定平安系數(shù)不小于5。.工況1之最大應(yīng)變?cè)茍D最大應(yīng)變?yōu)檩S向954，小于規(guī)

17、范規(guī)定的1000。.最大壓應(yīng)力為-7.1MPa，位于進(jìn)氣口與塔體銜接處的補(bǔ)強(qiáng)層上，其最小平安系數(shù)：。 .工況2之最大應(yīng)變圖最大應(yīng)變?yōu)?69，小于1000。.工況3：構(gòu)造恒載、設(shè)計(jì)內(nèi)壓、塔內(nèi)液壓及地震作用下構(gòu)造的強(qiáng)度計(jì)算最大位移為39.35mm，為整體位移，其最大位移與塔體高度之比為：.洗滌塔的軸向應(yīng)變?cè)茍D最大應(yīng)變?yōu)?585，小于2000。.最大壓應(yīng)力為-13MPa，位于塔體底部構(gòu)造層塔壁上，其最小平安系數(shù)：洗滌塔的軸向應(yīng)力云圖 .構(gòu)造恒載、風(fēng)荷載、雪載荷作用下構(gòu)造的穩(wěn)定性計(jì)算工況4洗滌塔塔體屈曲模態(tài) 經(jīng)過穩(wěn)定性分析，洗滌塔第1階屈曲模態(tài)發(fā)生在塔體上，塔體的最小穩(wěn)定平安系數(shù)為6.32，大于規(guī)范規(guī)

18、定的穩(wěn)定平安系數(shù)5。 . 計(jì)算了前150階屈曲模態(tài)，都為塔體失穩(wěn)，未出現(xiàn)封頭失穩(wěn)。 直至第150階屈曲模態(tài)如下圖，其穩(wěn)定平安系數(shù)為10.73，這也是封頭的最小穩(wěn)定平安系數(shù)，大于規(guī)范規(guī)定的封頭構(gòu)造穩(wěn)定平安系數(shù)10。封頭的穩(wěn)定性計(jì)算第150階屈曲模態(tài)圖.部分設(shè)計(jì)成果.DN15000玻璃鋼立式洗滌塔.例2 核電站煙囪有限元模擬構(gòu)造模型.拉桿銜接支撐架支撐架與煙囪銜接管道間的軟管銜接煙囪的不同截面鋪層、資料、壁厚等參數(shù).軟接頭的處置：彈簧單元 .一個(gè)關(guān)鍵性問題北京核二院設(shè)計(jì)要求：對(duì)玻璃鋼煙囪在遭到龍卷風(fēng)的襲擊時(shí)進(jìn)展構(gòu)造分析。龍卷風(fēng)的最大風(fēng)速； 80米/秒；最大旋轉(zhuǎn)半徑：98米。當(dāng)龍卷風(fēng)的攻角吹向煙囪與

19、核電站之間時(shí)，由于遭到核電站外壁與煙囪所構(gòu)成的巷道效應(yīng)影響，風(fēng)速由入口處的80米/秒，最大可達(dá)多少呢？.煙囪中部的風(fēng)載計(jì)算0度45度90度平安殼豎直煙囪.45度攻角中部煙囪處速度分布圖 速度最大可到達(dá)250m/s！.在45度攻角下，在中部，煙囪外表的壓強(qiáng)有正有負(fù)，范圍在-30 kpa 至4.7kpa。.有限元方法的分析有不同的判據(jù)準(zhǔn)那么。例如，可以如前面15m直徑的洗滌塔的分析方法，按照其強(qiáng)度、剛度變形、穩(wěn)定等問題選擇不同的平安系數(shù)；強(qiáng)度分析除選擇平安系數(shù)外，可按照強(qiáng)度比的方法來判別有限元分析計(jì)算的結(jié)果。.強(qiáng)度分析準(zhǔn)那么強(qiáng)度比.強(qiáng)度比的方法是由Tsai-Wu應(yīng)力準(zhǔn)那么演化而來的。該準(zhǔn)那么兩個(gè)重要的特征是： 1思索了構(gòu)造復(fù)雜應(yīng)力形狀； 2全面真實(shí)地思索復(fù)合資料力學(xué)性能，例如思索了拉伸強(qiáng)度與緊縮強(qiáng)度的區(qū)別 。.圖中列舉了復(fù)合資料層合殼的強(qiáng)度比倒數(shù)分布云圖，其中最小的強(qiáng)度比為： R =2.33 1.6.第1階模態(tài) 第10