1、VEGF鱗片復合材料在脫硫煙囪中的應用可行性研究發(fā)布: 2007-4-04 15:29 | 作者: HYPERLINK /old/space.php?uid=4926&op=bbs darrin | 來源: 萬客化工在線VEGF鱗片復合材料在脫硫煙囪中的應用可行性研究王天堂黃志強* 籍文豪* 陸士平(上海富晨化工有限公司 上海 200233, *上海發(fā)電設備成套設計研究所，200240)摘 要：本文介紹了鱗片復合樹脂膠泥的特點，以及目前國內(nèi)電廠煙囪的實際運行情況，討論了VEGF材料在脫硫煙囪中應用的技術(shù)可行性，并就VGEF在煙囪防腐蝕應用中可能采用的技術(shù)措施進行了試驗表征和分析。關鍵詞： VE

2、GF 鱗片 脫硫煙囪 應用可行性1、 前言 我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是我國大氣的主要污染物。如2000年我國燃煤電廠的NOx的排放量達到290萬噸。由于我國能源結(jié)構(gòu)的特點，導致了酸雨的環(huán)境污染和較多的腐蝕情況，因此對于燃煤發(fā)電廠中產(chǎn)生大量的二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行。目前國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD”）。而采用濕法石灰石洗滌法是當今世界各國煙氣脫硫技術(shù)中應用最多也是最成熟的工藝。2003年我們國家的濕法脫硫設備國產(chǎn)化率已在96%以上，預計到20

3、10年，國產(chǎn)化率可達100%。 雖然脫硫后煙氣中含有的腐蝕性介質(zhì)含量較少，但由于脫硫后煙氣的溫度一般都在硫酸的露點以下，因此對于不同結(jié)構(gòu)形式的煙囪內(nèi)壁，均有不同程度的腐蝕發(fā)生。而我們國內(nèi)針對脫硫煙囪的防腐蝕措施，無論在煙囪的設計、施工等標準規(guī)范方面，還是在工程實際應用上面，都存在著空白或沒有足夠的經(jīng)驗積累。目前國內(nèi)新煙囪選擇了鈦材，但鈦材不僅成本高，而且目前市場供需矛盾明顯，是否能滿足防腐蝕要求還需要觀察和跟蹤。由于VEGF玻璃鱗片復合材料已成功應用于煙氣脫硫裝置，積累了比較豐富的經(jīng)驗，因此我們來探討VEGF玻璃鱗片復合材料在煙囪中的防腐蝕應用可行性，這不僅為新建脫硫煙囪采用的防腐蝕措施提供了

4、一個新的選擇，同時也為國內(nèi)電廠舊煙囪的改造帶來實際的參考價值。2、 濕法煙氣脫硫工藝的煙囪運行工況條件濕法石灰石洗滌法是國外應用最多和最成熟的工藝，也是國內(nèi)火電廠脫硫的主導工藝。濕法脫硫工藝主要流程是，鍋爐的煙氣從引風機出口側(cè)的煙道接口進入煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)。在煙氣進入脫硫吸收塔之前經(jīng)增壓風機升壓，然后通過煙氣煙氣加熱器(GGH)，將煙氣的熱量傳輸給吸收塔出口的煙氣，使吸收塔入口煙氣溫度降低，有利于吸收塔安全運行，同時吸收塔出口的清潔煙氣則由GGH加熱升溫，煙氣溫度升高，有利于煙氣擴散排放。經(jīng)過GGH加熱器加熱后煙氣溫度一般在80左右，可使煙囪出口處達到更好的擴散條件和避免煙氣形成白霧。G

5、GH之前設的增壓風機，用以克服脫硫系統(tǒng)的阻力，加熱后的清潔煙氣靠增壓風機的壓送排入煙囪。當不設GGH加熱器加熱系統(tǒng)時，煙氣溫度一般在4050。煙氣經(jīng)過脫硫后，煙氣中的二氧化硫的含量大大減少，而洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好，因此仍然殘留近10%的二氧化硫和三氧化硫。由于經(jīng)濕法脫硫，煙氣濕度增加、溫度降低，煙氣極易在煙囪的內(nèi)壁結(jié)露，煙氣中殘余的三氧化硫溶解后，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。脫硫煙囪內(nèi)的煙氣有以下特點：1) 煙氣中水份含量高，煙氣濕度很大；2) 煙氣溫度低，脫硫后的煙氣溫度一般在4050之間，經(jīng)GGH加溫器升溫后一般在80左右；3) 煙氣中含有酸性氧化物，使煙氣的酸露點

6、溫度降低； 4) 煙氣中的酸液的濃度低，滲透性較強。5) 煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的化合溫度約為60，低于氯酸露點溫度時，就會產(chǎn)生嚴重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴重腐蝕。由于脫硫煙囪內(nèi)煙氣的上述特點，對煙囪設計有如下影響：1) 煙氣濕度大，含有的腐蝕性介質(zhì)在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，結(jié)露形成的冷凝物具有很強的腐蝕性，對煙囪內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)致密度差的材料產(chǎn)生腐蝕，影響結(jié)構(gòu)耐久性。2) 低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。3) 酸液的溫度在40-80時，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例，40-80時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3-8倍。由此可知，排放脫硫煙氣的煙囪比排

7、放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設計要求要高得多，這也許與我們的傳統(tǒng)觀念有所不同。目前，電廠煙囪主要在以下三種工況下運行：1）排放未經(jīng)脫硫的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在1300C左右。在此條件下，煙囪內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對煙囪內(nèi)壁材料屬氣態(tài)均勻腐蝕，腐蝕情況相當輕微。2）排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，并且煙氣經(jīng)GGH系統(tǒng)加熱，進入煙囪的煙氣溫度在800C左右，煙囪內(nèi)壁有輕微結(jié)露，導致排煙內(nèi)筒內(nèi)側(cè)積灰。根據(jù)排放煙氣成分及運行等條件的不同，結(jié)露腐蝕狀況將有所變化。3）排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在40500C，煙囪內(nèi)壁有嚴重結(jié)露，沿筒壁有結(jié)露的酸液流淌。在設有脫硫系統(tǒng)的電廠，由于在運行時，煙

8、氣有可能不進入脫硫裝置，而通過旁路煙道進入煙囪。此時，煙氣溫度較高，一般在130左右，故設計煙囪時，還必須考慮在此溫度工況下運行對煙囪的影響。同時在煙囪的防腐蝕設計中還應該考慮到以下幾個綜合因素：殘留的灰粉平均粒度（大約10um）、灰粉的硬度（約莫式硬度7.0）、灰粉的沖擊能量(2.05*10-12J)、灰粉的濃度（600mg/m3）、煙囪的最大曲率變化（實際不大于1%）。歐美等發(fā)達國家電廠煙氣脫硫開始的時間比較早，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，目前濕法脫硫后的煙囪鋼內(nèi)筒內(nèi)襯防腐主要有四類形式：耐酸腐蝕的金屬合金薄板材作內(nèi)襯，材料包括鎳基合金板（C-276、C22）、鈦板（TiCr2）等；耐腐蝕的輕質(zhì)隔熱

9、的制品粘貼，隔絕煙氣和鋼內(nèi)筒接觸，如發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯；采用耐酸、耐熱、保溫澆筑材料，使用澆注或壓力噴漿技術(shù)安裝內(nèi)襯； 玻璃鱗片涂層等防酸腐蝕涂料，3、VEGF材料的特點VEGF鱗片膠泥（涂料）是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10%-40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的，其中VEGF是vinyl ester glass flake的縮寫。鱗片膠泥含有的玻璃鱗片，在膠泥施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。所

10、以VEGF材料具有以下特點：1耐腐蝕性能好。由于鱗片涂層采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐腐蝕性能。2較低的滲透率。鱗片涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環(huán)氧樹脂涂料高6-15倍，比普通環(huán)氧FRP高4倍。3鱗片涂層具有較強的粘結(jié)強度，不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結(jié)強度較高，而且鱗片涂層與基材之間的粘結(jié)強度高，同時鱗片涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離，附著力和沖擊強度較好，從而保證較好的耐蝕性。4耐溫差（熱沖擊）性能較好。涂層中由于含有許多玻璃鱗片，因此消除了涂層與鋼鐵之間的線膨脹系數(shù)的差別，鱗片涂層的線膨脹約為11.510-6m/m,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12.0

11、10-6 m/m，兩者之間比較相近，使鱗片涂層適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。5耐磨性好。鱗片涂層在固化后的硬度較高，且有韌性，在粒子的沖刷耐磨性較好，鱗片涂層的破壞是局部的，其擴散趨勢小，易于修復。6具有適中的造價。與目前FGD裝置中的主要選用：鈦復合板、不銹鋼、整體鎳基合金、整體玻璃鋼等相比，玻璃鱗片涂層具有最好的性價比。7工藝性較好。由于鱗片涂層的固體成份和添加劑根據(jù)需要可以調(diào)節(jié)配比，使涂料能適應多種氣候，多種工藝要求的配置方法。能解決低溫氣候的固化問題，和每道工藝之間的施工間隙時間的長短。 4、VEGF材料的應用性研究根據(jù)VEGF材料在電廠煙囪中的實際應用中可能出現(xiàn)的一些技術(shù)問題，我們分別

12、對材料的各方面的性能進行了測試和表征。41 VEGF涂層的耐磨損特性如前文所述，煙氣中含有大量的粉塵，同時在腐蝕性的介質(zhì)作用下，磨損的實際情況可能會較為明顯，所以我們對碳鋼上表面涂覆VEGF膠泥的試樣進行了耐磨損試驗。4.1.1實驗方法：采用高壓空氣攜帶一定粒度的磨料，對玻璃鱗片涂層進行快速沖刷磨損，原理見圖4.1。1。圖4.1。1：沖蝕磨損試驗示意圖4.1.2 試驗條件：空氣壓力0.1Mpa；磨料為硬度莫式8.5的棱角碳化硅磨料，實體密度2.45kg/m3，磨料粒度分布見表4.1。2-1。環(huán)境溫度常溫，其它測試時的條件見表4.1。2-2，一次固定沖刷時間10min，實驗結(jié)果見表4.1。2-3

13、，表4.1。2-1 磨料粒度分布粒度分布750m750m500m500m330m涂層表面損壞形式：經(jīng)過10min高強度沖刷磨損后，涂層的損壞主要為微小的點狀現(xiàn)象，即在高能量的磨料粒子沖擊下涂層出現(xiàn)類式微切削和微小剝離的狀況，涂層未出現(xiàn)超過1mm直徑的斑點剝離現(xiàn)象，表明涂層具有較好的韌性和良好的涂層結(jié)合能力。B涂層估計的耐磨性能：通過磨料和灰粉的沖擊能量、顆粒數(shù)目和硬度比值可以預計(具體見表4.1。3)，VEGF涂層安全磨損量為1mm在煙囪內(nèi)的條件下使用，有90.6年的耐磨壽命，即使在高溫條件下涂層的耐磨性能有所變化，再考慮煙囪入口氣流彎轉(zhuǎn)時的顆粒不均勻性，涂層的耐磨壽命也足夠長。再者，在煙囪入

14、口沖刷區(qū)將涂層的厚度可適當增加，涂層還可以進行簡單方便的修補工作。所以VEGF復合材料有足夠的耐磨損特性并能夠滿足在煙囪中的使用環(huán)境。表4.1。3 實際煙囪工況條件的對比：煙囪流速20m/s灰粉平均粒度10m灰粉的硬度約莫式硬度7.0灰粉的沖擊能量2.0510-12J灰粉的濃度600mg/m3磨料與灰粉的比強度1.242 VEGF涂層的彎曲試驗由于考慮到一些煙囪的高空特性，包括是地球本身的運動、地震和風力作用等情況，煙囪尤其是高空部位可能會發(fā)生搖動等角度偏向或偏離，同時煙囪在安裝和運輸過程中可能會發(fā)生一些不可控的力學作用等，所以有必要對VEGF材料的耐（抗）彎性能進行表征和確定。試驗中我們對2

15、.5mm厚度的碳鋼上涂有2mm厚度的玻璃鱗片涂層進行彎曲試驗（碳鋼板越厚，其彎曲的曲率半徑越大，涂層越不容易受到破壞，而實際碳鋼的厚度遠大于2.5mm），試樣彎曲達到 15角度時候涂層出現(xiàn)微裂紋，試樣彎曲達到20角度，裂紋擴張開裂，試樣彎曲達到 25角度涂層與金屬表面剝離（具體見圖4.2）。而7000mm工件在搬運過程中，如注意起吊操作的方法，工件可能出現(xiàn)的最大變形將小于5彎曲角度，因此可以認為由于涂層所具有的良好韌性及與金屬基體良好的結(jié)合，完全可以承受搬運過程中出現(xiàn)的一定量的變形，而不會出現(xiàn)涂層剝離和開裂現(xiàn)象。同時，在安裝后的正常運作的煙囪的角度偏向在1度以內(nèi)，煙筒的碳鋼基體的曲率半徑很大，

16、局部不連續(xù)的可能發(fā)生的最大曲率變化不大于1%，所以VEGF材料的抗彎曲特性完全可以滿足實際施工和運行的需要。圖4.2 涂層彎曲結(jié)果圖4.3 VEGF材料的耐高溫特性如前文所述，不論是經(jīng)過脫硫后的煙氣，還是沒有脫硫后的煙氣，不論FGD系統(tǒng)中是否還有GGH，在設計及實際應用中，內(nèi)襯防腐蝕材料均應該考慮到在一些正常情況下的材料的耐溫性，以防止不正常運作情況下，對VEGF涂層的破壞。431試驗方法：將涂有玻璃鱗片涂層的試樣，置入高溫烘箱內(nèi)加熱，在設定的溫度區(qū)間內(nèi)保溫一定時間，取出冷卻后觀察試片表面涂層的變化。432試驗過程（具體見表4.4）：（1）放入烘箱試片共10片，保溫1小時，取出一片試片觀察玻璃

17、鱗片涂層表面基本未出現(xiàn)變化；（2）9片試片再次升溫在175保溫1小時烘箱（升溫速度10/min），取出一片試片觀察玻璃鱗片涂層表面開始出現(xiàn)輕微的色澤（表面微氧化）加深變化，呈淡黃色；（3）留7片試片在烘箱中，再次升溫至200保溫2小時后，取出三片試片觀察玻璃鱗片涂層表面與175保溫1小時取出的試片基本一致，表面涂層色澤稍有加深。留四片試片在烘箱中200繼續(xù)保溫28小時后，取出2片試片（累計30小時）觀察玻璃鱗片涂層表面僅比200保溫2小時取出的試片，表面色澤略有加深。保溫時間累計50小時后，取出最后剩余的2片試片，觀察試片的表面色澤、外觀、打磨的斜坡口與30小時的試片基本沒有變化。（4）另外取

18、出的2片（175度保溫1小時）試片放入300電烤箱內(nèi)，1小時后觀察，試片色澤已由黃色轉(zhuǎn)褚紅色，再升溫到340，1小時后對試片觀察,色澤進一步加深,同時涂層出現(xiàn)裂紋。表4.5試驗中試片安排表溫度120175200300340時間（hr）112(3片)128（2片）50（2片）1試片數(shù)量10972433試驗結(jié)果分析：經(jīng)過不同溫度階段的涂層試片斷面觀察，溫度對涂層的影響過程可以概括為：隨著溫度的上升，涂層表面（極薄，不超過10m）開始出現(xiàn)氧化現(xiàn)象，在200以內(nèi)，涂層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)變化，僅有表面出現(xiàn)氧化，氧化的程度和高溫持續(xù)的時間有關。但首先這層氧化膜極薄，表面不會開裂，氧化反應不會向涂層縱伸方向

19、發(fā)展，在經(jīng)歷一定時間后（估計數(shù)天），氧化過程會達到飽和。這些從試驗的試片中可以看出：對比200停留2小時、和200停留30小時和200停留50小時試片，涂層表面氧化膜的顏色改變趨勢越來越小，涂層內(nèi)部材質(zhì)未發(fā)現(xiàn)變化。隨著溫度上升到300以后，涂層內(nèi)部質(zhì)量有所改變，具體原因為：VEGF鱗片涂層采用的樹脂基料為酚醛環(huán)氧乙烯基類，其分子結(jié)構(gòu)為：樹脂固化物的強度、耐熱性，與樹脂分子主鏈中的主要基團的結(jié)構(gòu)、樹脂的交聯(lián)密度有關。樹脂的耐化學藥品性即耐水、酸、堿、鹽、溶劑的性能與組成其分子的各基團的種類及樹脂的交聯(lián)密度有關。從本實驗結(jié)果來看，溫度到上升120，涂層的色澤無變化，而且涂層的硬度有所提高，溫度再提

20、高175以上，色澤發(fā)生變化主要因為基料樹脂在聚合過程中添加的胺類化合物促進劑出現(xiàn)氧化。（基料樹脂在交聯(lián)完成后，少數(shù)的胺類化合物促進劑游離附著于高分子網(wǎng)格鏈之間，與空氣接觸容易被氧化）高于300后，由于分子熱運動加劇，基料樹脂的開始降解（聚苯乙烯降解溫度為240度），涂層內(nèi)部質(zhì)量下降，穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)被破壞，涂層出現(xiàn)開裂。酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片涂層的基料樹脂出現(xiàn)降解的情況下，涂層不可避免的要開始破壞（酚醛環(huán)氧的分解溫度360），玻璃鱗片雖然存在可以控制破壞，形式為分層破壞，但對于一個很大面積的涂層表面來說，這種破壞的修補工作量還是太大了。所以從上面的試驗結(jié)果清楚地表明：1.200時涂層的內(nèi)部材料

21、沒有變化，200涂層的表面硬度有所提高，耐蝕性能和耐磨損性能不會有大的變化。2.耐溫試驗試片的加熱升溫速度和降溫速度，都大于涂層在煙囪內(nèi)（鋼制煙囪帶有外保溫）工作的溫度沖擊速度，涂層在抗熱沖擊的性能上表現(xiàn)優(yōu)越。3.涂層使用溫度不能超過300，即使短時間（1小時）300度的煙氣沒有直接造成涂層開裂，涂層的使用年限也會受到很大的影響。4.總之，以酚醛環(huán)氧乙烯基酯玻璃鱗片為核心的VEGF復合涂層防腐蝕體系，在200以下溫度長期工作的穩(wěn)定性是沒有問題。適合使用在不設置GGH的脫硫煙囪內(nèi)，既耐腐蝕、耐磨損、局部易修復。4.4 VEGF材料的耐腐蝕VGEF類玻璃鱗片復合材料在國內(nèi)外的FGD（包括前入口處煙

22、氣中）運行多年，均有大量的成功應用案例，所以VEGF耐腐蝕性是完全滿足煙囪中的使用要求，同時我們也把VEGF試片浸泡在10%的稀硫酸和20%的NaOH溶液中，放置25天后，試片顏色沒有改變，表面光滑，且無粘性物質(zhì)附著，說明VEGF材料完全能夠滿足煙囪中腐蝕條件，包括在沒有GGH裝置中的煙囪的防腐蝕。5、VEGF材料的耐腐蝕襯里的經(jīng)濟性如前文所述，如采用VEGF鱗片復合材料，在FGD裝置中可以省卻GGH裝置，這個FGD建設費用可節(jié)省4200萬元/2臺GGH（其中2 臺GGH的設備村身費用達3600萬，其它安裝等費用達600萬）;同時，以約4000平米的煙囪為計算單位，VEGF鱗片襯里的防腐蝕費用

23、為約400萬，每臺煙囪的襯鈦合金成本約為1200萬防腐蝕增加費用，襯鎳基合金板的費用約為1000萬；雖然采用VEGF材料在15年左右會進行維修和防護，但也可根據(jù)情況進行局部或者是全部的防腐蝕處理，所以采用VEGF材料作為防腐蝕襯里具有相當?shù)慕?jīng)濟性競爭優(yōu)勢，尤其在老電廠的煙囪的防腐蝕改造，尤其具有更大的競爭性。6、VEGF涂層的應用案例目前國內(nèi)采用鱗片復合材料在鋼煙囪內(nèi)襯的應用案例基本沒有，但是國外尤其是日本已成熟地應用鱗片復合材料內(nèi)襯于煙囪中，如日本富士樹脂工業(yè)株式會社等，泰國石化集團1994的電廠脫硫煙囪，90年代在臺灣的幾個大型化纖項目（臺塑集團、南亞集團）的電廠中的煙囪防腐蝕等得到使用。

24、目前在國內(nèi)一些非煙囪（如FGD煙道）中的防防腐蝕已正常使用10年了，沒有任何大修。7、結(jié)論綜上所述，VEGF復合材料完全可以勝任電廠中的煙囪防腐蝕應用需要，不論FGD總體裝置中是否設置有GGH，VEGF材料在煙囪的防腐蝕應用均具有明顯的綜合經(jīng)濟性和技術(shù)可行性，尤其是對于舊電廠中的煙囪的改造有較大的實際指導意義。The anti-corrosion application feasibility study of VEGF compounds in chimney or stack in power plantWang TiantangHuang ZhiqiangJi Wenhao LuShip

25、ing（Shanghai Fuchen Chemicals Co.,LTDShanghai 200233）Abstract: in this paper, some technical tips concerning vinyl ester glass flake compounds(VEGF) is discussed, and on the basis of the anti-corrosion condition of chimney or stack in China, we have in detail discussed the application feasibilityVEG

26、F, and meanwhile we have tested some related properties of VEGF in lab to confirm the technical feasibility.Keywords: VEGFglass flake anti-corrosion chimney application feasibility 參考文獻：1、牛春良煙囪工程手冊，煙囪設計規(guī)范組，2003年；2、火電廠脫硫后煙氣條件、煙囪選型和防腐措施簡述. 中國電力工程顧問集團華東電力設計院.2005年3、許正濤 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)不設GGH的經(jīng)濟性及對環(huán)境影響的分析J，電力環(huán)境保

27、護，200521（2）：57-59.4、郭東明.硫氮污染防治工程技術(shù)及其應用.北京:化學工業(yè)出版社,2001.5、肖文德.二氧化硫脫除與回收.北京：化學工業(yè)出版社，2001.6、Mitsru takeshita, hermine Soud.FGD performance & experience on coal-fired plants.London:IEA Coal Research 58,1993,77、郝吉明，王書肖，陸永琪. 燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊.化學工業(yè)出版社，2002；8、王天堂,陸士平.VEGF鱗片泥在煙氣脫硫裝置中的應用.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2002,2 :70-72.9、胡

28、建民.中國火電廠二氧化硫排放與控制的現(xiàn)狀及展望.見：中國環(huán)境科學學會編.第七屆全國大氣環(huán)境學術(shù)會議論文集.北京：1999.中國環(huán)境科學出版社，1999.乙烯基樹脂玻璃鱗片技術(shù)(VEGF)2008-12-25 14:23:05 來源: HYPERLINK http:/ t _blank FRP玻璃鋼/復合材料論壇 作者:alexwtt 【 HYPERLINK javascript:doZoom(18) 大 HYPERLINK javascript:doZoom(14) 中 HYPERLINK javascript:doZoom(12) 小】 瀏覽:420次 評論:0條 -乙烯基樹脂玻璃鱗片技術(shù)(

29、VEGF) VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應用研究 王天堂 陸士平 （上海富晨化工有限公司, 上海 200235） 摘要：本文簡要介紹了高度耐腐蝕VEGF鱗片膠泥在煙氣脫硫裝置中的應用。 關鍵詞：玻璃鱗片；膠泥；煙氣脫硫；應用 1、 前言 我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是我國大氣的主要污染物。在20世紀50年代的工業(yè)化初始發(fā)展階段，全國煤炭消耗量為2000-10000萬噸，二氧化硫的排放量為50-200萬噸；在60-70年代的工業(yè)化第二階段，煤炭消耗量為1000-45000萬噸，二氧化硫的排放量為300-700萬噸；自

30、1980年代始在工業(yè)化第三階段，煤炭年消耗量達80000萬噸，二氧化硫的排放量為900-1500萬噸；同時在燃煤過程中產(chǎn)生相當量的氮氧化物，如2000年我國燃煤電廠的NOx的排放量達到290萬噸。因此我國的能源結(jié)構(gòu)特點導致了較多的重腐蝕情況，形成了酸雨等污染情況，尤其是燃煤電廠中，對于二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行，目前國內(nèi)外較為有效的手段是煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD”）。 煙氣脫硫是當今燃煤電廠等控制二氧化硫排放的主要措施。而濕法石灰石洗滌法是當今世界各國應用最多和最成熟的工藝。國家電力公司已將濕式石灰石脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導工藝

31、。根據(jù)有關資料介紹，自1980年代以來，僅向日本就進口或合作開始了近10套FGD裝置，占中國進口FGD裝置的70%。但預計到2003年濕法脫硫設備國產(chǎn)化率達96%以上，到2010年，國產(chǎn)化率達100%。 2、 濕法煙氣脫硫工藝的腐蝕情況 濕法脫硫工藝的基本原理是：煙氣中的SO2、SO3、HF或其它有害化學成份在高溫狀態(tài)下與某些化學介質(zhì)相遇，并發(fā)生化學反應，產(chǎn)生稀硫酸、硫酸鹽或其它化合物，煙氣溫度也同時降低到露點以下，這就給脫硫裝置帶來了露點腐蝕問題。 火電廠煙氣中含有SO2、NOx、HF、HCl等氣體。因此，脫硫系統(tǒng)洗滌液中含有H2SO4、HCl、HF等溶液，且含有20%左右的固體物。煙氣吸收

32、塔入口溫度可高達160-180，且有一定的干、濕界面；吸收塔出口煙溫較低，為45-55左右，處于在露點以下。因此，濕法脫硫系統(tǒng)對材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格；同時脫硫系統(tǒng)要求與電站主機、主爐同步運行，因而對脫硫系統(tǒng)的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。 研究選擇合適的耐腐蝕材質(zhì)是各國長期努力的目標，1980年初，國內(nèi)的電力、冶金研究設計部門為了克服濕氣脫硫系統(tǒng)中脫硫塔、煙道和煙囪及襯里的腐蝕，一直在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。而引起國內(nèi)用戶廣泛注意的是耐蝕鱗片膠泥的適用性，根據(jù)樹脂基體基材的不同，有二種可供選擇：一種是 HYPERLINK http:/ t _blank 環(huán)氧樹

33、脂鱗片膠泥，國內(nèi)有蘭州化機設計院提供；另一種乙烯基酯樹脂鱗片膠泥（vinyl ester glass flake mortar），簡稱為VEGF鱗片膠泥，如上海富晨化工有限公司研發(fā)的VEGF高度耐蝕鱗片膠泥。相對而言，后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優(yōu)于前者，目前在日本、美國等國家均采用后者。 3、 VEGF鱗片膠泥的耐蝕機理 VEGF鱗片膠泥具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，這主要是與膠泥的組成有關。一般情況下，防腐蝕層的防蝕失效主要是樹脂基體受到腐蝕，基體樹脂首先產(chǎn)生失重、變色等情況，之后引起材料的鼓泡、分層、剝離或開裂等情況，最后導致防腐蝕層失效，尤其后者，由于滲透等因素，加速了具有腐蝕性的

34、化學介質(zhì)滲入到防護層的內(nèi)部。因此在選擇具有良好耐腐蝕性能樹脂基體的同時，應采取有效的措施來減弱、減緩腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的滲透作用。而VEGF鱗片膠泥比基體樹脂能夠提供更為有效的耐腐蝕性能，這主要是因為VEGF玻璃鱗片能夠有效的防止腐蝕介質(zhì)或水蒸汽的物理滲透。 31 VEGF鱗片膠泥具有較強的抗?jié)B透性是與其的物料組成有關，一般情況下，VEGF鱗片膠泥含有10%-40%片徑不等的玻璃鱗片，膠泥在施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。如圖3.1所示，腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長

35、，客觀上相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。同時，在無玻璃鱗片增強情況下，樹脂基體連續(xù)相中會存在大量的所謂的“缺陷”，如微孔、氣泡及其它微縫等，這些缺陷的存在會加速或加快腐蝕介質(zhì)的滲透過程，因為一旦介質(zhì)滲透到這些缺陷中，滲透的速度在得到提高的同時，接觸具有腐蝕性的介質(zhì)的基體連續(xù)相的面積也隨之會加大，從而更加速了物理滲透和化學腐蝕過程，而在VEGF玻璃鱗片膠泥中，由于平行排列的玻璃鱗片能夠有效的分割基體樹脂連續(xù)相中的這些“缺陷”，從而能夠有效的抑制腐蝕介質(zhì)的滲透速度。 圖 3.1 VEGF鱗片膠泥示意圖 另外，除了具有腐蝕性的化學介質(zhì)滲透之外，還存在著水蒸汽的滲透。通常情況下，高聚物材料的分子間距

36、為10，而對于水蒸汽來說，只要高聚物材料的分子間距達到3 ，水蒸汽就能容易地透過高聚物的單分子層。若基礎材料是碳鋼時，水蒸汽由于滲透而達到碳鋼表面后，并在氧氣存在情況下，會由于電化學反應而生銹。VEGF鱗片膠泥在固化后，由于乙烯基酯樹脂的高交聯(lián)密度可以有效的減弱水蒸汽和腐蝕性化學介質(zhì)的滲透，并且如同上文中所述，VEGF的獨特結(jié)構(gòu)更能達到防滲透或減滲的效果，經(jīng)測定VEGF鱗片膠泥的水蒸汽擴散速率為1.510-6g/hr.cm2。 32固化后的VEGF鱗片膠泥是一種 HYPERLINK http:/ t _blank 復合材料，其中基體樹脂起粘結(jié)作用，這個過程主要是：具有高度活性的不飽和雙鍵的基體

37、樹脂通過交聯(lián)，形成三維的體型結(jié)構(gòu)，期間線性的高分子形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)會導致化學體積的收縮；同時，在這分子中的不飽和雙鍵打開生成飽和單鍵時伴隨著分子體積的變化，有數(shù)據(jù)表明：液態(tài)樹脂中C=C基團分子體積在固化后會縮小25%，這個樹脂固化過程中分子自由體積的變化，也是造成 HYPERLINK http:/ t _blank 不飽和樹脂（包括乙烯基酯樹脂）收縮的一個重要原因。而收縮會產(chǎn)生內(nèi)應力，嚴重時會導致微裂紋等的出現(xiàn)，并且殘余內(nèi)應力的存在會微裂紋的擴展提供了潛在條件。因此在選擇基體樹脂時，應充分考慮樹脂在具有良好的耐腐蝕性能的同時，又要求樹脂具有較低的收縮率。由于加入了玻璃鱗片和其它填料等，VEGF鱗

38、片膠泥的收縮率會大幅度降低。并且由于VEGF鱗片膠泥的中玻璃鱗片的存在可以起到降低固化后的殘余內(nèi)應力的作用。這是因為：在樹脂基體中不規(guī)則分布的玻璃鱗片是一具有較大比面積的分散體，在膠泥固化后，樹脂由于固化收縮而產(chǎn)生的界面收縮內(nèi)應力可以被玻璃鱗片所稀釋或松弛，因此有效的減弱了內(nèi)應力影響；同時，雖然玻璃鱗片在樹脂基體連續(xù)相中是近乎平行排列，但還是存在一定的傾角，該傾角的存在可以有效的分割樹脂基體連續(xù)相為幾個小區(qū)域，使應力不能相互影響或傳遞。 4、 VEGF鱗片膠泥的特點 41 耐腐蝕性能好。由于VEGF鱗片膠泥采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較 HYPERLINK http:/ t _blank 環(huán)氧樹脂更好的耐腐乙烯基樹脂玻璃鱗片技術(shù)(VEGF)2008-12-25 14:23:05 來源: HYPERLINK http:/ t _blank FRP玻璃鋼/復