燃煤電廠玻璃鋼煙囪關(guān)鍵技術(shù)及市場(chǎng)前景

1、利?？萍既济弘姀S玻璃鋼煙囪關(guān)鍵技術(shù)及市場(chǎng)前景余雪松(1)，程濱(2)(無(wú)錫利?？萍及l(fā)展有限公司，無(wú)錫，21421 (1)；ancor dkg, north tonawanda, ny us  14120(2)摘 要：玻璃鋼（frp）防腐隔熱、輕質(zhì)高強(qiáng)，可以用作燃煤電廠脫硫不加ggh的濕煙囪內(nèi)襯。本文對(duì)濕法煙氣脫硫玻璃鋼煙囪防腐的必要性進(jìn)行了評(píng)述，對(duì)frp煙囪應(yīng)用中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，并對(duì)frp煙囪在燃煤電廠中的應(yīng)用前景進(jìn)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(guó)環(huán)保及清潔能源的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。關(guān)鍵詞：燃煤電廠；濕煙囪；玻璃鋼frp；防腐

2、；關(guān)鍵技術(shù)；市場(chǎng)前景1. 濕法煙氣脫硫玻璃鋼煙囪防腐的必要性目前，對(duì)于煙氣脫硫裝置的設(shè)計(jì)施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已日臻完善，但對(duì)脫硫機(jī)組煙氣排放的關(guān)鍵設(shè)備煙囪的防腐，由于對(duì)濕法脫硫后煙囪的運(yùn)行工況認(rèn)識(shí)不足甚至重視不夠，導(dǎo)致按照目前推行的技術(shù)進(jìn)行防腐的煙囪出現(xiàn)了大量問(wèn)題。另外國(guó)家環(huán)?？偩珠_(kāi)始嚴(yán)格執(zhí)行燃煤電廠濕法煙氣脫硫（wfgd ）投運(yùn)率考核指標(biāo)，否則將對(duì)相關(guān)電廠處以高額罰款，并對(duì)所在的電力集團(tuán)實(shí)行區(qū)域投資限批，迫使各電廠wfgd 全力投入運(yùn)行。由于之前的防腐方案選擇不合理，一些煙囪投運(yùn)不久即進(jìn)行維修，更甚者個(gè)別煙囪成了危險(xiǎn)構(gòu)筑物而不得不放棄并重新建造。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的工程僅投運(yùn)2 個(gè)月即發(fā)現(xiàn)由于泡沫玻

3、璃磚脫落而對(duì)鋼內(nèi)筒造成嚴(yán)重腐蝕; 有的脫硫改造單筒煙囪工程項(xiàng)目投運(yùn)后僅4 個(gè)月即發(fā)生酸液沿?zé)焽柰馔脖跐B漏，對(duì)鋼筋混凝土筒身造成腐蝕。因此，從電廠長(zhǎng)期運(yùn)行安全和穩(wěn)定的角度考慮，研究針對(duì)濕法脫硫煙囪的防腐蝕技術(shù)，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(xiàn)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(chǎng)，取而代之的是玻璃鋼（frp） 復(fù)合材料。簽于傳統(tǒng)防腐方案暴露出的問(wèn)題，同時(shí)參考國(guó)外成功的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)加強(qiáng)frp 在濕煙囪防腐方面的推廣，為濕煙囪的防腐設(shè)計(jì)提供一個(gè)新的解決方案。2. 玻璃鋼煙囪應(yīng)用背景當(dāng)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

4、在煙囪內(nèi)結(jié)露形成冷凝酸液，對(duì)煙囪的腐蝕性大大加強(qiáng)，目前正在運(yùn)行濕法脫硫(fgd) 煙囪內(nèi)壁嚴(yán)重腐蝕的問(wèn)題已經(jīng)暴露出來(lái)，為了解決濕煙囪的防腐問(wèn)題，必須尋求一種耐酸防腐、滿足結(jié)構(gòu)要求、同時(shí)又經(jīng)濟(jì)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(qiáng)度的玻璃纖維和樹(shù)脂復(fù)合而成的新型復(fù)合材料。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹(shù)脂的特性，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時(shí)高溫?zé)g、強(qiáng)度和形狀可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。成型后的玻璃鋼結(jié)構(gòu)層抗拉強(qiáng)度與普通鋼材相當(dāng)，容重僅為鋼材的1/41/5，具備比耐硫酸露點(diǎn)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(yùn)行條件。 國(guó)

5、外對(duì)于煙囪內(nèi)筒的技術(shù)國(guó)外玻璃鋼煙囪在電力行業(yè)的應(yīng)用始于fgd開(kāi)始應(yīng)用的20世紀(jì)70年代國(guó)外經(jīng)常多年的研究和工程應(yīng)用，已經(jīng)形成了frp煙囪或管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和施工方面的標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)的astm d 5364、astm rtp-1和英國(guó)的bs4994等。在美國(guó)已投入使用最久的frp煙囪內(nèi)筒已長(zhǎng)達(dá)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(nèi)筒。 3. 玻璃鋼煙囪的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析美國(guó)ancor公司，是第一個(gè)獲得美國(guó)asme和frpi協(xié)會(huì)rtp-001及frpi-001認(rèn)證的專(zhuān)業(yè)從事frp煙道、煙囪、噴淋管道和洗滌塔的跨國(guó)公司。依托利?？萍迹o(wú)錫利保）作為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造基地和推廣合

6、作者，致力于將其成熟的frp煙囪技術(shù)推廣應(yīng)用于中國(guó)市場(chǎng)，徹底解決國(guó)內(nèi)濕法脫硫煙囪的腐蝕問(wèn)題。玻璃鋼煙囪關(guān)鍵技術(shù)包括：3.1 材料選擇frp煙囪的性能很大程度上取決于基體材料樹(shù)脂的選擇。為保證內(nèi)筒使用的安全性能，frp內(nèi)筒基體材料采用美國(guó)陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)的乙烯基酯樹(shù)脂derakane*510c，是具有阻燃功能的一種乙烯基樹(shù)脂，樹(shù)脂中含有溴化環(huán)氧骨架，予樹(shù)脂以阻燃性，阻燃性能指標(biāo)氧指數(shù)達(dá)32，樹(shù)脂在溶劑，化學(xué)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(qiáng)度和韌性的極佳保留性。被廣泛應(yīng)用在煙囪和煙囪內(nèi)襯層中，特別是在濕法脫硫frp煙囪內(nèi)筒的應(yīng)用中更具優(yōu)越性，由于其高耐腐、高耐熱和高強(qiáng)度的綜合特性

7、，在170度最高耐溫在高溫條件下不會(huì)降低其機(jī)械強(qiáng)度。 同時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果及多年的項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，纖維和樹(shù)脂的通潤(rùn)匹配也是影響到frp制品質(zhì)量的一個(gè)因素，因?yàn)椴煌睦w維其表面的偶聯(lián)劑存在一定的差異，這種差異決定了樹(shù)脂與玻纖的通潤(rùn)性，如果偶聯(lián)劑與樹(shù)脂匹配，纖維能完全被樹(shù)脂浸潤(rùn)，反之浸潤(rùn)效果不好，其制品強(qiáng)度會(huì)有所下降。選用advantex®耐腐蝕玻璃纖維，advantex® 玻纖是獲得專(zhuān)利的無(wú)硼玻璃纖維，兼具耐腐蝕的 e-cr 玻纖和 e 玻璃纖維增強(qiáng)材料的優(yōu)點(diǎn)，符合 astm標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)與樹(shù)脂可以很好地進(jìn)行通潤(rùn)匹配。3.2 設(shè)計(jì)水平1) 可依據(jù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（astm） 美國(guó)早在1

8、993 年發(fā)布了專(zhuān)門(mén)用于燃煤電廠玻璃鋼排煙筒設(shè)計(jì)、制作和安裝的標(biāo)準(zhǔn)指南astm d 5364，在2008年進(jìn)行重新確認(rèn)。astm d 5364-082對(duì)玻璃鋼煙囪的適用工況、選材、設(shè)計(jì)計(jì)算方法、制作安裝、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，是目前玻璃鋼煙囪設(shè)計(jì)依據(jù)的主要規(guī)范。國(guó)內(nèi)關(guān)于纖維增強(qiáng)塑料材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完備，但國(guó)內(nèi)對(duì)玻璃鋼煙囪設(shè)計(jì)研究相對(duì)較少，工程實(shí)踐也十分有限，目前仍沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的規(guī)范。玻璃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范主要是化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)玻璃鋼/聚氯乙烯( frp /pvc ) 復(fù)合管道設(shè)計(jì)規(guī)定( hg 20520-40 1992) 3和玻璃鋼化工設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)定( hg/t20696-1999) 4，

9、這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可供玻璃鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考。但玻璃鋼煙囪的使用條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與化工設(shè)備有較大不同，化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)難以直接引用。2) 專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)方法、軟件 美國(guó)ancor成熟的設(shè)計(jì)方法、軟件及煙囪整體結(jié)構(gòu)有限元分析；圖2 fea 有限元分析圖1 設(shè)計(jì)方法輸入3) 工藝技術(shù)frp煙囪作為一個(gè)大型構(gòu)筑物，工藝上采用專(zhuān)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。4) 工藝匹配的制造設(shè)備和設(shè)施內(nèi)筒的制作在ancor自行設(shè)計(jì)專(zhuān)有的可移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)制作車(chē)間進(jìn)行。該車(chē)間帶溫度、濕度控制的整體成型，設(shè)計(jì)可抵御120km/h 的大風(fēng)，可以充分滿足frp內(nèi)筒對(duì)操作環(huán)境的要求：溫度>10，濕度<75%。車(chē)間設(shè)有通

10、風(fēng)、空調(diào)等設(shè)施，完全滿足安全、環(huán)境與健康（hse）管理體系和質(zhì)量管理體系的要求?？梢员ＷC產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中不受雨雪、大風(fēng)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。圖3 移動(dòng)式纏繞車(chē)間ancor的制造設(shè)備為全套電腦控制，自動(dòng)化程度高。可實(shí)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?？梢愿玫胤乐姑撃Ｗ冃?。運(yùn)行參數(shù)：l 纏繞直徑：5m10m（涵蓋常用的煙氣脫硫行業(yè)煙囪內(nèi)筒尺寸范圍）；l 纏繞長(zhǎng)度：14m；l 纏繞速率：可達(dá)30公斤/分鐘；l 能同一時(shí)間纏繞72股紗；l 能同時(shí)進(jìn)行纖維纏繞，切割纏繞，和布帶纏繞。圖5 纏繞設(shè)備圖4 纏繞設(shè)備5) 訓(xùn)練有素的團(tuán)隊(duì)、現(xiàn)場(chǎng)施工管理

11、和實(shí)時(shí)質(zhì)量控制圖7 控制纖維張力圖6 凝膠實(shí)驗(yàn)frp煙囪的生產(chǎn)過(guò)程為典型的特殊生產(chǎn)過(guò)程，在制作、安裝過(guò)程中，依據(jù)astm d 5364火電廠玻璃纖維增強(qiáng)塑料煙囪內(nèi)筒的設(shè)計(jì)和安裝標(biāo)準(zhǔn)和ancor的frp 內(nèi)筒纏繞質(zhì)量保證手冊(cè)的要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法對(duì)整個(gè)制造過(guò)程，從模具，樹(shù)脂基原材料配比，內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)、外防腐層的纏繞及固化，支撐肩、起吊點(diǎn)的制作，加強(qiáng)筋的制作，外表面制作，接口打磨，對(duì)接接頭等工序的各個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)造，及質(zhì)量控制。包括8個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)和9項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容。4結(jié)論 玻璃鋼(frp)一種新型復(fù)合材料，玻璃纖維提供frp的強(qiáng)度和剛性，樹(shù)脂提供frp的耐化學(xué)性和韌性，集中了玻璃

12、纖維和合成樹(shù)脂的特性，具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時(shí)高溫?zé)g、強(qiáng)度和形狀可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外濕法脫硫領(lǐng)域超過(guò)20 年的應(yīng)用分顯示了其在濕煙囪防腐方面獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)frp 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工和制作方面也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)、制造和安裝，在技術(shù)上能夠滿足frp煙囪的工程應(yīng)用需要。國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻的煙囪防腐形勢(shì)也促使我們拓展?jié)駸焽柙O(shè)計(jì)的新思路，而且，從工程結(jié)構(gòu)的全壽命來(lái)考慮，frp煙囪的總造價(jià)可能更有競(jìng)爭(zhēng)力，因?yàn)閒rp材料耐化學(xué)性能十分優(yōu)秀，后期維護(hù)工作量很小。相信隨著電力行業(yè)對(duì)濕煙囪防腐的重視和對(duì)frp 材料認(rèn)識(shí)的深入，frp 復(fù)合材料必將物盡其用，為我國(guó)電力行業(yè)清潔能源的發(fā)展發(fā)揮應(yīng)有的作用。參考文獻(xiàn)：1 cicind，model code for grp liners in chimneyss2 astm d 5364-08，standard guide for design，fabrication，and erection of fiberglass reinforced plastic( frp) chimney liners with coal-fired unitss