VEGF复材脱硫烟囱应用价值大

    鳞片复合树脂胶泥的特点,适用于国内电厂烟囱实际运行情况。为此国内业界对VEGF材料在脱硫烟囱中应用的技术可行性,进行了广泛的探讨和尝试,取得了成熟的应用成果。据环氧树脂行业协会专家介绍,我国是一个能源结构以燃煤为主的,大气污染属煤烟型污染,粉尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是我国大气的主要污染物,因此在治理污染、清洁生产的今天,推行以酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片为核心的VEGF复合涂层防腐蚀体系,具有十分重要的意义。资料显示,2000年我国燃煤电厂的NOx排放量就达到290万吨。由于我国能源结构的特点,导致了酸雨的环境污染和较多的腐蚀情况,因此对于燃煤发电厂中产生大量的二氧化硫或氮氧化物的防治是势在必行。
    目前国内外较为有效的手段是烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization 简称“FGD”)。而采用湿法石灰石洗涤法是当今各国烟气脱硫技术中应用多也是成熟的工艺。2003年我国的湿法脱硫设备国产化率已在96%以上,预计到2010年国产化率可达100%。虽然脱硫后烟气中含有的腐蚀性介质含量较少,但由于脱硫后烟气的温度一般都在硫酸的露点以下,因此对于不同结构形式的烟囱内壁,均有不同程度的腐蚀发生。而我们国内针对脱硫烟囱的防腐蚀措施,无论在烟囱的设计、施工等标准规范方面,还是在工程实际应用上面,都存在着空白或没有足够的经验积累。目前国内新烟囱选择了钛材,但钛材不仅成本高,而且目前市场供需矛盾明显,是否能满足防腐蚀要求还需要观察和跟踪。由于VEGF玻璃鳞片复合材料已成功应用于烟气脱硫装置,积累了比较丰富的经验。环氧树脂行业协会专家表示,目前已探讨VEGF玻璃鳞片复合材料在烟囱中的防腐蚀应用可行性,不仅为新建脱硫烟囱采用的防腐蚀措施提供了一个新的选择,同时也为国内电厂旧烟囱的改造带来实际的参考价值。
    湿法烟气脱硫工艺的烟囱运行工况条件 湿法石灰石洗涤法是国外应用多和成熟的工艺,也是国内火电厂脱硫的主导工艺。经湿法脱硫烟气湿度增加、温度降低,烟气极易在烟囱的内壁结露,烟气中残余的三氧化硫溶解后,形成腐蚀性很强的稀硫酸液。由于脱硫烟囱内烟气的特点,对烟囱设计有如下影响:烟气湿度大,影响结构耐久性;低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强;酸液的温度在40~80℃时,对结构材料的腐蚀性特别强。排放脱硫烟气的烟囱比排放普通未脱硫烟气的烟囱对防腐蚀设计要求要高得多,这也许与传统观念有所不同。目前电厂烟囱主要在以下3种工况下运行:排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在1300℃左右;排放经湿法脱硫后的烟气,并且烟气经GGH系统加热,进入烟囱的烟气温度在800℃左右;排放经湿法脱硫后的烟气,进入烟囱的烟气温度在40~500℃。VEGF材料有什么特点?
    环氧树脂行业协会专家介绍说,VEGF是vinyl ester glass flake的缩写。VEGF鳞片胶泥(涂料)是以乙烯基酯树脂材料为主材加入10~40%片径不等玻璃鳞片等材料配制而成的。鳞片胶泥含有的玻璃鳞片在胶泥施工完毕后,扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径,因此在一定厚度的耐腐蚀层中,腐蚀渗透的距离大大的延长,相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。所以VEGF材料具有以下特点:耐腐蚀性能好,由于鳞片涂层采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂,该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能;较低的渗透率,鳞片涂层的抗水蒸汽渗透率比普通环氧树脂涂料高6~15倍,比普通环氧FRP高4倍。
    VEGF材料具有的其它特点是:鳞片涂层具有较强的粘结强度,不仅指树脂基体与其中的玻璃鳞片之间的粘结强度较高,而且鳞片涂层与基材之间的粘结强度高,附着力和冲击强度较好,从而保证较好的耐蚀性;耐温差(热冲击)性能较好,涂层中由于含有许多玻璃鳞片,因此消除了涂层与钢铁之间的线膨胀系数的差别,使鳞片涂层适合于温度交变的重腐蚀环境;耐磨性好,鳞片涂层在固化后的硬度较高且有韧性,在粒子的冲刷耐磨性较好,鳞片涂层的破坏是局部的,其扩散趋势小、易于修复;具有适中的造价,与目前FGD装置中的主要选用的钛复合板、不锈钢、整体镍基合金、整体玻璃钢等相比,玻璃鳞片涂层具有好的性价比;工艺性较好,由于鳞片涂层的固体成份和添加剂根据需要可以调节配比,使涂料能适应多种气候、多种工艺要求的配置方法,能解决低温气候的固化问题,和每道工艺之间的施工间隙时间的长短。
    根据VEGF材料在电厂烟囱中的实际应用中可能出现的一些技术问题,科研人员分别对材料的各方面的性能进行了测试和表征。环氧树脂行业协会专家介绍表示,烟气中含有大量的粉尘,同时在腐蚀性的介质作用下,磨损的实际情况可能会较为明显,所以先对碳钢上表面涂覆VEGF胶泥的试样进行了耐磨损试验;烟囱尤其是高空部位可能会发生摇动等角度偏向或偏离,同时烟囱在安装和运输过程中可能会发生一些不可控的力学作用等,所以有必要对VEGF材料的耐(抗)弯性能进行表征和确定;内衬防腐蚀材料均应该考虑到在一些正常情况下的材料的耐温性,以防止不正常运作情况下,对VEGF涂层的破坏,为此又进行了破坏试验。树脂的耐化学药品性即耐水、酸、碱、盐、溶剂的性能与组成其分子的各基团的种类及树脂的交联密度有关。从本实验结果来看,温度到上升120℃,涂层的色泽无变化,而且涂层的硬度有所提高,温度再提高175℃以上,色泽发生变化主要因为基料树脂在聚合过程中添加的胺类化合物促进剂出现氧化。高于300℃后由于分子热运动加剧,基料树脂的开始降解(聚苯乙烯降解温度为240度),涂层内部质量下降,稳定的分子结构被破坏,涂层出现开裂。
    酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片涂层的基料树脂出现降解的情况下,涂层不可避免的要开始破坏(酚醛环氧的分解温度360℃),玻璃鳞片虽然存在可以控制破坏,形式为分层破坏,但对于一个很大面积的涂层表面来说,这种破坏的修补工作量还是太大了。所以从试验结果清楚地表明:200℃时涂层的内部材料没有变化,200℃涂层的表面硬度有所提高,耐蚀性能和耐磨损性能不会有大的变化;耐温试验试片的加热升温速度和降温速度,都大于涂层在烟囱内(钢制烟囱带有外保温)工作的温度冲击速度,涂层在抗热冲击的性能上表现优越;涂层使用温度不能超过300℃,即使短时间(1小时)300度烟气没有直接造成涂层开裂,涂层的使用年限也会受到很大的影响。环氧树脂行业协会专家认为,以酚醛环氧乙烯基酯玻璃鳞片为核心的VEGF复合涂层防腐蚀体系,在200℃以下温度长期工作的稳定性是没有问题。适合使用在不设置GGH的脱硫烟囱内,既耐腐蚀、耐磨损、局部易修复。
    VGEF类玻璃鳞片复合材料在国内外的FGD(包括前入口处烟气中)运行多年,均有大量的成功应用案例,所以VEGF耐腐蚀性是完全满足烟囱中的使用要求。VEGF材料的耐腐蚀衬里的经济性较强,如采用VEGF鳞片复合材料在FGD装置中可以省却GGH装置,这个FGD建设费用可节省4200万元/2台GGH(其中2 台GGH的设备村身费用达3600万元,其它安装等费用达600万元);同时以约4000平米的烟囱为计算单位,VEGF鳞片衬里的防腐蚀费用为约400万元,每台烟囱的衬钛合金成本约为1200万防腐蚀增加费用,衬镍基合金板的费用约为1000万元;虽然采用VEGF材料在15年左右会进行维修和防护,但也可根据情况进行局部或者是全部的防腐蚀处理,所以采用VEGF材料作为防腐蚀衬里具有相当的经济性竞争优势,尤其在老电厂的烟囱的防腐蚀改造,尤其具有更大的竞争性。
    VEGF涂层的应用在国外较为广泛。日本已成熟地应用鳞片复合材料内衬于烟囱中,如日本富士树脂工业株式会社等,在泰国石化集团1994的电厂脱硫烟囱采用乙烯基树脂鳞片衬里;上世纪80年代末90年代初,在台湾的几个大型化纤项目(台塑集团、南亚集团)的电厂(分别在宜兰、泰山、彰化等地)烟囱中采用了乙烯基鳞片材料;在英国的Johnson Matthey冶炼厂的自备电厂的钢内筒(120米高,6米直径)烟囱中使用了鳞片衬里,自1992年使用至今完好。在国内特别是在FGD系统中的烟道、脱硫塔等的树脂鳞片衬里已有超过10年的使用历史。而同FGD系统的碳钢烟道相连接的钢烟囱,其内衬采用鳞片胶泥。可以认为,VEGF复合材料完全可以胜任电厂中的烟囱防腐蚀应用需要,不论FGD总体装置中是否设置有GGH,VEGF材料在烟囱的防腐蚀应用均具有明显的综合经济性和技术可行性,尤其是对于旧电厂中的烟囱的改造有较大的实际指导意义。