玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用
摘要：本文简述了玻璃钢的特点，分析了玻璃钢在烟气脱硫装置中的优势，介绍了玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用。
1 前 言
2006年，我国二氧化硫（so2）排放总量高达2594.4万吨，居，比2005年相比增加了46.3万吨，增长1.8%，虽然2007年与2006年相比下降了3.18%，出现次下降，但排放量还是十分惊人。so2排放主要是由工业生产造成的，约占80％。而电力工业又是工业中的排放大户，近年来电力工业so2排放量在800吨以上。所以抓住电力工业so2排放这一主要问题并加大治理力度，在很大程度上可缓解我国so2排放失控的状态。目前范围内控制电厂so2排放的途径主要有三种，①燃烧前脱硫；②燃烧中脱硫；③燃烧后脱硫。燃烧后脱硫即为烟气脱硫，是国际上普遍采取的一种主要方式。
据国际能源机构煤炭研究所组织的调查，1992年末全17个的燃煤电厂安装了各种烟气脱硫设备646套，总装机容量达167GW。其中美国308套、德国208套、日本51套。湿式脱硫工艺占安装FGD机组总容量的81.18%。我国电力部门从20世纪70年代开始研究SO2控制问题，80年代中期加大试验研究力度，90年代次在重庆珞璜电厂两台360MW机组上安装了石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置。
典型的湿式石灰石-石膏法是普遍采用的脱硫技术。该工艺特点是用含有石灰石的循环浆液（水、石灰石、亚硫酸钙和石膏等的混合液）吸收SO2生成CaS04，后者由鼓入的空气氧化成石膏（CaS04・2H2O)，再经脱水后综合利用或抛弃。脱硫后的净烟气除去水雾后排放。烟气中含有SO2、HCL、NOX,HF等气体。因此，脱硫系统洗涤液中含有H2SO4、HCL、HF等溶液，且含有20%左右的固化物。如不设烟气再加热，吸收塔入口烟气温度可高达160~180℃，且有一定的干、湿界面。吸收塔出口烟温较低，为55℃左右，处于露点以下。因此，湿式脱硫系统对材质的腐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。同时，脱硫系统要求与电站主机、主炉同步进行，因此对脱硫系统的可靠性、利用率和使用寿命要求也极高。
2 玻璃钢湿法烟气脱硫的优势
据调查显示：脱硫系统中，先前的洗涤塔有75%使用高镍合金包覆25％使用钢衬橡胶塔体；烟道方面，84%采用高镍合金作包覆，8％采用钢衬胶材料，8％采用碳钢涂层；烟囱方面，84%采用耐酸砖衬里，8%采用高镍合金包覆，8％采用玻璃钢。调查结界表明，湿法脱硫系统的材料设备造价相当高。用碳钢衬高镍合金包覆的造价比用传统的钢衬胶和碳钢涂层造价要高很多，但采用高镍合金包覆，系统使用寿命长，维修费用低。为了不断降低费用，用户需要在脱硫系统中找到一种使用寿命长而且维修费用低的材料来替换现有的高镍合金材料。自20世纪70年代起，采用乙烯基酯树脂制备的玻璃纤维增强塑料（称作玻璃钢FRP）在许多湿法脱硫系统中获得了成功应用，而且造价大约是高镍合金材料的一半。
2.1 玻璃钢的耐腐蚀性
玻璃钢是发展较早的一种复合材料，具有十分显著的性能特点。与金属材料或其它无机材料相比，它重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。此外，更为突出的是具有耐酸、耐碱・耐油等优良性能。玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂。随着科学的不断进步，树脂的性能也在不断提高，尤其在20世纪60年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能，并逐步应用在湿法脱硫系统装置中。表1列出了用酚醛环氧型乙烯基酯树脂做成的玻璃钢在温度达100℃时耐强酸、高氯化物腐蚀的情况。[-page-]
2.2 玻璃钢的耐热性能
装有湿法脱硫系统的燃煤锅炉烟气流程可以简单地用图1表示。
在这一过程中，煤炭被加热至1000℃而产生C02、H20和各种过热酸气。这些高温的烟气先通过热交换器产生蒸气用于发电，烟气温度降至200℃左右，再经过滤器去除污物和灰尘后进入集液器和吸收塔，温度进一步降至80℃左右，并通过烟道输送到烟囱释放到大气中。在腐蚀湿法脱硫工艺中，高温是必须考虑的一个问题。因为混合气体在进口的温度范围为160~180℃，系统中的部件又要承受瞬时的高温急冷，为了保证系统的使用寿命，人们不得不选昂贵的高镍合金等材料以满足脱硫需要。湿法脱硫系统采用玻璃钢替换价格昂贵的高镍合金材料，不但有极好地耐酸耐腐蚀性能，而且造价低．同时还可避免热震引起的热破坏和分层。当然，不同类型的玻璃钢，其耐热性相差很大。图2显示两种树脂做成的玻璃钢层合板暴露在65℃烟气中90d后弯曲强度的变化。热震性能试验是通过把两种玻璃钢层合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2h，再对两种层合板进行6h的干燥后测定弯曲强度。试验表明用乙烯基酯树脂制成的玻璃钢层合板保留了绝大部分抗弯强度，比较起来，用耐温氯茵酸聚酯树制成的玻璃钢层合板暴露在干热状态4h后就分层了，而且弯曲强度下降40％。乙烯基酯树脂的耐热震好归功于它的延伸率是氯茵酸聚酯树脂的3~4倍。高的延伸率使它具有极好的抗冲击性能和对温差、压力波动、机械振动的适应范围更大。用乙烯基酯树脂制备的玻璃钢已成功应用于承受热应力和机械应力的湿法脱硫系统烟囱衬里。[-page-]
2.3 玻璃钢的耐磨蚀性能
在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材，为提高玻璃钢的耐磨性，可在树脂基体中加入适当的填料。1987年，位于德国Weisweiler的RWE火电厂采用石灰-石灰石湿法脱硫工艺，石灰水中固体物含量约15％，洗涤塔和输送石灰浆液的管道均为玻璃钢．由于在树脂中加入填料，有较好的耐磨性能，至今使用良好。
2.4 玻璃钢的价格优势
根据设备的尺寸和类型、玻璃钢的造价只是高镍合金造价的1/3。表2列出了烟囱衬里的价格比较，在表2中，玻璃钢的造价仅为高镍合金包覆作衬里的造价的58％。
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3 玻璃钢在湿法烟气脱硫系统中的应用
玻璃钢具有耐化学腐蚀的特点，因此已成功应用于湿法烟气脱硫系统。主要用作：①吸收塔塔体；②喷头；③集液器、除雾器；④管路；⑤烟道；⑥烟囱。湿法烟气脱硫装置中的玻璃钢洗涤塔塔体，大多选用乙烯基酯树脂。设计人员认为玻璃钢重量轻、耐腐蚀，造价比合金材料低，极具应用潜力，德国某电厂几台洗涤塔长期使用此材料的成功就是例证。
4 结论
(1)玻璃钢有良好的耐腐蚀性、耐热性、耐磨蚀性，可适用于湿法烟气脱硫系统；
(2)玻璃钢具有价格优势，经过合理的设计、制造和安装，将其用于湿法烟气脱硫系统的构件中，具有明显的经济效益；
(3)用酚醛环氧型乙烯基醋树脂做成的玻璃钢可以在200℃左右的烟气中长期运行；
(4)玻璃钢是各向异性材料，可以通过合理的设计、正确的选材和严格的生产工艺控制制造出性能优良的玻璃钢产品。
1 前 言
2006年，我国二氧化硫（so2）排放总量高达2594.4万吨，居，比2005年相比增加了46.3万吨，增长1.8%，虽然2007年与2006年相比下降了3.18%，出现次下降，但排放量还是十分惊人。so2排放主要是由工业生产造成的，约占80％。而电力工业又是工业中的排放大户，近年来电力工业so2排放量在800吨以上。所以抓住电力工业so2排放这一主要问题并加大治理力度，在很大程度上可缓解我国so2排放失控的状态。目前范围内控制电厂so2排放的途径主要有三种，①燃烧前脱硫；②燃烧中脱硫；③燃烧后脱硫。燃烧后脱硫即为烟气脱硫，是国际上普遍采取的一种主要方式。
据国际能源机构煤炭研究所组织的调查，1992年末全17个的燃煤电厂安装了各种烟气脱硫设备646套，总装机容量达167GW。其中美国308套、德国208套、日本51套。湿式脱硫工艺占安装FGD机组总容量的81.18%。我国电力部门从20世纪70年代开始研究SO2控制问题，80年代中期加大试验研究力度，90年代次在重庆珞璜电厂两台360MW机组上安装了石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置。
典型的湿式石灰石-石膏法是普遍采用的脱硫技术。该工艺特点是用含有石灰石的循环浆液（水、石灰石、亚硫酸钙和石膏等的混合液）吸收SO2生成CaS04，后者由鼓入的空气氧化成石膏（CaS04・2H2O)，再经脱水后综合利用或抛弃。脱硫后的净烟气除去水雾后排放。烟气中含有SO2、HCL、NOX,HF等气体。因此，脱硫系统洗涤液中含有H2SO4、HCL、HF等溶液，且含有20%左右的固化物。如不设烟气再加热，吸收塔入口烟气温度可高达160~180℃，且有一定的干、湿界面。吸收塔出口烟温较低，为55℃左右，处于露点以下。因此，湿式脱硫系统对材质的腐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。同时，脱硫系统要求与电站主机、主炉同步进行，因此对脱硫系统的可靠性、利用率和使用寿命要求也极高。
2 玻璃钢湿法烟气脱硫的优势
据调查显示：脱硫系统中，先前的洗涤塔有75%使用高镍合金包覆25％使用钢衬橡胶塔体；烟道方面，84%采用高镍合金作包覆，8％采用钢衬胶材料，8％采用碳钢涂层；烟囱方面，84%采用耐酸砖衬里，8%采用高镍合金包覆，8％采用玻璃钢。调查结界表明，湿法脱硫系统的材料设备造价相当高。用碳钢衬高镍合金包覆的造价比用传统的钢衬胶和碳钢涂层造价要高很多，但采用高镍合金包覆，系统使用寿命长，维修费用低。为了不断降低费用，用户需要在脱硫系统中找到一种使用寿命长而且维修费用低的材料来替换现有的高镍合金材料。自20世纪70年代起，采用乙烯基酯树脂制备的玻璃纤维增强塑料（称作玻璃钢FRP）在许多湿法脱硫系统中获得了成功应用，而且造价大约是高镍合金材料的一半。
2.1 玻璃钢的耐腐蚀性
玻璃钢是发展较早的一种复合材料，具有十分显著的性能特点。与金属材料或其它无机材料相比，它重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。此外，更为突出的是具有耐酸、耐碱・耐油等优良性能。玻璃钢的耐腐蚀性，主要取决于树脂。随着科学的不断进步，树脂的性能也在不断提高，尤其在20世纪60年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能，并逐步应用在湿法脱硫系统装置中。表1列出了用酚醛环氧型乙烯基酯树脂做成的玻璃钢在温度达100℃时耐强酸、高氯化物腐蚀的情况。[-page-]
2.2 玻璃钢的耐热性能
装有湿法脱硫系统的燃煤锅炉烟气流程可以简单地用图1表示。
在这一过程中，煤炭被加热至1000℃而产生C02、H20和各种过热酸气。这些高温的烟气先通过热交换器产生蒸气用于发电，烟气温度降至200℃左右，再经过滤器去除污物和灰尘后进入集液器和吸收塔，温度进一步降至80℃左右，并通过烟道输送到烟囱释放到大气中。在腐蚀湿法脱硫工艺中，高温是必须考虑的一个问题。因为混合气体在进口的温度范围为160~180℃，系统中的部件又要承受瞬时的高温急冷，为了保证系统的使用寿命，人们不得不选昂贵的高镍合金等材料以满足脱硫需要。湿法脱硫系统采用玻璃钢替换价格昂贵的高镍合金材料，不但有极好地耐酸耐腐蚀性能，而且造价低．同时还可避免热震引起的热破坏和分层。当然，不同类型的玻璃钢，其耐热性相差很大。图2显示两种树脂做成的玻璃钢层合板暴露在65℃烟气中90d后弯曲强度的变化。热震性能试验是通过把两种玻璃钢层合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2h，再对两种层合板进行6h的干燥后测定弯曲强度。试验表明用乙烯基酯树脂制成的玻璃钢层合板保留了绝大部分抗弯强度，比较起来，用耐温氯茵酸聚酯树制成的玻璃钢层合板暴露在干热状态4h后就分层了，而且弯曲强度下降40％。乙烯基酯树脂的耐热震好归功于它的延伸率是氯茵酸聚酯树脂的3~4倍。高的延伸率使它具有极好的抗冲击性能和对温差、压力波动、机械振动的适应范围更大。用乙烯基酯树脂制备的玻璃钢已成功应用于承受热应力和机械应力的湿法脱硫系统烟囱衬里。[-page-]
2.3 玻璃钢的耐磨蚀性能
在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材，为提高玻璃钢的耐磨性，可在树脂基体中加入适当的填料。1987年，位于德国Weisweiler的RWE火电厂采用石灰-石灰石湿法脱硫工艺，石灰水中固体物含量约15％，洗涤塔和输送石灰浆液的管道均为玻璃钢．由于在树脂中加入填料，有较好的耐磨性能，至今使用良好。
2.4 玻璃钢的价格优势
根据设备的尺寸和类型、玻璃钢的造价只是高镍合金造价的1/3。表2列出了烟囱衬里的价格比较，在表2中，玻璃钢的造价仅为高镍合金包覆作衬里的造价的58％。
[-page-] 3 玻璃钢在湿法烟气脱硫系统中的应用
玻璃钢具有耐化学腐蚀的特点，因此已成功应用于湿法烟气脱硫系统。主要用作：①吸收塔塔体；②喷头；③集液器、除雾器；④管路；⑤烟道；⑥烟囱。湿法烟气脱硫装置中的玻璃钢洗涤塔塔体，大多选用乙烯基酯树脂。设计人员认为玻璃钢重量轻、耐腐蚀，造价比合金材料低，极具应用潜力，德国某电厂几台洗涤塔长期使用此材料的成功就是例证。
4 结论
(1)玻璃钢有良好的耐腐蚀性、耐热性、耐磨蚀性，可适用于湿法烟气脱硫系统；
(2)玻璃钢具有价格优势，经过合理的设计、制造和安装，将其用于湿法烟气脱硫系统的构件中，具有明显的经济效益；
(3)用酚醛环氧型乙烯基醋树脂做成的玻璃钢可以在200℃左右的烟气中长期运行；
(4)玻璃钢是各向异性材料，可以通过合理的设计、正确的选材和严格的生产工艺控制制造出性能优良的玻璃钢产品。
