用于烟塔市场耐化学腐蚀ECR-Glass介绍---玻璃钢FRP烟塔

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       烟气脱硫是当今燃煤电厂控制SO2 排放的主要措施,而湿式石灰石洗涤法是当前各国应用多和为成熟的工艺,也是我国火电厂烟气脱硫的主导工艺。由于脱硫系统涤液中含有H2SO4、HC1、HF等腐蚀性物质,pH值可到1,并含20%左右的固形物,因此脱硫设备的选材要求很高。
  玻璃钢复合材料具有耐化学腐蚀性强、使用寿命长、轻质、热率导低、强度高、可承受高的热应力等优点,已成为燃煤电厂烟气脱硫排烟冷却塔烟道、喷淋管、除雾器、浆液管道等设备的佳选材。
  复合材料简介
  复合材料是由两种或两种以上不同材料或物质,在发挥各自特性和优点的基础上,按照相应的复合原理,通过一定的工艺方法,制备出的一类具有新特性、新功能的结构与材料。与传统材料相比,复合材料可以通过材料、结构、工艺之间的组合来灵活实现。可设计性是复合材料大的特点。
       各要素所涉及的内容:
  材料方面有基体材料、增强材料及其它辅助、功能材料等;
  工艺方面主要有工艺方法、成型设备、工艺参数及控制等;
  结构方面主要包括结构设计、结构校核及优化等;
  测试方面有测试方法、测试设备、材料测试、制品检测等。
  在材料向复合材料制品转换中,各要素既相互联系,又相互制约、相互作用。只有把材料、结构、工艺有机的结合为一个整体,才能有所创新。因此创新的基础是知识的积累、吸收、思考、运用,其中为关键是思考和运用。
  复合材料优势
  1、轻质高强
  是FEP突出、重要的特点,也是研究多的特点。可以用比强度(强度/密度),比弹性模量(弹性模量/密度)来定量描述。
      
材料名称
比强度
比模量
0.13
0.27
0.17
0.26
玻纤/聚酯CM
0.53
0.21
碳纤/环氧CM
1.03
0.21

  2、可设计性好
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  正是由于复合材料的可设计性,我们可以根据制品的需要重点设计某一种或几种物理性能,一些不需要的性能可以不去考虑,从而降低总成本。
  3、工艺性能好
  成型方法多种多样,成型条件机动灵活。
  4、热性能好
  导热系数小,是金属材料1/100~1/1000;特殊类型的玻璃钢可耐瞬时高温。
  5、耐腐蚀性能好
  可以耐酸、碱、盐的腐蚀、海水、微生物腐蚀,适合于制作化工管道、储罐、船舶等。
  6、电性能好;
  a、电绝缘性能好,不受电磁作用;
  b、微波穿透性好;
  c、可制作成不带静电的制品;
  7、其它特点
  耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性,透光性等;
  FRP缺点一般情况下
  1)、弹性模量低   比钢材小10倍;
  2)、长期耐热性差;
  3)、表面硬度低、耐磨性差;
  不过以上缺点都可以通过设计进行弥补;
  生产工艺
  缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定规律缠绕到芯模上,然后经固化、脱模,获得制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同,分为干法缠绕、湿法缠绕和半干法缠绕三种。
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  FRP在脱硫系统发展优势
  1)在国外有超过30年安全运行的案例;
  2)成本低于“碳钢+C-276”的综合造价;
  3)施工安装方便,且与其他材料比,后期维护费用非常低。
  正是基于玻璃钢材料所具有的综合优势,玻璃钢已经被证明是脱硫出口烟道(净烟道)、废浆液循环管道、脱硫系统沟槽等所有使用温度不超过180℃的环境下,佳的防腐蚀材料。
  自1970年代开始,乙烯基酯树脂玻璃钢管道就被用作FGD系统的石灰浆液管道。到目前为止在美国已有超过200座电厂的脱硫管道(喷淋管、石灰浆液、循环管道)等采用玻璃钢材料制造。 大的应用增长表现在烟道、烟囱方面。上根玻璃钢烟囱于1977年在美国建造成功,使用至今状态良好。
  在国外,火力发电厂几乎所有涉及到耐腐蚀的设备或者设施,均为FRP材料制造。在,玻璃钢在脱硫系统的应用还处于起步阶段,只有少数玻璃钢企业能够提供满足脱硫系统使用要求的玻璃钢制品,并且玻璃钢产品还仅限于喷淋管,少数烟塔合一脱硫设施的烟道贺浆液管道。国内座大型FRP烟囱于2007年6月6号三方验证,通过烟囱内壁质量验收。按照环保政策的要求而快速增长的燃煤电厂湿法烟气脱硫,给FDG系统的防腐蚀材料提供了巨大的市场和极高的性价比要求。未来FRP在脱硫系统中将大有作为。
  关于我们
  重庆国际复合材料有限公司(CPIC)从1970年代进入玻纤行业, 是早(1986年)用直接法生产“E”玻璃纤维的制造商。今天的CPIC是一家高速发展的专业的生产E和ECR等玻璃纤维的中外合资企业。
  我们拥有一流的生产设备和工艺技术,更具有训练有素的专业员工和忠实的供应商。我们可向客户提供范围广泛的玻璃纤维商品,包括无碱玻璃纤维粗纱, 乳液和粉剂毡, 方格布, 多轴向织物, 热塑短/长纤和其它产品。
  我们拥有上大的40,000MT/Y规模的“ECR”玻璃纤维生产线,可向客户提供一系列具有好耐化学腐蚀性的“ECR”玻璃纤维产品。
  CPIC是技术型企业,拥有从池窑、拉丝到整个生产线的设计能力,我们的R&D 中心能为客户提供全方位的产品解决方案。
  CPIC拥有四座生产基地,年产量五十四万吨。CPIC致力于生产品质稳定的玻璃纤维和浸润剂,并不断提高满足客户的需求。向客户提供有价值的服务。
  关于ECR-Glass
  E-CR是E-Glass of chemical  resistance的英文缩写,中文译为“耐化学腐蚀E-玻璃”;
  E-CR玻璃是以E玻璃为基础,在配方中没有B2O3、CaF2,而是加入了更昂贵的TiO2(钛白粉)和ZnO,从而使玻璃的耐酸性、耐碱性及耐水性得到明显的提高,熔化过程中不产生氟和硼的氧化物,具有更好的环保性能。
  1)ECR-Glass优势
  a.  生产过程中具有更好的环保性
  由于配方中没有加入B2O3 和CaF2,生产过程中不产生和硼和氟的氧化物,对环境更加友好。
  b.  同E玻璃相比,耐腐蚀性能得到明显提高
  由于玻璃配方中无氟无硼,使玻璃耐化学腐蚀性(耐酸、耐碱、耐水性)大为提高,加入有利于玻纤成形的 TiO2(钛白粉)和ZnO后,使玻璃耐化学腐蚀性得到进一步的提高。TiO2和ZnO加入后使得ECR玻璃纤维的颜色与众不同,便于与其他产品区分。
  c.  E-CR玻璃的耐温性比E玻璃提高了40度左右,对比数据如下:
      
 
E-Glass
E-CR
耐温性(软化点℃)
830-850
880-890
Annealing Point退火点
640-675
732

  2)ECR-Glass产能状态ua
  由于E-CR玻纤生产的难度大,范围内生产E-CR玻纤的也不多。目前主要有以下几家生产:
  加拿大的FIBEREX
  德国的D&W
  日本的Nittbo
  其他
  三家产量加起来都不超过3万吨/年,加上我们公司生产的4万吨,全年总产量也不会超过7万吨。
  3)CPIC生产的E-CR与E玻璃性能测试对比
  1、E-CR与E玻璃纤维耐酸性比较
  a.  采用粉体法对比测试E-Glass和E-CR的在不同温度不同介质中的失重百分比:
      
介质
HCL  10℅ 24H
H2SO4  10℅  24H
温度
40℃
10% HCL
60℃
10% HCL
80℃
10% HCL
40℃
10% H2SO4
60℃
10% H2SO4
80℃
10% H2SO4
E玻璃
23.34
27.67
31.73
22.15
28.04
32.65
ECR
0.53
1.27
2.32
0.47
1.33
2.48
E玻璃失
重倍数
44.0
21.8
13.7
47.1
21.1
13.2
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  b.  采用22微米的玻纤对比测试E-Glass和E-CR的在不同温度不同介质中的失重百分比
      
介质
HCL  10℅  24H
H2SO4  10℅  24H
温度
40℃
60℃
80℃
40℃
60℃
80℃
E玻璃
21.83
25.42
29.87
19.88
26.28
30.13
ECR
0.31
0.96
1.55
0.36
0.92
1.47
E玻璃失
重倍数
70.4
26.5
19.3
55.2
28.6
20.5
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  从上表可以看出,E-CR在酸中的失重明显要少得多,具有特别突出的耐酸性。
  2、 E-CR与E玻璃纤维耐碱性比较
  a.  玻璃粉及22微米纤维在相同碱中的失重
      
 
采用玻璃粉对比测试
(NaOH  0.1N)
22微米的纤维对比测试(NaOH  0.1N)
温度
40℃
60℃
80℃
40℃
60℃
80℃
E玻璃
1.87
6.3
7.87
1.36
5.86
6.94
ECR
0.83
2.11
4.08
0.68
1.84
3.11
失重倍数
2.25
2.99
1.93
2.00
3.18
2.23

  从以上的测试对数据可以看出:
  1)、E-CR在碱液中的失重比E-Glass小一些,但没有酸中失重的差异那样大;
  2)、温度越高、失重越多;
  3)、相同温度下、玻璃粉的失重比玻纤的失重大,主要是受比表面积的影响。
  CPIC生产的E-CR与E玻璃纤维产品及纤维增强产品性能测试对比
  1、CPIC生产的E-CR与E玻纤在南玻院(玻纤产品质量监督检验中心)对比测试的结果
  从以上测试数据可以看出:
      
试验项目
试验方法
ER469L
ECR469L
E-Glass
失重倍数
检测结果
检测结果
H2O
25℃   ,24H
0.18
0.15
1.2
80℃   ,24H
0.29
0.22
1.318182
10% H2SO4溶液
25℃   ,24H
2.6
0.1
26
80℃   ,24H
39.65
1.01
39.25743
0.1moil/LNaOH溶液
25℃   ,24H
0.47
0.24
1.958333
80℃   ,24H
3.02
1.55
1.948387

  1)、 E玻璃在酸中的失重是E-CR的26到39倍;
  2)、 E玻璃在碱中的失重是E-CR的2倍左右;
  3)、 E玻璃在水中的失重是E-CR的1.3倍左右。
  说明E-CR用于酸性环境中具有非常明显的优势,用于碱性环境中也具有较大优势。
  2 、E-CR与E玻璃环氧棒在10%硫酸中浸泡1个月后的外观比较
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  从图中可以看出,右边(ER玻璃纤维)棒材外表树脂和增强纤维都受到严重腐蚀。虽然在烟塔制作过程中会特意制作富树脂层以抵抗外部环境的侵蚀,但由于毛吸作用渗润,长时间酸液一定会腐蚀到纤维,纤维作为增强材料,若被破坏就难以修补,会使得整个FRP制品力学性能急剧下降。要保证FRP烟搭安全运行30年,基体树脂和增强材料纤维的防腐蚀性都必须考虑。
  3、ECR469L生产脱硫管道的性能
  管道规格:DN500
  检测单位:武汉理工大建筑结构检测技术研究所
  送检日期:2005年11月
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  4、CPIC生产的E-CR玻纤已推广应用的领域
  A、生产大型发电厂用的烟气脱硫管道(利用E-CR的耐温性和耐腐蚀性);
  B、生产高压绝缘棒;
  C、生产光缆加强芯;
  D、生产耐酸要求较高的短切毡和表面毡;
  E、生产污水处理管道和海水淡化工程管道;
  F、生产高品质的消声器(利用E-CR的耐温性和耐腐蚀性).
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       ECR-Glass制作的管线
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  结语
  CPIC始终坚持为客户提供品质稳定玻璃纤维产品并不断改进满足客户需求。在过去的许多年中,CPIC在风电、管罐/基础设施、建筑、运动器材、汽车、覆铜板电子领域等取得了相当优异的成绩。在范围内都获得非常好的口碑,在烟气脱硫等化学腐蚀严重的复合材料应用领域,CPIC的ECR玻璃纤维系列产品已经成为强的排头兵。我们将再接再厉,和客户一起成长!
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