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文檔簡介
整體FRP煙囪華東理工大學防腐蝕技術中心濕煙氣煙囪防腐技術防腐蝕技術應用領域
離子膜燒堿制漿造紙電力化工有色冶煉水處理環(huán)保純水、食品
濕法脫硫前,燃煤機組排放的是未經脫硫的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在125℃左右(出現事故時的短期煙氣溫度則可達150℃~180℃)。在此條件下,煙囪內壁處于干燥狀態(tài),煙氣對煙囪內壁材料不直接產生腐蝕。濕煙囪工況條件
加裝濕法脫硫裝置后,排放的濕煙氣。如果未經煙氣換熱器加熱升溫,進入煙囪的煙氣溫度在50±5℃,煙囪內壁有嚴重結露,沿筒壁有結露所產生的酸液流淌。酸液的溫度在40℃~80℃時,對結構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
。濕法脫硫后,當脫硫效率達到理論設計值95%時,煙囪內壁的酸性冷凝液的PH值為1.9~2.2,屬于強酸性狀態(tài)。濕煙囪工況條件當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:玻璃鋼FRP玻璃鋼(FiberglassReinforcedPlastic),是由高強度的玻璃纖維和樹脂復合而成的新型復合材料,玻璃纖維提供
FRP的強度和剛性,樹脂提供
FRP的耐化學性和韌性。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性,具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優(yōu)點。成型后的玻璃鋼結構層抗拉強度與普通鋼材相當,但其容重僅為鋼材的
1/4~1/5.由整體纏繞成型工藝生產的FRP內筒能夠自承重,具備比耐硫酸露點鋼更加優(yōu)異耐酸防腐性能,可以取消保溫層,特別適合燃煤電廠脫硫不加GGH的濕煙囪運行條件。當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:玻璃鋼FRP復合鈦材煙囪:鈦是一種很耐腐蝕的材料,這是由于鈦的表面容易生成穩(wěn)定的鈍化膜,鈍化膜是由幾納米到幾十納米厚的極薄的氧化鈦構成,在許多環(huán)境中是很穩(wěn)定的,并且一旦局部破壞還具有瞬間再修補的特性。因此,鈦在酸性、堿性、中性鹽水溶液中和氧化性介質中具有很好的穩(wěn)定性,比現有的不銹鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性都好,甚至可與鉑比美。但也必須認識到這層氧化膜被破壞后,若不存在修復的環(huán)境介質,這時鈦的腐蝕速度比鐵還大。當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:鈦材煙囪鈦的耐蝕介質是指那些能使鈦的鈍化膜處于穩(wěn)定狀態(tài)的介質,這些介質屬于氧化性,中性,弱還原性。鈦的不耐蝕介質是指使其鈍化膜遭到破壞的介質,這些介質是強還原劑和無水強氧化劑。主要有氫氟酸,氟硅酸,含氟化合物溶液,大于3%的鹽酸,大于5%的硫酸,草酸,磷酸,干氯氣,發(fā)煙硝酸等。由于這些溶液溶解鈦表面氧化膜,所以鈦被腐蝕。當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:鈦材煙囪塊材內襯煙囪主要是指玻化磚、耐酸磚以及泡沫玻璃磚等砌筑成型的內襯。如采用發(fā)泡耐酸玻璃磚作為煙囪的材料用于脫硫電廠煙囪,發(fā)泡耐酸玻璃磚具有耐腐蝕和保溫的雙重性能,使原來的煙囪內襯和保溫層結構合二為一。發(fā)泡耐酸玻璃磚由專用的粘合材料直接粘貼于鋼排煙內筒內側內表面,并且由粘合材料對玻璃磚間的縫隙勾縫。阻斷了煙氣對煙囪內筒結構的腐蝕。當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:塊材內襯煙囪玻璃磚內襯系統(tǒng)是由基層、玻璃磚、粘結料三部分構成,形成了一個完整的隔熱、防腐體系,缺一不可,除了玻璃磚本身的防腐、隔熱、低膨脹率等優(yōu)點外,粘結料的防腐,耐久性是最為重要的,粘結料是連接基層及磚與磚之間的關鍵材料,它的老化,開裂,都將直接影響到整體內襯系統(tǒng)的防腐性能;當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:塊材內襯煙囪涂料內襯主要是指玻璃鱗片膠泥、OM涂料等成膜較薄,依靠涂刷、滾涂成型的涂層,其主要優(yōu)點是施工方便工期較短,成本較低;缺點是:使用壽命較短、維護費用高、對電廠生產易造成不可估算的損失。當前煙囪采用的主要防腐蝕措施:涂料內襯
耐腐優(yōu)異的耐腐蝕性能,對煙氣中含的HCL,H2SO4等化學物質的腐蝕抵抗性能非常良好,比鎳合金(如C-276)耐化學腐蝕性更好。高性能輕質、高強、耐高溫,抗循環(huán)疲勞性能高,適合復雜工況條件。阻燃煙囪材料具有阻燃(自熄性),氧指數達到32。免維護長時間不用維護,使用壽命長,更長的使用壽命意味著替換成本更低。耐磨可以抵抗帶顆粒煙氣高速運行下對煙囪內壁的磨損。絕熱材料導熱系數低,絕熱性好,無需另設保溫層。15000101001500BTU-in/hr-ft2-oF1.51157.51.1FRP材料優(yōu)勢—熱傳導系數230°C190°C220°C95°C氣體230°C空氣25°C12厚度
6.5mm
12mm玻璃鋼設備的溫度會隨著厚度而下降,這為玻璃鋼的隔熱保溫應用創(chuàng)造了條件。FRP材料的優(yōu)勢--絕熱性好斷裂時振動次數
材料 30%斷裂應力10%斷裂應力
FRP* 5,000 >100,000317L 200 4000C-276 200 5000*環(huán)氧乙烯基酯樹脂玻璃鋼FRP材料的優(yōu)勢--抗疲勞性:玻璃鋼對金屬
材料 硫酸 鹽酸 氯化鹽環(huán)氧乙烯基樹脂100℃ 100℃ 100℃ 30%濃度5%濃度 所有濃度Steel317L不銹鋼 25℃NR NR 5%濃度 不推薦 不推薦 C-276合金 95℃82℃ 65℃ 30%濃度5%濃度(低pH值)2%濃度FRP材料的優(yōu)勢--
FRP與不銹鋼和C-276的耐化學比較序號項目玻璃鋼內筒鈦合金復合鋼板內筒噴涂和貼磚防腐1耐腐性能優(yōu)良,無腐蝕薄弱點優(yōu)良,但焊縫區(qū)域易產生腐蝕好2絕熱性好,不需要保溫層差,需要保溫層—3可設計性好,可據根需求定制產品一般,對復雜形狀難制作—4施工周期短長長5建造成本中高低6質量控制易難程度容易一般難,粘貼量大且高空作業(yè),監(jiān)理措施很難到位8維護成本無一般高9使用壽命長一般短10制約因素無建造費用高,原材料緊缺質量難控制,易出現滲漏,維護復雜11運行可靠性高一般不高FRP煙囪與其它防腐形式的綜合性能比較
項
目FRP玻璃鋼內筒鈦板塊材內襯涂料類內襯優(yōu)
點有較好的耐腐蝕、耐磨、耐漏性(抗?jié)B性)以及優(yōu)異抗疲勞性能,使用壽命長防腐、耐溫、耐磨抗沖刷性能都非常好,使用壽命長防腐和保溫性能綜合效果好施工比較簡單,重量輕缺
點結構設計復雜、環(huán)境要求高價格較貴、施工難度較大,不耐高溫濕氯氣,焊縫復雜,維修難施工要求高,易出現表層爆裂剝蝕、材料市場較亂對施工濕度、溫度、基體要求較高,易開裂脫落耐溫性能200~210℃320℃使用壽命≥30年≥30年≥20年5—10年施工周期60天左右180天左右90天左右50天左右材料價格2700元/m2左右4500元/m2左右進口磚2200元/㎡,國產磚1400元/㎡。500~700元/m2左右防腐性能好,使用壽命可達20年以上,無需維護,既經濟又可靠。焊縫區(qū)域易產生腐蝕,造價較高,5年就需對焊縫腐蝕點進行維護質量難控制,易出現滲漏,維護復雜,兩三年就需要檢修維護FRP內筒鈦復合鋼板內筒襯磚防腐煙囪防腐煙囪防腐方案綜合競爭力比較FRP煙囪內筒應用與趨勢國外在FGD領域已經成功應用二十多年,已形成相關的規(guī)范和標準。國內大型火電廠也正在對FRP煙囪進行研究、開發(fā)和應用,但目前還沒有案例。是一種可靠、安全、經濟的防腐措施。是電廠濕法脫硫后煙囪防腐的最佳解決方案將成為電廠濕法脫硫后煙囪防腐的主流FRP煙囪內筒制造樹脂選擇為保證內筒使用的安全性能,FRP內筒基體材料采用阻燃型乙烯基酯樹脂;現用FRP玻璃鋼煙囪樹脂是具有阻燃功能的一種乙烯基樹脂,樹脂中含有溴化環(huán)氧骨架,予樹脂以阻燃性,阻燃性能指標—氧指數達30以上,樹脂在溶劑,化學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度和韌性的極佳保留性。被廣泛應用在煙囪和煙囪內襯層中,特別是在濕法脫硫FRP煙囪內筒的應用中更具優(yōu)越性,由于其高耐腐、高耐熱和高強度的綜合特性,在200~210度高溫條件下不會降低其機械強度。阻燃乙烯基酯樹脂和普通不飽和樹脂的施工效果比較外防護層內襯層結構層主要提供煙囪的耐腐、抗?jié)B、釋放靜電功能。內襯層主要作用承受壓應力、拉應力和各種外載荷。保證制品的力學機械性能滿足要求結構層主要作用是保護煙囪外表不受光氧及氣候老化外防護層筒壁結構FRP煙囪相關設計要求1自立式玻璃鋼煙囪的高度不宜超過30m,且其高徑比(H/D)不宜大于10;2拉索式玻璃鋼煙囪的高度不宜超過45m,且其高徑比(H/D)不宜大于20;3塔架式、套筒式或多管式玻璃鋼煙囪,其跨徑比(L/D)不宜大于10。在進行玻璃鋼煙囪的設計時,應考慮煙氣運行的流速、溫度、磨損和化學腐蝕介質等因素的影響。當煙氣流速超過31m/s時,應在拐角以及突變部位的樹脂中添加耐磨填料。結構強度及承載力計算時,不考慮筒壁防腐蝕內層的厚度和外表層厚度,但應考慮其重量影響。FRP煙囪相關設計要求防腐蝕內層由富樹脂層和次內層組成:富樹脂層厚度應不小于0.25mm,宜采用玻璃纖維表面氈,其樹脂含量應不小于85%,也可選用有機合成纖維材料;次內層應采用玻璃纖維短切氈或噴射紗,其厚度應不小于2mm,樹脂含量應不小于70%。FRP煙囪相關設計要求當內層需要進行防靜電處理時,可采用導電碳纖維氈或導電碳填料的內表面,其內表面的連續(xù)表面電阻率不大于1.0*106Ω,靜電釋放裝置的對地電阻不大于25Ω;結構層由玻璃纖維連續(xù)紗或玻璃纖維織物浸漬樹脂纏繞成型,其樹脂含量為35±5%,厚度由計算確定。3外表面層由無空氣阻聚的樹脂組成。當玻璃鋼煙囪暴露在室外時,外表面層應添加紫外線吸收劑,外表面層厚度應不小于0.5mm。FRP煙囪相關設計要求1、各分段內襯的直徑誤差應小于直徑的1%;2、個分段內襯的高度正負誤差不超過本段高度的0.5,且不應超過13mm;3、各分段內襯的厚度誤差應不超過內襯厚度的-10%至+20%,或重量誤差應控制在-5%至+10%之間。FRP煙囪相關設計要求保證施工環(huán)境條件滿足要求,可以有效控制施工質量現場制作移動式廠房移動式廠房施工現場臥式纏繞工藝臥式纏繞成型施工作業(yè)脫模過程現場立式纏繞工藝現場立式纏繞施工作業(yè)脫模過程煙囪筒節(jié)修整處理筒節(jié)成品過程檢驗煙囪的生產過程為典型的特殊生產過程,在生產過程中依據工藝要求的檢驗標準和檢驗方法對各個質量控制點進行有效控制。檢驗制度采用自檢、巡檢和專檢的三級檢驗制度。外方工程技術人員對制作、安裝進行全過程監(jiān)造,對質量進行有效控制序號內容1原材料驗收2模具的驗收3內襯層的驗收4結構層的驗收5防老化層的驗收6接縫的驗收7接管的驗收8尺寸驗收質量控制點質量檢驗及控制性能試驗室外觀檢查層間剪切強度軸向拉伸模量巴氏硬度軸向拉伸強度環(huán)向拉伸模量環(huán)向拉伸強度樹脂含量幾何尺寸質量檢驗內容質量檢驗及控制煙囪結構形式:分段懸掛支撐結構。各段間設置膨脹節(jié)。各段設有承重鋼平臺和導向止晃裝置,每段由長多個筒節(jié)連接,連接方式為承插式/對接式。安裝方法:倒裝法。FRP煙囟安裝倒裝法安裝過程懸掛式支撐結構使內筒在一定溫度范圍內膨脹和收縮,采用VITON材料其抗老化壽命25年以上。膨脹節(jié)柔性止晃裝置在煙囪設計中,采用有限元仿真分析軟件進行分析、校核,通過對煙囪載荷、選擇的材料性能以及設計的結構鋪層強度來進行有限元分析,校核煙囪的結構設計是否安全FEA有限元仿真分析建模和試驗美國賓夕法尼亞州
約克黑電廠脫硫煙囪
YorkHaven
直徑9.2米,高度200米
投運時間:1995年
工程案例美國印第安納州
胡斯爾能源電廠脫硫煙囪
HoosierEnergy
直徑9米,高度200米
投運時間:1990年
美國弗吉尼亞州
切斯特菲爾德電廠Chesterfield脫硫煙囪
直徑6.8米,高度180米
投運時間:1989年
項目地點數量直徑-米高度-米客戶新疆阜康市13.2120五鑫銅業(yè)有限責任公
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