玻璃鋼在煙氣脫硫裝置中的應用研究

宋海峰，呂 鐵，夏春波，王雪雪

（1中海油節能環保服務有限公司 天津 300000）

（2中海石油天野化工有限責任公司 內蒙古 呼和浩特 010000）

（3天津市北方人力資源管理顧問有限公司 天津 300000）

（4天津海賽納米材料有限公司 天津 300000）

1 引言

煤炭資源是我國主要的工業及生活能源，而因煤炭燃燒不完全釋放出的二氧化硫、一氧化碳等氣體也是導致我國大氣污染的重要因素。特別是在電力、鋼鐵、冶金、化工、玻璃等加工制造型企業，煤炭資源消耗量很大，煤炭燃燒以及其他礦物原料和硫成分較高的重油中，釋放出的有毒氣體，對環境造成嚴重污染，也是導致酸雨形成的主要因素。由于環境污染對經濟及社會發展帶來的制約影響日益明顯，因此如何控制與降低有毒有害氣體的產生、排放，最大限度的保護大氣環境已迫在眉睫。

為了進一步加強環境保護，控制酸雨形成，國務院于1998年1月21日通過了《酸雨控制工和二氧化硫污染控制區劃分方案》。該方案中將兩項重點控制區域面積核定為109萬KM2，占到了我國總國土面積的11.4%。具體的控制措施相繼出臺，實行兩控區內所有工業企業的污染排放要采取分階段控制辦法。例如控制區內的電力企業，對于改擴建或新建電廠，燃煤含硫量超出1%的，必須增加專業的脫硫設施，以降低燃燒后的排硫量。對于原有的燃煤量超出1%的電廠，必須在2000年之前實行減排，并于2010年之前分批完成脫硫設施增設工程。

目前以煤炭為能源的電廠主要采取煙氣脫硫的方法來控制廢氣中二氧化硫的含量。截止到現在，全球應用最廣，技術最為成熟的工藝為濕式石灰石洗滌法。在我國，國家電力企業已經把濕式石灰石洗滌方法列為煙氣脫硫的主要工藝方法。并將其納入了國產化計劃，預計今后幾年中，濕式石灰石洗滌法將會在國家電力企業達到普及，屆時脫硫設備的造價也會大幅下降。

2 濕法煙氣脫硫工藝的選材

濕式脫硫工藝之所以能夠起到較好的脫硫效果，關鍵在于其化學原理。即：煤炭燃燒的廢氣中含有大量的二氧化硫、三氧化硫、HF以及其他有毒氣體，如果在高溫條件下與帶有一定的化學介質的水作用，會產生化學反應，生成硫酸鹽、稀硫酸或者其他物質。在脫硫系統的洗滌液中會出現硫酸、鹽酸、HF等，以及大約20%的固形物。倘若沒有加設煙氣再加熱設備，那么在吸收塔的入口處，煙氣所能達到的溫度大約為160～180℃，并且會形成一個干、濕層，在吸收塔的出口位置煙氣可達到的溫度基本為55℃，為露點之下。所以，采取濕式脫硫工藝，必須對整個脫硫系統的材質嚴格要求，要符合耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性。此外，脫硫系統運行時要與電站主機以及主爐保持同步，這就要求脫硫系統也要具有較高的可靠性。

現在乃至將來，全球脫硫工作者的工作重點都會緊緊圍繞如何選擇和增強脫硫設備材質。目前，世界各國由于對環境保護的具體要求、能源消耗指標及經濟承受能力等各方面都存在差異，因此對于脫硫設備材質的選擇也不盡相同。在美國，脫硫設備多采用鎳基合金或者碳鋼內覆高鎳合金板，日本則較多采用碳鋼內涂玻璃鱗片乙烯基酯樹脂，而在德國脫硫設備材質則更多的是采用碳鋼內襯橡膠和玻璃鋼。

各國的電力、鋼鐵、冶金、化工等工業設計研究中心都在為尋求一種價格低廉、耐高溫、耐腐蝕的脫硫材料。玻璃鋼(FRP或GRP)作為一種玻璃纖維增強塑料早在上世紀七十年代就已經應用于煙氣硫裝置當中。

3 玻璃鋼濕法煙氣脫硫裝置的突出特點

3.1 耐腐蝕性

玻璃鋼為復合型工業原料，且在工業領域發現和應用較早。其性能相比其他材料來說較為明顯。例如相比金屬材料以及其它無機非金屬材料而言，玻璃鋼具有重量小、強度大、絕緣性好、能夠在瞬間耐超高溫、隔音效果強、導熱慢、可防水、透電磁波、容易上色等特點。更重要的是玻璃鋼具有耐腐蝕、耐油的特性。特別是在上世紀60年代，人們通過研究分離出了乙烯基酯樹脂，這就使得玻璃鋼的耐腐蝕性能得到了進一步的提高，并廣泛應用于濕法脫硫裝置當中，發揮了重要作用。

3.2 耐熱性能

濕法脫硫系統在電廠的煤炭燃燒工藝中廣泛應用。當煤炭資源被加熱到高溫1000℃后，廢氣中會含有大量的二氧化碳、水蒸氣以及其他過熱的酸氣。燃燒產生的高溫煙氣首先會經過熱交換器產生大量蒸氣帶動發電設備來進行發電，當煙氣的溫度下降到200℃左右時，會通過大型過濾裝置將氣體中含有的灰塵及其他污物取出，之后進入到集液器與吸收塔，隨后溫度會下降到大約80℃左右，經過煙道到達煙囪并排放到空氣當中。在以上脫硫的系統裝置中，必須要引起重視的是煙氣在進口位置的溫度高達160℃～180℃，所以，脫硫系統中的設備材料必須能夠承受住高溫，同時，在出口處的位置又降到了80℃，所以也要承受住高溫急冷。為了滿足以上材質要求，同時也要保證裝置的使用壽命，價格昂貴的高鎳合金等材料成為了人們選擇的主要材料。而在濕法脫硫系統中，玻璃鋼材質的出現替代了昂貴的高鎳合金材料，并且脫硫效果良好，既節約了成本又起到了防止熱震產生熱破壞和分層的作用，因此應用空間更為廣闊。

3.3 玻璃鋼的價格優勢

相關資料顯示，玻璃鋼材料的價格大約為高鎳合金材料的三分之一。采用玻璃鋼材料完成一座直徑為4m的吸收塔總可比采用高鎳合金材料節約一半的費用。此外，玻璃鋼材料的耐化學腐蝕性能較高鎳合金更為優越，且造價低，因此近年來，國外采用玻璃鋼材質的濕法脫硫裝置越來越多。據國外資料統計資料顯示，玻璃鋼已在濕法脫硫系統的以下方面獲得了成功應用：

（1）吸收塔塔體；

（2）石灰溶解槽；

（3）集液器、除霧器；

（4）漿液輸送管路；

（5）煙道；

（6）煙囪。

4 結語

4.1 玻璃鋼相比較其他的脫硫材質而言在價格上具有相對優勢。通過科學合理的研發設計、加工制造應用于濕法脫硫系統中，能夠發揮很好的功能作用與結構作用，因此具有較高的經濟價值和社會價值。

4.2 采用玻璃鋼做煙囪及襯里會延長使用壽命，具有較高的可靠性及利用率，在國外玻璃鋼應用于濕法煙氣脫硫系統的成功案例很多。

4.3 采用酚醛環氧型乙烯基樹脂制作的玻璃鋼材質，抗震性能極高，可保證200℃高溫熱震下，起到防止熱破壞與分層的作用。

4.4 玻璃鋼為一種異性材料，之所以具有較為優良的性能關鍵在于其科學、合理的結構設計，特別是在選擇要求以及生產工藝控制方面，要求極為嚴格。因此將玻璃鋼應用于濕法脫硫系統，必須在材料選擇以及工藝設計等方面進行專業性要求，充分發揮其優良特性。

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