VEGF復材脫硫煙囪應用價值大

    鱗片復合樹脂膠泥的特點,適用于國內電廠煙囪實際運行情況。為此國內業界對VEGF材料在脫硫煙囪中應用的技術可行性,進行了廣泛的探討和嘗試,取得了成熟的應用成果。據環氧樹脂行業協會專家介紹,我國是一個能源結構以燃煤為主的,大氣污染屬煤煙型污染,粉塵、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)是我國大氣的主要污染物,因此在治理污染、清潔生產的今天,推行以酚醛環氧乙烯基酯玻璃鱗片為核心的VEGF復合涂層防腐蝕體系,具有十分重要的意義。資料顯示,2000年我國燃煤電廠的NOx排放量就達到290萬噸。由于我國能源結構的特點,導致了酸雨的環境污染和較多的腐蝕情況,因此對于燃煤發電廠中產生大量的二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行。
    目前國內外較為有效的手段是煙氣脫硫(Flue Gas Desulfurization 簡稱“FGD”)。而采用濕法石灰石洗滌法是當今各國煙氣脫硫技術中應用多也是成熟的工藝。2003年我國的濕法脫硫設備國產化率已在96%以上,預計到2010年國產化率可達100%。雖然脫硫后煙氣中含有的腐蝕性介質含量較少,但由于脫硫后煙氣的溫度一般都在硫酸的露點以下,因此對于不同結構形式的煙囪內壁,均有不同程度的腐蝕發生。而我們國內針對脫硫煙囪的防腐蝕措施,無論在煙囪的設計、施工等標準規范方面,還是在工程實際應用上面,都存在著空白或沒有足夠的經驗積累。目前國內新煙囪選擇了鈦材,但鈦材不僅成本高,而且目前市場供需矛盾明顯,是否能滿足防腐蝕要求還需要觀察和跟蹤。由于VEGF玻璃鱗片復合材料已成功應用于煙氣脫硫裝置,積累了比較豐富的經驗。環氧樹脂行業協會專家表示,目前已探討VEGF玻璃鱗片復合材料在煙囪中的防腐蝕應用可行性,不僅為新建脫硫煙囪采用的防腐蝕措施提供了一個新的選擇,同時也為國內電廠舊煙囪的改造帶來實際的參考價值。
    濕法煙氣脫硫工藝的煙囪運行工況條件 濕法石灰石洗滌法是國外應用多和成熟的工藝,也是國內火電廠脫硫的主導工藝。經濕法脫硫煙氣濕度增加、溫度降低,煙氣極易在煙囪的內壁結露,煙氣中殘余的三氧化硫溶解后,形成腐蝕性很強的稀硫酸液。由于脫硫煙囪內煙氣的特點,對煙囪設計有如下影響:煙氣濕度大,影響結構耐久性;低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強;酸液的溫度在40~80℃時,對結構材料的腐蝕性特別強。排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設計要求要高得多,這也許與傳統觀念有所不同。目前電廠煙囪主要在以下3種工況下運行:排放未經脫硫的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在1300℃左右;排放經濕法脫硫后的煙氣,并且煙氣經GGH系統加熱,進入煙囪的煙氣溫度在800℃左右;排放經濕法脫硫后的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在40~500℃。VEGF材料有什么特點?
    環氧樹脂行業協會專家介紹說,VEGF是vinyl ester glass flake的縮寫。VEGF鱗片膠泥(涂料)是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10~40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的。鱗片膠泥含有的玻璃鱗片在膠泥施工完畢后,扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續相中呈平行重疊排列,從而形成致密的防滲層結構。腐蝕介質在固化后的膠泥中的滲透必須經過無數條曲折的途徑,因此在一定厚度的耐腐蝕層中,腐蝕滲透的距離大大的延長,相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。所以VEGF材料具有以下特點:耐腐蝕性能好,由于鱗片涂層采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂,該類型樹脂具有較環氧樹脂更好的耐腐蝕性能;較低的滲透率,鱗片涂層的抗水蒸汽滲透率比普通環氧樹脂涂料高6~15倍,比普通環氧FRP高4倍。
    VEGF材料具有的其它特點是:鱗片涂層具有較強的粘結強度,不僅指樹脂基體與其中的玻璃鱗片之間的粘結強度較高,而且鱗片涂層與基材之間的粘結強度高,附著力和沖擊強度較好,從而保證較好的耐蝕性;耐溫差(熱沖擊)性能較好,涂層中由于含有許多玻璃鱗片,因此消除了涂層與鋼鐵之間的線膨脹系數的差別,使鱗片涂層適合于溫度交變的重腐蝕環境;耐磨性好,鱗片涂層在固化后的硬度較高且有韌性,在粒子的沖刷耐磨性較好,鱗片涂層的破壞是局部的,其擴散趨勢小、易于修復;具有適中的造價,與目前FGD裝置中的主要選用的鈦復合板、不銹鋼、整體鎳基合金、整體玻璃鋼等相比,玻璃鱗片涂層具有好的性價比;工藝性較好,由于鱗片涂層的固體成份和添加劑根據需要可以調節配比,使涂料能適應多種氣候、多種工藝要求的配置方法,能解決低溫氣候的固化問題,和每道工藝之間的施工間隙時間的長短。
    根據VEGF材料在電廠煙囪中的實際應用中可能出現的一些技術問題,科研人員分別對材料的各方面的性能進行了測試和表征。環氧樹脂行業協會專家介紹表示,煙氣中含有大量的粉塵,同時在腐蝕性的介質作用下,磨損的實際情況可能會較為明顯,所以先對碳鋼上表面涂覆VEGF膠泥的試樣進行了耐磨損試驗;煙囪尤其是高空部位可能會發生搖動等角度偏向或偏離,同時煙囪在安裝和運輸過程中可能會發生一些不可控的力學作用等,所以有必要對VEGF材料的耐(抗)彎性能進行表征和確定;內襯防腐蝕材料均應該考慮到在一些正常情況下的材料的耐溫性,以防止不正常運作情況下,對VEGF涂層的破壞,為此又進行了破壞試驗。樹脂的耐化學藥品性即耐水、酸、堿、鹽、溶劑的性能與組成其分子的各基團的種類及樹脂的交聯密度有關。從本實驗結果來看,溫度到上升120℃,涂層的色澤無變化,而且涂層的硬度有所提高,溫度再提高175℃以上,色澤發生變化主要因為基料樹脂在聚合過程中添加的胺類化合物促進劑出現氧化。高于300℃后由于分子熱運動加劇,基料樹脂的開始降解(聚苯乙烯降解溫度為240度),涂層內部質量下降,穩定的分子結構被破壞,涂層出現開裂。
    酚醛環氧乙烯基酯玻璃鱗片涂層的基料樹脂出現降解的情況下,涂層不可避免的要開始破壞(酚醛環氧的分解溫度360℃),玻璃鱗片雖然存在可以控制破壞,形式為分層破壞,但對于一個很大面積的涂層表面來說,這種破壞的修補工作量還是太大了。所以從試驗結果清楚地表明:200℃時涂層的內部材料沒有變化,200℃涂層的表面硬度有所提高,耐蝕性能和耐磨損性能不會有大的變化;耐溫試驗試片的加熱升溫速度和降溫速度,都大于涂層在煙囪內(鋼制煙囪帶有外保溫)工作的溫度沖擊速度,涂層在抗熱沖擊的性能上表現優越;涂層使用溫度不能超過300℃,即使短時間(1小時)300度煙氣沒有直接造成涂層開裂,涂層的使用年限也會受到很大的影響。環氧樹脂行業協會專家認為,以酚醛環氧乙烯基酯玻璃鱗片為核心的VEGF復合涂層防腐蝕體系,在200℃以下溫度長期工作的穩定性是沒有問題。適合使用在不設置GGH的脫硫煙囪內,既耐腐蝕、耐磨損、局部易修復。
    VGEF類玻璃鱗片復合材料在國內外的FGD(包括前入口處煙氣中)運行多年,均有大量的成功應用案例,所以VEGF耐腐蝕性是完全滿足煙囪中的使用要求。VEGF材料的耐腐蝕襯里的經濟性較強,如采用VEGF鱗片復合材料在FGD裝置中可以省卻GGH裝置,這個FGD建設費用可節省4200萬元/2臺GGH(其中2 臺GGH的設備村身費用達3600萬元,其它安裝等費用達600萬元);同時以約4000平米的煙囪為計算單位,VEGF鱗片襯里的防腐蝕費用為約400萬元,每臺煙囪的襯鈦合金成本約為1200萬防腐蝕增加費用,襯鎳基合金板的費用約為1000萬元;雖然采用VEGF材料在15年左右會進行維修和防護,但也可根據情況進行局部或者是全部的防腐蝕處理,所以采用VEGF材料作為防腐蝕襯里具有相當的經濟性競爭優勢,尤其在老電廠的煙囪的防腐蝕改造,尤其具有更大的競爭性。
    VEGF涂層的應用在國外較為廣泛。日本已成熟地應用鱗片復合材料內襯于煙囪中,如日本富士樹脂工業株式會社等,在泰國石化集團1994的電廠脫硫煙囪采用乙烯基樹脂鱗片襯里;上世紀80年代末90年代初,在臺灣的幾個大型化纖項目(臺塑集團、南亞集團)的電廠(分別在宜蘭、泰山、彰化等地)煙囪中采用了乙烯基鱗片材料;在英國的Johnson Matthey冶煉廠的自備電廠的鋼內筒(120米高,6米直徑)煙囪中使用了鱗片襯里,自1992年使用至今完好。在國內特別是在FGD系統中的煙道、脫硫塔等的樹脂鱗片襯里已有超過10年的使用歷史。而同FGD系統的碳鋼煙道相連接的鋼煙囪,其內襯采用鱗片膠泥??梢哉J為,VEGF復合材料完全可以勝任電廠中的煙囪防腐蝕應用需要,不論FGD總體裝置中是否設置有GGH,VEGF材料在煙囪的防腐蝕應用均具有明顯的綜合經濟性和技術可行性,尤其是對于舊電廠中的煙囪的改造有較大的實際指導意義。