玻璃鋼復(fù)合材料在電力行業(yè)中的應(yīng)用
玻璃鋼復(fù)合材料是電廠某些設(shè)備的最佳選材
煙氣脫硫是當(dāng)今燃煤電廠控制SO2
排放的主要措施，而濕式石灰石洗滌法是當(dāng)前世界各國(guó)應(yīng)用最多和最為成熟的工藝，也是我國(guó)火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝。由于脫硫系統(tǒng)滌液中含有H2SO4、HC1、HF等腐蝕性物質(zhì)，pH值可到1，并含20%左右的固形物，因此脫硫設(shè)備的選材要求很高。
玻璃鋼復(fù)合材料具有耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、輕質(zhì)、熱率導(dǎo)低、強(qiáng)度高、可承受高的熱應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn),已成為燃煤電廠煙氣脫硫排煙冷卻塔煙道、噴淋管、除霧器、漿液管道等設(shè)備的最佳選材。
排煙冷卻塔玻璃鋼煙道的應(yīng)用
1.排煙冷卻塔的主要特點(diǎn)
“煙塔合一”技術(shù)是將火電廠煙囪和自然通風(fēng)冷卻塔合二為一，取消煙囪，利用冷卻塔排放脫硫后的煙氣。冷卻塔既保持原有的循環(huán)水冷卻功能，又替代煙囪排放脫硫后的潔凈煙氣。目前在國(guó)內(nèi)開(kāi)始建設(shè)的排煙冷卻塔采用的大直徑、大跨度煙道和濕煙囪的內(nèi)筒成為玻璃鋼復(fù)合材料在電廠應(yīng)用的新領(lǐng)域。
國(guó)外從上世紀(jì)70年代就開(kāi)始研究此項(xiàng)技術(shù)，1982年8月在德國(guó)Volkingen電站第一次將冷卻塔排放脫硫煙氣應(yīng)用于實(shí)際工程。經(jīng)過(guò)30多年的實(shí)踐，通過(guò)不斷的試驗(yàn)、研究、分析和改進(jìn)，在德國(guó)等國(guó)家脫硫改造和新建火電廠中，“煙塔合一”技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，成為沒(méi)有煙囪的火電廠。
利用冷卻塔排放煙氣，脫硫后的凈煙氣無(wú)需再加熱，不僅節(jié)省了煙囪的投資，還節(jié)省了煙氣再熱系統(tǒng)的投資、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。此外，一些城市周邊電廠由于煙囪超過(guò)限高要求，則可以通過(guò)采用新的排煙技術(shù)來(lái)達(dá)到特殊的外部要求和環(huán)境要求，這些，都為“煙塔合一”技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用提供了廣闊的發(fā)展空間。
2.國(guó)外排煙冷卻塔技術(shù)現(xiàn)狀
目前，國(guó)外已建成30座以上采用冷卻塔排煙技術(shù)的冷卻塔，單機(jī)容量已達(dá)到了1000MW。
3.排煙冷卻塔在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用
在國(guó)內(nèi)，北京國(guó)電華北電力工程有限公司、武漢理工大學(xué)積極跟蹤國(guó)外排煙冷卻塔的技術(shù)發(fā)展，研究冷卻塔排煙技術(shù)已有10多年。特別是近幾年，設(shè)計(jì)院、高校、科研和生產(chǎn)單位密切合作，開(kāi)展了對(duì)冷卻塔排煙技術(shù)相關(guān)課題的自主創(chuàng)新和技術(shù)攻關(guān)工作，取得了突破性進(jìn)展。
?。?）華能北京高碑店工程
目前，利用冷卻塔排煙技術(shù)已在北京高碑店熱電廠脫硫改造工程中首先采用，該工程已于2006年9月底投入運(yùn)行。
?。?）國(guó)內(nèi)首座自主設(shè)計(jì)建造的“煙塔合一”電廠。
三河電廠二期工程兩座2×300MW的機(jī)組120m高，淋水面積為4500m2的排煙冷卻塔是由北京國(guó)電華北電力工程有限公司國(guó)內(nèi)首座完全自主設(shè)計(jì)的排煙冷卻塔。該工程已于2007年10月投入商業(yè)運(yùn)行。采用冷卻塔排煙與常規(guī)煙囪排放方式相比，該工程公司節(jié)約建設(shè)投資約2000萬(wàn)元；每年可節(jié)約運(yùn)行成本450~750萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
4.三河電廠玻璃鋼煙道的設(shè)計(jì)基本條件
本工程利用冷卻塔排煙，煙氣排放不設(shè)置旁路煙道。
煙道設(shè)計(jì)工作溫度：-30℃~65℃。
正常排煙溫度：50℃左右。
煙氣流速：~20m/s。
煙道高度：進(jìn)冷卻塔處中心標(biāo)高約39.0m、約1%坡度坡向吸收塔。
玻璃鋼煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正常使用年限30年。
介質(zhì)：pH－值可到1，且含有殘余的SO2，HCL和Nxx，會(huì)對(duì)管道的內(nèi)壁造成損害。
5.玻璃鋼煙道主要原材料
玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹(shù)脂。隨著合成技術(shù)的不斷進(jìn)步，樹(shù)脂的性能也在不斷提高，尤其在20世紀(jì)６０年代乙烯基酯樹(shù)脂誕生，進(jìn)一步提高了玻璃鋼的耐腐蝕性、物理性能以及耐熱性。
樹(shù)脂：乙烯基酯樹(shù)脂
增強(qiáng)材料：ECRCE－GlassofChemi鄄calResistance)是耐化學(xué)侵蝕無(wú)堿玻璃的
簡(jiǎn)稱(chēng)。ECR玻璃良好的耐酸性是源于其
玻璃組分中不含三氧化二硼（B2O3），E鄄CR玻璃比E玻璃具有更強(qiáng)的耐酸、耐
堿、耐溫、耐應(yīng)力腐蝕性。
6.三河電廠工程玻璃鋼煙道現(xiàn)場(chǎng)制作工程進(jìn)度
2006年10月19日該工程開(kāi)始進(jìn)行排煙冷卻塔玻璃鋼煙道的現(xiàn)場(chǎng)制作，2006年12月27日順利完成3#塔塔內(nèi)段吊裝，12月29日順利完成3#塔塔外段吊裝。3#排煙冷卻塔玻璃鋼煙道的制作、吊裝共計(jì)72天。2007年2月26日、27日分別完成4#塔塔內(nèi)段、塔外段吊裝。
7.復(fù)合材料大型結(jié)構(gòu)的制備工藝
玻璃鋼煙囪內(nèi)襯的應(yīng)用
濕法煙氣脫硫后，由于煙氣成分的巨大改變，煙氣的空氣動(dòng)力學(xué)特性、對(duì)煙囪的腐蝕性能也隨之產(chǎn)生了巨大的變化。在采取濕法脫硫工藝前，煙氣中雖然含有較多的二氧化硫，但是煙氣進(jìn)入煙囪的溫度高達(dá)130℃～180℃，只會(huì)在煙囪的上關(guān)產(chǎn)生少量的煙氣結(jié)露現(xiàn)象，對(duì)煙囪內(nèi)壁帶來(lái)腐蝕問(wèn)題。但是，濕法脫硫后，煙氣的溫度降至50℃～80℃，煙氣含水率較高，導(dǎo)致煙囪內(nèi)壁的腐蝕速率也隨之增大。
為了解決由濕法煙氣脫硫后所帶來(lái)的煙囪內(nèi)壁嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，需要對(duì)煙囪進(jìn)行特殊防腐處理。主要的防腐方式有：鋼煙囪內(nèi)壁襯復(fù)合鈦合金板、耐酸膠泥砌筑耐酸磚內(nèi)筒、鋼煙囪內(nèi)壁粘貼泡沫玻璃磚、鋼內(nèi)筒涂刷乙烯脂玻璃鱗片涂料等等。
各種濕煙囪的防腐方式在實(shí)際應(yīng)用中都存在著不盡人意的地方，為此提出了采用玻璃鋼整體煙囪作為濕煙囪內(nèi)襯的方式，目前美國(guó)WFGD的煙囪內(nèi)襯90%由玻璃鋼制作。
國(guó)內(nèi)第一座采用整體玻璃鋼套筒的工程———華能辛店電廠二期機(jī)組脫硫改造工程整體玻璃鋼套筒內(nèi)直徑6.6m，煙囪高180m。其設(shè)計(jì)基本條件為：
基本風(fēng)壓：0.45kN/m2。
設(shè)計(jì)地震烈度：7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g。
入口煙氣溫度：脫硫工況45℃～50℃；不脫硫工況150℃，短時(shí)160℃。
設(shè)計(jì)煤種含硫量：1.32%，校核煤種含硫量：1.82%。
玻璃鋼內(nèi)筒設(shè)計(jì)使用年限35年。
使用玻璃鋼煙道前景展望
國(guó)務(wù)院2007年5月23日印發(fā)了國(guó)家發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門(mén)制定的“節(jié)能減排綜合性工作方案”，明確了2010年中國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)任務(wù)和總體
要求。明確指出“十一五”期間，中國(guó)主要污染物排放總量要減少10%，到2010年，二氧化硫排放量要由2005年的2549萬(wàn)噸減少到2295萬(wàn)噸。
目前，燃煤電廠二氧化硫排放量已達(dá)到總排放量的50%以上。
為了減少二氧化硫排放，我國(guó)將大力推動(dòng)燃煤電廠二氧化硫治理。“十一五”期間投運(yùn)脫硫機(jī)組3.55億千瓦，其中，新建燃煤電廠同步投運(yùn)脫硫機(jī)組1.67億千瓦，形成削減二氧化硫能力590萬(wàn)噸。今年現(xiàn)有燃煤電廠投運(yùn)脫硫設(shè)施3500萬(wàn)千瓦，形成削減二氧化硫能力123萬(wàn)噸。到2010年，具有占燃煤機(jī)組總?cè)萘康谋壤龑⒂?005年的13.5%，提高到60%左右。
目前，國(guó)內(nèi)正在建設(shè)的采用“煙塔合一”技術(shù)的工程有：大唐哈爾濱熱電廠2×300MW機(jī)組、大唐錦州熱電廠2×300MW機(jī)組、國(guó)電天津津能熱電廠2×300MW機(jī)組。
國(guó)內(nèi)正在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，擬采用“煙塔合一”技術(shù)的工程有：天津軍糧城電廠2×300MW機(jī)組、江蘇徐州發(fā)電有限公司（2×1000MW）機(jī)組。
在德國(guó)采用冷卻塔排煙的工程機(jī)組單機(jī)容量從300MW、500MW、600MW、800MW、900MW到1000MW均有應(yīng)用。正在建設(shè)的2×1120MW機(jī)組也將于2009年建成。
國(guó)內(nèi)大機(jī)組、超大機(jī)組采用冷卻塔排煙技術(shù)的玻璃鋼煙道研究也在進(jìn)行中。玻璃鋼煙道的直徑將會(huì)達(dá)到8.5m、跨度達(dá)到50m左右，煙道的工作溫度也將適應(yīng)更高的要求。同時(shí)，玻璃鋼煙道的經(jīng)濟(jì)性也將是令人關(guān)注的。
對(duì)應(yīng)用玻璃鋼煙道的建議
對(duì)玻璃鋼煙道的應(yīng)用，必須遵循有序競(jìng)爭(zhēng)的原則，同時(shí)必須嚴(yán)把原材料關(guān)，積極進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、降低成本，并提高質(zhì)量、減少隨意性。有關(guān)部門(mén)也應(yīng)積極制訂相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，保證文明生產(chǎn)。
