FRP煙囪內(nèi)套筒炫彩以及制作(防腐蝕技術(shù)開發(fā)中心)-20130613D

整體FRP煙囪華東理工大學(xué)防腐蝕技術(shù)中心濕煙氣煙囪防腐技術(shù)防腐蝕技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)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(jī)組排放的是未經(jīng)脫硫的煙氣，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在125℃左右（出現(xiàn)事故時(shí)的短期煙氣溫度則可達(dá)150℃～180℃）。在此條件下，煙囪內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對煙囪內(nèi)壁材料不直接產(chǎn)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(jīng)煙氣換熱器加熱升溫，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在50±5℃，煙囪內(nèi)壁有嚴(yán)重結(jié)露，沿筒壁有結(jié)露所產(chǎn)生的酸液流淌。酸液的溫度在40℃～80℃時(shí)，對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強(qiáng)。以鋼材為例，40℃～80℃時(shí)的腐蝕速度比在其它溫度時(shí)高出約3～8倍

。濕法脫硫后，當(dāng)脫硫效率達(dá)到理論設(shè)計(jì)值95%時(shí)，煙囪內(nèi)壁的酸性冷凝液的PH值為1.9～2.2，屬于強(qiáng)酸性狀態(tài)。濕煙囪工況條件當(dāng)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(qiáng)度的玻璃纖維和樹脂復(fù)合而成的新型復(fù)合材料，玻璃纖維提供

FRP的強(qiáng)度和剛性，樹脂提供

FRP的耐化學(xué)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(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時(shí)高溫?zé)g、強(qiáng)度和形狀可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。成型后的玻璃鋼結(jié)構(gòu)層抗拉強(qiáng)度與普通鋼材相當(dāng)，但其容重僅為鋼材的

1/4~1/5.由整體纏繞成型工藝生產(chǎn)的FRP內(nèi)筒能夠自承重，具備比耐硫酸露點(diǎn)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(yùn)行條件。當(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:玻璃鋼FRP復(fù)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(gòu)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(bǔ)的特性。因此，鈦在酸性、堿性、中性鹽水溶液中和氧化性介質(zhì)中具有很好的穩(wěn)定性，比現(xiàn)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(rèn)識到這層氧化膜被破壞后，若不存在修復(fù)的環(huán)境介質(zhì)，這時(shí)鈦的腐蝕速度比鐵還大。當(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:鈦材煙囪鈦的耐蝕介質(zhì)是指那些能使鈦的鈍化膜處于穩(wěn)定狀態(tài)的介質(zhì)，這些介質(zhì)屬于氧化性，中性，弱還原性。鈦的不耐蝕介質(zhì)是指使其鈍化膜遭到破壞的介質(zhì)，這些介質(zhì)是強(qiáng)還原劑和無水強(qiáng)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(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:鈦材煙囪塊材內(nèi)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(nèi)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(nèi)襯和保溫層結(jié)構(gòu)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(nèi)筒內(nèi)側(cè)內(nèi)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(nèi)筒結(jié)構(gòu)的腐蝕。當(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:塊材內(nèi)襯煙囪玻璃磚內(nèi)襯系統(tǒng)是由基層、玻璃磚、粘結(jié)料三部分構(gòu)成，形成了一個(gè)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(diǎn)外，粘結(jié)料的防腐，耐久性是最為重要的，粘結(jié)料是連接基層及磚與磚之間的關(guān)鍵材料，它的老化，開裂，都將直接影響到整體內(nèi)襯系統(tǒng)的防腐性能；當(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:塊材內(nèi)襯煙囪涂料內(nèi)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(diǎn)是施工方便工期較短，成本較低；缺點(diǎn)是：使用壽命較短、維護(hù)費(fèi)用高、對電廠生產(chǎn)易造成不可估算的損失。當(dāng)前煙囪采用的主要防腐蝕措施:涂料內(nèi)襯

耐腐優(yōu)異的耐腐蝕性能，對煙氣中含的HCL,H2SO4等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕抵抗性能非常良好，比鎳合金（如C-276）耐化學(xué)腐蝕性更好。高性能輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫，抗循環(huán)疲勞性能高，適合復(fù)雜工況條件。阻燃煙囪材料具有阻燃（自熄性），氧指數(shù)達(dá)到32。免維護(hù)長時(shí)間不用維護(hù)，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(yùn)行下對煙囪內(nèi)壁的磨損。絕熱材料導(dǎo)熱系數(shù)低，絕熱性好，無需另設(shè)保溫層。15000101001500BTU-in/hr-ft2-oF1.51157.51.1FRP材料優(yōu)勢—熱傳導(dǎo)系數(shù)230°C190°C220°C95°C氣體230°C空氣25°C12厚度

6.5mm

12mm玻璃鋼設(shè)備的溫度會(huì)隨著厚度而下降，這為玻璃鋼的隔熱保溫應(yīng)用創(chuàng)造了條件。FRP材料的優(yōu)勢－－絕熱性好斷裂時(shí)振動(dòng)次數(shù)

材料 30%斷裂應(yīng)力10%斷裂應(yīng)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(xué)比較序號項(xiàng)目玻璃鋼內(nèi)筒鈦合金復(fù)合鋼板內(nèi)筒噴涂和貼磚防腐1耐腐性能優(yōu)良,無腐蝕薄弱點(diǎn)優(yōu)良,但焊縫區(qū)域易產(chǎn)生腐蝕好2絕熱性好,不需要保溫層差,需要保溫層—3可設(shè)計(jì)性好,可據(jù)根需求定制產(chǎn)品一般,對復(fù)雜形狀難制作—4施工周期短長長5建造成本中高低6質(zhì)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(hù)成本無一般高9使用壽命長一般短10制約因素?zé)o建造費(fèi)用高，原材料緊缺質(zhì)量難控制，易出現(xiàn)滲漏，維護(hù)復(fù)雜11運(yùn)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(xiàng)

目FRP玻璃鋼內(nèi)筒鈦板塊材內(nèi)襯涂料類內(nèi)襯優(yōu)

點(diǎn)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(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、環(huán)境要求高價(jià)格較貴、施工難度較大，不耐高溫濕氯氣，焊縫復(fù)雜，維修難施工要求高，易出現(xiàn)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(jià)格2700元/m2左右4500元/m2左右進(jìn)口磚2200元/㎡，國產(chǎn)磚1400元/㎡。500~700元/m2左右防腐性能好，使用壽命可達(dá)20年以上，無需維護(hù)，既經(jīng)濟(jì)又可靠。焊縫區(qū)域易產(chǎn)生腐蝕，造價(jià)較高，5年就需對焊縫腐蝕點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)質(zhì)量難控制，易出現(xiàn)滲漏，維護(hù)復(fù)雜，兩三年就需要檢修維護(hù)FRP內(nèi)筒鈦復(fù)合鋼板內(nèi)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(nèi)筒應(yīng)用與趨勢國外在FGD領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用二十多年，已形成相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)大型火電廠也正在對FRP煙囪進(jìn)行研究、開發(fā)和應(yīng)用，但目前還沒有案例。是一種可靠、安全、經(jīng)濟(jì)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(nèi)筒制造樹脂選擇為保證內(nèi)筒使用的安全性能，F(xiàn)RP內(nèi)筒基體材料采用阻燃型乙烯基酯樹脂；現(xiàn)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(biāo)—氧指數(shù)達(dá)30以上，樹脂在溶劑，化學(xué)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(qiáng)度和韌性的極佳保留性。被廣泛應(yīng)用在煙囪和煙囪內(nèi)襯層中，特別是在濕法脫硫FRP煙囪內(nèi)筒的應(yīng)用中更具優(yōu)越性，由于其高耐腐、高耐熱和高強(qiáng)度的綜合特性，在200~210度高溫條件下不會(huì)降低其機(jī)械強(qiáng)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(hù)層內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)層主要提供煙囪的耐腐、抗?jié)B、釋放靜電功能。內(nèi)襯層主要作用承受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和各種外載荷。保證制品的力學(xué)機(jī)械性能滿足要求結(jié)構(gòu)層主要作用是保護(hù)煙囪外表不受光氧及氣候老化外防護(hù)層筒壁結(jié)構(gòu)FRP煙囪相關(guān)設(shè)計(jì)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(jìn)行玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮煙氣運(yùn)行的流速、溫度、磨損和化學(xué)腐蝕介質(zhì)等因素的影響。當(dāng)煙氣流速超過31m/s時(shí)，應(yīng)在拐角以及突變部位的樹脂中添加耐磨填料。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及承載力計(jì)算時(shí)，不考慮筒壁防腐蝕內(nèi)層的厚度和外表層厚度，但應(yīng)考慮其重量影響。FRP煙囪相關(guān)設(shè)計(jì)要求防腐蝕內(nèi)層由富樹脂層和次內(nèi)層組成：富樹脂層厚度應(yīng)不小于0.25mm，宜采用玻璃纖維表面氈，其樹脂含量應(yīng)不小于85%，也可選用有機(jī)合成纖維材料；次內(nèi)層應(yīng)采用玻璃纖維短切氈或噴射紗，其厚度應(yīng)不小于2mm，樹脂含量應(yīng)不小于70%。FRP煙囪相關(guān)設(shè)計(jì)要求當(dāng)內(nèi)層需要進(jìn)行防靜電處理時(shí)，可采用導(dǎo)電碳纖維氈或?qū)щ娞继盍系膬?nèi)表面，其內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jì)算確定。3外表面層由無空氣阻聚的樹脂組成。當(dāng)玻璃鋼煙囪暴露在室外時(shí)，外表面層應(yīng)添加紫外線吸收劑，外表面層厚度應(yīng)不小于0.5mm。FRP煙囪相關(guān)設(shè)計(jì)要求1、各分段內(nèi)襯的直徑誤差應(yīng)小于直徑的1%；2、個(gè)分段內(nèi)襯的高度正負(fù)誤差不超過本段高度的0.5，且不應(yīng)超過13mm；3、各分段內(nèi)襯的厚度誤差應(yīng)不超過內(nèi)襯厚度的-10%至+20%，或重量誤差應(yīng)控制在-5%至+10%之間。FRP煙囪相關(guān)設(shè)計(jì)要求保證施工環(huán)境條件滿足要求，可以有效控制施工質(zhì)量現(xiàn)場制作移動(dòng)式廠房移動(dòng)式廠房施工現(xiàn)場臥式纏繞工藝臥式纏繞成型施工作業(yè)脫模過程現(xiàn)場立式纏繞工藝現(xiàn)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(yàn)煙囪的生產(chǎn)過程為典型的特殊生產(chǎn)過程,在生產(chǎn)過程中依據(jù)工藝要求的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法對各個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)進(jìn)行有效控制。檢驗(yàn)制度采用自檢、巡檢和專檢的三級檢驗(yàn)制度。外方工程技術(shù)人員對制作、安裝進(jìn)行全過程監(jiān)造，對質(zhì)量進(jìn)行有效控制序號內(nèi)容1原材料驗(yàn)收2模具的驗(yàn)收3內(nèi)襯層的驗(yàn)收4結(jié)構(gòu)層的驗(yàn)收5防老化層的驗(yàn)收6接縫的驗(yàn)收7接管的驗(yàn)收8尺寸驗(yàn)收質(zhì)量控制點(diǎn)質(zhì)量檢驗(yàn)及控制性能試驗(yàn)室外觀檢查層間剪切強(qiáng)度軸向拉伸模量巴氏硬度軸向拉伸強(qiáng)度環(huán)向拉伸模量環(huán)向拉伸強(qiáng)度樹脂含量幾何尺寸質(zhì)量檢驗(yàn)內(nèi)容質(zhì)量檢驗(yàn)及控制煙囪結(jié)構(gòu)形式：分段懸掛支撐結(jié)構(gòu)。各段間設(shè)置膨脹節(jié)。各段設(shè)有承重鋼平臺(tái)和導(dǎo)向止晃裝置，每段由長多個(gè)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(jié)構(gòu)使內(nèi)筒在一定溫度范圍內(nèi)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(shè)計(jì)中，采用有限元仿真分析軟件進(jìn)行分析、校核，通過對煙囪載荷、選擇的材料性能以及設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)鋪層強(qiáng)度來進(jìn)行有限元分析，校核煙囪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否安全FEA有限元仿真分析建模和試驗(yàn)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(yùn)時(shí)間：1995年

工程案例美國印第安納州

胡斯?fàn)柲茉措姀S脫硫煙囪

HoosierEnergy

直徑9米，高度200米

投運(yùn)時(shí)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(yùn)時(shí)間：1989年

項(xiàng)目地點(diǎn)數(shù)量直徑-米高度-米客戶新疆阜康市13.2120五鑫銅業(yè)有限責(zé)任公