復合材料在電力行業(yè)煙氣脫硫中的應用
玻璃鋼復合材料是電廠某些設備的最佳選材
煙氣脫硫是當今燃煤電廠控制SO2排放的主要措施，而濕式石灰石洗滌法是當前世界各國應用最多和最為成熟的工藝，也是我國火電廠煙氣脫硫的主導工藝。由于脫硫系統(tǒng)滌液中含有H2SO4、HCI、HF等腐蝕性物質，pH值可到1，并含20%左右的固形物，因此脫硫設備的選材要求很高。
玻璃鋼復合材料具有耐化學腐蝕性強、使用壽命長、輕質、熱率導低、強度高、可承受高的熱應力等優(yōu)點,已成為燃煤電廠煙氣脫硫排煙冷卻塔煙道、噴淋管、除霧器、漿液管道等設備的最佳選材。
排煙冷卻塔玻璃鋼煙道的應用
1.排煙冷卻塔的主要特點
“煙塔合一”技術是將火電廠煙囪和自然通風冷卻塔合二為一，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。目前在國內(nèi)開始建設的排煙冷卻塔采用的大直徑、大跨度煙道和濕煙囪的內(nèi)筒成為玻璃鋼復合材料在電廠應用的新領域。
國外從上世紀70年代就開始研究此項技術，1982年8月在德國Volkingen電站第一次將冷卻塔排放脫硫煙氣應用于實際工程。經(jīng)過30多年的實踐，通過不斷的試驗、研究、分析和改進，在德國等國家脫硫改造和新建火電廠中，“煙塔合一”技術已經(jīng)廣泛應用，成為沒有煙囪的火電廠。
利用冷卻塔排放煙氣，脫硫后的凈煙氣無需再加熱，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、運行和維護費用。此外，一些城市周邊電廠由于煙囪超過限高要求，則可以通過采用新的排煙技術來達到特殊的外部要求和環(huán)境要求，這些，都為“煙塔合一”技術在我國的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。
2.國外排煙冷卻塔技術現(xiàn)狀
目前，國外已建成30座以上采用冷卻塔排煙技術的冷卻塔，單機容量已達到了1000MW。
3.排煙冷卻塔在國內(nèi)的應用
在國內(nèi)，北京國電華北電力工程有限公司、武漢理工大學積極跟蹤國外排煙冷卻塔的技術發(fā)展，研究冷卻塔排煙技術已有10多年。特別是近幾年，設計院、高校、科研和生產(chǎn)單位密切合作，開展了對冷卻塔排煙技術相關課題的自主創(chuàng)新和技術攻關工作，取得了突破性進展。
（1）華能北京高碑店工程
目前，利用冷卻塔排煙技術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月底投入運行。
（2）國內(nèi)首座自主設計建造的“煙塔合一”電廠。
三河電廠二期工程兩座2×300MW的機組120m高，淋水面積為4500m2的排煙冷卻塔是由北京國電華北電力工程有限公司國內(nèi)首座完全自主設計的排煙冷卻塔。該工程已于2007年10月投入商業(yè)運行。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)約建設投資約2000萬元；每年可節(jié)約運行成本450~750萬元，經(jīng)濟效益顯著。
4.三河電廠玻璃鋼煙道的設計基本條件
本工程利用冷卻塔排煙，煙氣排放不設置旁路煙道。
煙道設計工作溫度：-30℃~65℃。
正常排煙溫度：50℃左右。
煙氣流速：~20m/s。
煙道高度：進冷卻塔處中心標高約39.0m、約1%坡度坡向吸收塔。
玻璃鋼煙道結構設計正常使用年限30年。
介質：pH－值可到1，且含有殘余的SO2，HCL和Nxx，會對管道的內(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，主要取決于樹脂。隨著合成技術的不斷進步，樹脂的性能也在不斷提高，尤其在20世紀６０年代乙烯基酯樹脂誕生，進一步提高了玻璃鋼的耐腐蝕性、物理性能以及耐熱性。
樹脂：乙烯基酯樹脂
增強材料：ECRCE－GlassofChemi鄄calResistance)是耐化學侵蝕無堿玻璃的
簡稱。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玻璃具有更強的耐酸、耐
堿、耐溫、耐應力腐蝕性。
6.三河電廠工程玻璃鋼煙道現(xiàn)場制作工程進度
2006年10月19日該工程開始進行排煙冷卻塔玻璃鋼煙道的現(xiàn)場制作，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.復合材料大型結構的制備工藝
玻璃鋼煙囪內(nèi)襯的應用
濕法煙氣脫硫后，由于煙氣成分的巨大改變，煙氣的空氣動力學特性、對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，但是煙氣進入煙囪的溫度高達130℃～180℃，只會在煙囪的上關產(chǎn)生少量的煙氣結露現(xiàn)象，對煙囪內(nèi)壁帶來腐蝕問題。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的煙囪內(nèi)壁嚴重腐蝕問題，需要對煙囪進行特殊防腐處理。主要的防腐方式有：鋼煙囪內(nèi)壁襯復合鈦合金板、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際應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WFGD的煙囪內(nèi)襯90%由玻璃鋼制作。
國內(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。其設計基本條件為：
基本風壓：0.45kN/m2。
設計地震烈度：7度，設計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160℃。
設計煤種含硫量：1.32%，校核煤種含硫量：1.82%。
玻璃鋼內(nèi)筒設計使用年限35年。
使用玻璃鋼煙道前景展望
國務院2007年5月23日印發(fā)了國家發(fā)展改革委會同有關部門制定的“節(jié)能減排綜合性工作方案”，明確了2010年中國實現(xiàn)節(jié)能減排的目標任務和總體
要求。明確指出“十一五”期間，中國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2549萬噸減少到2295萬噸。
目前，燃煤電廠二氧化硫排放量已達到總排放量的50%以上。
為了減少二氧化硫排放，我國將大力推動燃煤電廠二氧化硫治理。“十一五”期間投運脫硫機組3.55億千瓦，其中，新建燃煤電廠同步投運脫硫機組1.67億千瓦，形成削減二氧化硫能力590萬噸。今年現(xiàn)有燃煤電廠投運脫硫設施3500萬千瓦，形成削減二氧化硫能力123萬噸。到2010年，具有占燃煤機組總容量的比例將由2005年的13.5%，提高到60%左右。
目前，國內(nèi)正在建設的采用“煙塔合一”技術的工程有：大唐哈爾濱熱電廠2×300MW機組、大唐錦州熱電廠2×300MW機組、國電天津津能熱電廠2×300MW機組。
國內(nèi)正在進行方案設計，擬采用“煙塔合一”技術的工程有：天津軍糧城電廠2×300MW機組、江蘇徐州發(fā)電有限公司（2×1000MW）機組。
在德國采用冷卻塔排煙的工程機組單機容量從300MW、500MW、600MW、800MW、900MW到1000MW均有應用。正在建設的2×1120MW機組也將于2009年建成。
國內(nèi)大機組、超大機組采用冷卻塔排煙技術的玻璃鋼煙道研究也在進行中。玻璃鋼煙道的直徑將會達到8.5m、跨度達到50m左右，煙道的工作溫度也將適應更高的要求。同時，玻璃鋼煙道的經(jīng)濟性也將是令人關注的。
對應用玻璃鋼煙道的建議
對玻璃鋼煙道的應用，必須遵循有序競爭的原則，同時必須嚴把原材料關，積極進行技術創(chuàng)新、降低成本，并提高質量、減少隨意性。有關部門也應積極制訂相關的標準，保證文明生產(chǎn)。
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