玻璃钢复合材料在湿法烟气脱硫系统中的应用

【摘 要】 简述了玻璃钢复合材料的特点，立足自身工程实践经验，介绍了玻璃钢复合材料在吸收塔、烟囱、烟道等湿法脱硫装置中的应用优势及工程案例，有利于推动玻璃钢复合材料在脱硫装置中的推广与应用。

【关键词】 玻璃钢 湿法烟气脱硫 吸收塔 烟囱

随着低碳经济社会的到来，节能材料研究和应用越来越受到社会关注。玻璃钢复合材料作为替代传统材料的新材料，其应用领域不断扩大。玻璃钢即玻璃纤维增强塑料（GRP或FRP-glass biber reinforced plastics），是当今用量最大的复合材料，占现代复合材料产量的90%以上。玻璃钢复合材料与金属材料及其它无机材料相比，具有重量轻、强度高、耐高温及耐腐蚀等特点，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。

山东中玻节能环保发展有限公司前身为山东中玻复合材料研究所，是山东省复合材料学会会员单位。致力于玻璃钢复合材料在环保行业的推广，在脱硫环保领域应用做了大力的研究及探索，取得了良好的效果，推进了玻璃钢复合材料在行业的应用。

湿法烟气脱硫（FGD）是当今电力、钢铁行业及其他燃煤锅炉控制二氧化硫排放的措施中应用最多、最成熟的工艺。但是湿法脱硫系统由于其工艺特点普遍存在腐蚀等问题，因此FGD系统对材质的耐腐蚀、耐磨、耐高温等性能要求很高。玻璃钢复合材料的优良性能使其在FGD系统中逐渐崭露头角。特别是20世纪70年代初期，随着酚醛环氧乙烯基酯树脂的开发及大直径玻璃钢缠绕技术的问世，玻璃钢复合材料在吸收塔、烟囱和烟道等脱硫装置得到广泛推广和应用。

1 吸收塔

吸收塔是湿法烟气脱硫（FGD）系统中用来脱除SO2的主要设备，是FGD系统的核心部分，在运行过程中会受到严重的腐蚀和冲刷。通常，吸收塔入口烟气温度可高达160～180℃，而出口烟温较低，为55℃左右，处于露点以下，燃煤烟气中所含的SO2、NOx、HCl、HF等气体与水反应易生成腐蚀性液体。

应用玻璃钢复合材料制造的吸收塔，耐腐蚀、强度高、重量轻、体积小、整体性强，并且运输、安装和维修都较方便。玻璃钢吸收塔的本身重量较轻，比重仅为1.5～2.0，是碳钢的1/4～1/5，施工周期短。塔体成型后，不存在因腐蚀穿透而造成的漏水、漏气的情况，使用寿命通常在20年以上。（见表1）

图1为公司在为莱芜钢铁集团有限公司某烟气脱硫工程制作并安装的直径9.2m，高32m的吸收塔，该塔采用全玻璃钢制作，投入运行一年多来运行良好，保证了烟气排放符合国家排放标准，且从未出现任何腐蚀、渗漏等问题。

2 烟囱

烟囱是FGD系统中的重要构筑物。根据相关标准及规范，其应满足结构设计基准期50年和工艺系统设计寿命30～35年的要求。虽然经过湿法脱硫后烟气中二氧化硫含量大大减少，但是烟气湿度增加，温度也降低，容易在烟囱内壁凝结成露，形成腐蚀性更强的稀硫酸液。脱硫烟囱防腐出现问题将会危及烟囱结构安全导致机组被迫停炉，从而对企业经济及社会经济效益造成严重损失。

实践表明，目前工程中常用的方案，如耐酸砖内衬改进型钢筋混凝土烟囱、砖内套筒烟囱、内壁附加防腐涂料、胶泥、块材或合金材料的钢内筒套烟囱等，这些方案有20%左右会出现开裂、冲刷、脱落或酸液渗漏等问题；个别工程投运2个月后即开始脱落，对钢内筒造成严重腐蚀；有的脱硫改造单筒烟囱工程项目投运后仅4个月，酸液就沿烟囱外筒壁渗漏。（见表2）

2.1 全玻璃钢烟囱

由于上述方法都难以完美解决湿烟囱的腐蚀问题，在目前新建的脱硫工程中烟囱多采用全玻璃钢制作，玻璃钢复合材料质量轻、强度高、耐化学腐蚀、绝缘隔热、耐瞬时高温烧蚀、强度和形状可设计性强等优点，使玻璃钢烟囱不仅能达到防腐耐温的效果，又便于制作、运输及安装。

近年来，湿法脱硫的“烟塔合一”技术在国内崭露头角。该技术在上个世纪八十年代初期由德国开发，目前已在国内的许多电厂投入使用，如辽宁大唐国际锦州热电厂、河北三河电厂、天津国电东北郊热电项目等新建机组均采用烟塔合一技术进行脱硫后实现低温烟气的排放。该技术对排烟冷却塔烟道选材提出更高的要求。

图2为我公司为某烟气脱硫工程的玻璃钢烟囱，该系统采用“烟塔合一”技术，烟囱直径3m，烟塔总高30m，烟囱与吸收塔以法兰对接。

2.2 烟囱内玻璃钢套筒

此外，为了弥补传统烟囱套筒内壁腐蚀严重、安全隐患大的缺陷，在旧烟囱改造工程中可采用玻璃钢套筒技术。玻璃钢套筒的设计、加工技术成熟，整体玻璃钢套筒的安装，与普通钢套筒没有本质上的区别，造价也仅是钢-钛复合结构的60%，具有良好的推广应用价值。

3 烟道

FGD系统中的烟道通常要求具有耐腐蚀、跨度大、直径大的特点，由于玻璃钢的可设计性非常强，通过合理的设计，玻璃钢烟囱可以较好地满足上述要求。其寿命长达30年，与火电厂的生命周期相吻合，避免了更换管材停产带来的经济损失和麻烦，也节省了防腐费用。同时，玻璃钢由于自身的比重较轻，支撑跨度较大，吊装成本也较低，以玻璃钢粘接方式对接，节省了施工费用。大型的玻璃钢烟道多采用方形，外用槽钢支撑加强，再用玻璃钢做防腐。（见图3）

4 喷淋管及循环管道

吸收塔中的喷淋层是吸收塔的重要组成部分，目前喷淋层中喷淋管的材料主要有两种：玻璃钢（FRP）和钢管内外衬橡胶。玻璃钢喷淋管由于在耐磨、耐腐蚀、机械强度、可设计性等方面的优势逐渐成为制作喷淋管的首选材料。

目前，FGD系统中脱硫剂的循环管道也普遍采用玻璃钢复合材料制作。（见图4、5）

5 其他设备

除上述设备外，湿法脱硫系统中的除雾器、储罐等都可由玻璃钢制作。

（1）除雾器：目前，我国火电厂湿法脱硫系统中用于制造除雾器的材料一般都采用PP塑料，该材料强度较低，耐温性差，且随着温度的升高，强度降低很快，正常室温下的强度仅为30MPa，只有玻璃钢的1/5。玻璃钢除雾器具有分离效率高、阻力降小、允许气流速度大、防堵功能强、安装面积小，运行经济，安全可靠，操作方便等特点。

（2）储液槽：湿法脱硫系统中所需的各种储液槽均可用玻璃钢复合材料制作，特别是大型氨法脱硫系统中的氨水罐的制作取得了很大的突破，目前已完成了直径32m，高10.5m共计8440m3的超大玻璃钢设备，解决了大型氨水脱硫系统氨液储量不足的问题。（见图6）

玻璃钢经过合理的设计、制造和安装，用于电厂湿法烟气脱硫系统的结构和整套装置中，具有明显的技术、经济和社会效益，使用寿命长，运行可靠。在国内，无论是发电还是钢铁行业在相当长的时间内都仍将以燃煤为主。每年都有大批燃煤火电机组投运，脱硫系统数量将进一步增加。因此，玻璃钢复合材料在脱硫系统中有巨大的发展空间。

但是，由于目前国内开发的树脂在性能、质量方面还存在不足，先进的树脂多依赖于进口，导致玻璃钢价格相对较高。因此，必须立足自主创新，加快自主研发的步伐，促进我国由复合材料大国向复合材料强国转化。