vegf鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用研究(1)

VEGFVEGF 鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用 研究研究(1)(1) 摘要：本文简要介绍了高度耐腐蚀 VEGF 鳞片胶泥在烟 气脱硫装置中的应用。 关键词：玻璃鳞片胶泥烟气脱硫应用 1、前言 我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，大气污染属 煤烟型污染，粉尘、二氧化硫（SO2） 、氮氧化物（NOx）是 我国大气的主要污染物。在 20 世纪 50 年代的工业化初始 发展阶段，全国煤炭消耗量为 XX-10000 万吨，二氧化硫的 排放量为 50-200 万吨；在 60-70 年代的工业化第二阶段， 煤炭消耗量为 1000-45000 万吨，二氧化硫的排放量为 300- 700 万吨；自 1980 年代始在工业化第三阶段，煤炭年消耗 量达 80000 万吨，二氧化硫的排放量为 900-1500 万吨；同 时在燃煤过程中产生相当量的氮氧化物，如 XX 年我国燃煤 电厂的 NOx 的排放量达到 290 万吨。因此我国的能源结构 特点导致了较多的重腐蚀情况，形成了酸雨等污染情况， 尤其是燃煤电厂中，对于二氧化硫或氮氧化物的防治是势 在必行，目前国内外较为有效的手段是烟气脱硫 （FlueGasDesulfurization 简称“FGD” ） 。 烟气脱硫是当今燃煤电厂等控制二氧化硫排放的主要 措施。而湿法石灰石洗涤法是当今世界各国应用最多和最 成熟的工艺。国家电力公司已将湿式石灰石脱硫工艺确定 为火电厂烟气脱硫的主导工艺。根据有关资料介绍，自 1980 年代以来，仅向日本就进口或合作开始了近 10 套 FGD 装置，占中国进口 FGD 装置的 70%。但预计到 XX 年湿法脱 硫设备国产化率达 96%以上，到 XX 年，国产化率达 100%。 2、湿法烟气脱硫工艺的腐蚀情况 湿法脱硫工艺的基本原理是：烟气中的 SO2、SO3、HF 或其它有害化学成份在高温状态下与某些化学介质相遇， 并发生化学反应，产生稀硫酸、硫酸盐或其它化合物，烟 气温度也同时降低到露点以下，这就给脱硫装置带来了露 点腐蚀问题。 火电厂烟气中含有 SO2、NOx、HF、HCl 等气体。因此， 脱硫系统洗涤液中含有 H2SO4、HCl、HF 等溶液，且含有 20%左 右的固体物。烟气吸收塔入口温度可高达 160-180，且有 一定的干、湿界面；吸收塔出口烟温较低，为 45-55左右， 处于在露点以下。因此，湿法脱硫系统对材质的耐蚀、耐 磨、耐温要求极为严格；同时脱硫系统要求与电站主机、 主炉同步运行，因而对脱硫系统的可*性、利用率和使用寿 命要求也极高。 研究选择合适的耐腐蚀材质是各国长期努力的目标， 1980 年初，国内的电力、冶金研究设计部门为了克服湿气 脱硫系统中脱硫塔、烟道和烟囱及衬里的腐蚀，一直在寻 求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。而引起国内用户 广泛注意的是耐蚀鳞片胶泥的适用性，根据树脂基体基材 的不同，有二种可供选择：一种是环氧树脂鳞片胶泥，国 内有兰州化机设计院提供；另一种乙烯基酯树脂鳞片胶泥 （vinylesterglassflakemortar） ，简称为 VEGF 鳞片胶泥， 如上海富晨化工有限公司研发的 VEGF 高度耐蚀鳞片胶泥。 相对而言，后者的综合性能包括耐腐蚀性能和耐温性能均 优于前者，目前在日本、美国等国家均采用后者。 3、VEGF 鳞片胶泥的耐蚀机理 VEGF 鳞片胶泥具有优良的耐腐蚀性能，这主要是与胶 泥的组成有关。一般情况下，防腐蚀层的防蚀失效主要是 树脂基体受到腐蚀，基体树脂首先产生失重、变色等情况， 之后引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂等情况，最后导 致防腐蚀层失效，尤其后者，由于渗透等因素，加速了具 有腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。因此在选择具 有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时，应采取有效的措施来 减弱、减缓腐蚀介质或水蒸汽的渗透作用。而 VEGF 鳞片胶 泥比基体树脂能够提供更为有效的耐腐蚀性能，这主要是 因为 VEGF 玻璃鳞片能够有效的防止腐蚀介质或水蒸汽的物 理渗透。 31VEGF 鳞片胶泥具有较强的抗渗透性是与其的物料 组成有关，一般情况下，VEGF 鳞片胶泥含有 10%-40%片径 不等的玻璃鳞片，胶泥在施工完毕后，扁平型的玻璃鳞片 在树脂连续相中呈平行重叠排列，从而形成致密的防渗层 结构。如图所示，腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须 经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中， 腐蚀渗透的距离大大的延长，客观上相当于有效地增加了 防腐蚀层的厚度。同时，在无玻璃鳞片增强情况下，树脂 基体连续相中会存在大量的所谓的“缺陷” ，如微孔、气泡 及其它微缝等，这些缺陷的存在会加速或加快腐蚀介质的 渗透过程，因为一旦介质渗透到这些缺陷中，渗透的速度 在得到提高的同时，接触具有腐蚀性的介质的基体连续相 的面积也随之会加大，从而更加速了物理渗透和化学腐蚀 过程，而在 VEGF 玻璃鳞片胶泥中，由于平行排列的玻璃鳞 片能够有效的分割基体树脂连续相中的这些“缺陷” ，从而 能够有效的抑制腐蚀介质的渗透速度。 图 VEGF 鳞片胶泥示意图 另外，除了具有腐蚀性的化学介质渗透之外，还存在 着水蒸汽的渗透。通常情况下，高聚物材料的分子间距为 10?，而对于水蒸汽来说，只要高聚物材料的分子间距达到 3?，水蒸汽就能容易地透过高聚物的单分子层。若基础材 料是碳钢时，水蒸汽由于渗透而达到碳钢表面后，并在氧 气存在情况下，会由于电化学反应而生锈。VEGF 鳞片胶泥 在固化后，由于乙烯基酯树脂的高交联密度可以有效的减 弱水蒸汽和腐蚀性化学介质的渗透，并且如同上文中所述， VEGF 的独特结构更能达到防渗透或减渗的效果，经测定 VEGF 鳞片胶泥的水蒸汽扩散速率为10-6g/。 32 固化后的 VEGF 鳞片胶泥是一种复合材料，其 中基体树脂起粘结作用，这个过程主要是：具有高度活性 的不饱和双键的基体树脂通过交联，形成三维的体型结构， 期间线性的高分子形成网状的结构会导致化学体积的收缩； 同时，在这分子中的不饱和双键打开生成饱和单键时伴随 着分子体积的变化，有数据表明：液态树脂中 C=C 基团分 子体积在固化后会缩小 25%，这个树脂固化过程中分子自由 体积的变化，也是造成不饱和树脂（包括乙烯基酯树脂） 收缩的一个重要原因。而收缩会产生内应力，严重时会导 致微裂纹等的出现，并且残余内应力的存在会微裂纹的扩 展提供了潜在条件。因此在选择基体树脂时，应充分考虑 树脂在具有良好的耐腐蚀性能的同时，又要求树脂具有较 低的收缩率。由于加入了玻璃鳞片和其它填料等，VEGF 鳞 片胶泥的收缩率会大幅度降低。并且由于 VEGF 鳞片胶泥的 中玻璃鳞片的存在可以起到降低固化后的残余内应力的作 用。这是因为：在树脂基体中不规则分布的玻璃鳞片是一 具有较大比面积的分散体，在胶泥固化后，树脂由于固化 收缩而产生的界面收缩内应力可以被玻璃鳞