FRP烟囱内套筒炫彩以及制作(防腐蚀技术开发中心)-20130613D

整体FRP烟囱华东理工大学防腐蚀技术中心湿烟气烟囱防腐技术防腐蚀技术应用领域

离子膜烧碱制浆造纸电力化工有色冶炼水处理环保纯水、食品

湿法脱硫前，燃煤机组排放的是未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在125℃左右（出现事故时的短期烟气温度则可达150℃～180℃）。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀。湿烟囱工况条件

加装湿法脱硫装置后，排放的湿烟气。如果未经烟气换热器加热升温，进入烟囱的烟气温度在50±5℃，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露所产生的酸液流淌。酸液的温度在40℃～80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40℃～80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3～8倍

。湿法脱硫后，当脱硫效率达到理论设计值95%时，烟囱内壁的酸性冷凝液的PH值为1.9～2.2，属于强酸性状态。湿烟囱工况条件当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:玻璃钢FRP玻璃钢(FiberglassReinforcedPlastic)，是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成的新型复合材料，玻璃纤维提供

FRP的强度和刚性，树脂提供

FRP的耐化学性和韧性。玻璃钢集中了玻璃纤维和合成树脂的特性，具有质量轻、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。成型后的玻璃钢结构层抗拉强度与普通钢材相当，但其容重仅为钢材的

1/4~1/5.由整体缠绕成型工艺生产的FRP内筒能够自承重，具备比耐硫酸露点钢更加优异耐酸防腐性能，可以取消保温层，特别适合燃煤电厂脱硫不加GGH的湿烟囱运行条件。当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:玻璃钢FRP复合钛材烟囱：钛是一种很耐腐蚀的材料，这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜，钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成，在许多环境中是很稳定的，并且一旦局部破坏还具有瞬间再修补的特性。因此，钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好，甚至可与铂比美。但也必须认识到这层氧化膜被破坏后，若不存在修复的环境介质，这时钛的腐蚀速度比铁还大。当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:钛材烟囱钛的耐蚀介质是指那些能使钛的钝化膜处于稳定状态的介质，这些介质属于氧化性，中性，弱还原性。钛的不耐蚀介质是指使其钝化膜遭到破坏的介质，这些介质是强还原剂和无水强氧化剂。主要有氢氟酸，氟硅酸，含氟化合物溶液，大于3%的盐酸，大于5%的硫酸，草酸，磷酸，干氯气，发烟硝酸等。由于这些溶液溶解钛表面氧化膜，所以钛被腐蚀。当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:钛材烟囱块材内衬烟囱主要是指玻化砖、耐酸砖以及泡沫玻璃砖等砌筑成型的内衬。如采用发泡耐酸玻璃砖作为烟囱的材料用于脱硫电厂烟囱，发泡耐酸玻璃砖具有耐腐蚀和保温的双重性能，使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。发泡耐酸玻璃砖由专用的粘合材料直接粘贴于钢排烟内筒内侧内表面，并且由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝。阻断了烟气对烟囱内筒结构的腐蚀。当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:块材内衬烟囱玻璃砖内衬系统是由基层、玻璃砖、粘结料三部分构成，形成了一个完整的隔热、防腐体系，缺一不可，除了玻璃砖本身的防腐、隔热、低膨胀率等优点外，粘结料的防腐，耐久性是最为重要的，粘结料是连接基层及砖与砖之间的关键材料，它的老化，开裂，都将直接影响到整体内衬系统的防腐性能；当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:块材内衬烟囱涂料内衬主要是指玻璃鳞片胶泥、OM涂料等成膜较薄，依靠涂刷、滚涂成型的涂层，其主要优点是施工方便工期较短，成本较低；缺点是：使用寿命较短、维护费用高、对电厂生产易造成不可估算的损失。当前烟囱采用的主要防腐蚀措施:涂料内衬

耐腐优异的耐腐蚀性能，对烟气中含的HCL,H2SO4等化学物质的腐蚀抵抗性能非常良好，比镍合金（如C-276）耐化学腐蚀性更好。高性能轻质、高强、耐高温，抗循环疲劳性能高，适合复杂工况条件。阻燃烟囱材料具有阻燃（自熄性），氧指数达到32。免维护长时间不用维护，使用寿命长，更长的使用寿命意味着替换成本更低。耐磨可以抵抗带颗粒烟气高速运行下对烟囱内壁的磨损。绝热材料导热系数低，绝热性好，无需另设保温层。15000101001500BTU-in/hr-ft2-ºF1.51157.51.1FRP材料优势—热传导系数230°C190°C220°C95°C气体230°C空气25°C12厚度

6.5mm

12mm玻璃钢设备的温度会随着厚度而下降，这为玻璃钢的隔热保温应用创造了条件。FRP材料的优势－－绝热性好断裂时振动次数

材料 30%断裂应力10%断裂应力

FRP* 5,000 >100,000317L 200 4000C-276 200 5000*环氧乙烯基酯树脂玻璃钢FRP材料的优势－－抗疲劳性：玻璃钢对金属

材料 硫酸 盐酸 氯化盐环氧乙烯基树脂100℃ 100℃ 100℃ 30%浓度5%浓度 所有浓度Steel317L不锈钢 25℃NR NR 5%浓度 不推荐 不推荐 C-276合金 95℃82℃ 65℃ 30%浓度5%浓度(低pH值)2％浓度FRP材料的优势－－

FRP与不锈钢和C-276的耐化学比较序号项目玻璃钢内筒钛合金复合钢板内筒喷涂和贴砖防腐1耐腐性能优良,无腐蚀薄弱点优良,但焊缝区域易产生腐蚀好2绝热性好,不需要保温层差,需要保温层—3可设计性好,可据根需求定制产品一般,对复杂形状难制作—4施工周期短长长5建造成本中高低6质量控制易难程度容易一般难,粘贴量大且高空作业，监理措施很难到位8维护成本无一般高9使用寿命长一般短10制约因素无建造费用高，原材料紧缺质量难控制，易出现渗漏，维护复杂11运行可靠性高一般不高FRP烟囱与其它防腐形式的综合性能比较

项

目FRP玻璃钢内筒钛板块材内衬涂料类内衬优

点有较好的耐腐蚀、耐磨、耐漏性（抗渗性）以及优异抗疲劳性能，使用寿命长防腐、耐温、耐磨抗冲刷性能都非常好，使用寿命长防腐和保温性能综合效果好施工比较简单，重量轻缺

点结构设计复杂、环境要求高价格较贵、施工难度较大，不耐高温湿氯气，焊缝复杂，维修难施工要求高，易出现表层爆裂剥蚀、材料市场较乱对施工湿度、温度、基体要求较高，易开裂脱落耐温性能200~210℃320℃使用寿命≥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天左右材料价格2700元/m2左右4500元/m2左右进口砖2200元/㎡，国产砖1400元/㎡。500~700元/m2左右防腐性能好，使用寿命可达20年以上，无需维护，既经济又可靠。焊缝区域易产生腐蚀，造价较高，5年就需对焊缝腐蚀点进行维护质量难控制，易出现渗漏，维护复杂，两三年就需要检修维护FRP内筒钛复合钢板内筒衬砖防腐烟囱防腐烟囱防腐方案综合竞争力比较FRP烟囱内筒应用与趋势国外在FGD领域已经成功应用二十多年，已形成相关的规范和标准。国内大型火电厂也正在对FRP烟囱进行研究、开发和应用，但目前还没有案例。是一种可靠、安全、经济的防腐措施。是电厂湿法脱硫后烟囱防腐的最佳解决方案将成为电厂湿法脱硫后烟囱防腐的主流FRP烟囱内筒制造树脂选择为保证内筒使用的安全性能，FRP内筒基体材料采用阻燃型乙烯基酯树脂；现用FRP玻璃钢烟囱树脂是具有阻燃功能的一种乙烯基树脂，树脂中含有溴化环氧骨架，予树脂以阻燃性，阻燃性能指标—氧指数达30以上，树脂在溶剂，化学品及氧化性酸等混合环境下的特殊耐腐蚀性以及高温下强度和韧性的极佳保留性。被广泛应用在烟囱和烟囱内衬层中，特别是在湿法脱硫FRP烟囱内筒的应用中更具优越性，由于其高耐腐、高耐热和高强度的综合特性，在200~210度高温条件下不会降低其机械强度。阻燃乙烯基酯树脂和普通不饱和树脂的施工效果比较外防护层内衬层结构层主要提供烟囱的耐腐、抗渗、释放静电功能。内衬层主要作用承受压应力、拉应力和各种外载荷。保证制品的力学机械性能满足要求结构层主要作用是保护烟囱外表不受光氧及气候老化外防护层筒壁结构FRP烟囱相关设计要求1自立式玻璃钢烟囱的高度不宜超过30m,且其高径比(H/D)不宜大于10;2拉索式玻璃钢烟囱的高度不宜超过45m,且其高径比(H/D)不宜大于20;3塔架式、套筒式或多管式玻璃钢烟囱，其跨径比（L/D）不宜大于10。在进行玻璃钢烟囱的设计时，应考虑烟气运行的流速、温度、磨损和化学腐蚀介质等因素的影响。当烟气流速超过31m/s时，应在拐角以及突变部位的树脂中添加耐磨填料。结构强度及承载力计算时，不考虑筒壁防腐蚀内层的厚度和外表层厚度，但应考虑其重量影响。FRP烟囱相关设计要求防腐蚀内层由富树脂层和次内层组成：富树脂层厚度应不小于0.25mm，宜采用玻璃纤维表面毡，其树脂含量应不小于85%，也可选用有机合成纤维材料；次内层应采用玻璃纤维短切毡或喷射纱，其厚度应不小于2mm，树脂含量应不小于70%。FRP烟囱相关设计要求当内层需要进行防静电处理时，可采用导电碳纤维毡或导电碳填料的内表面，其内表面的连续表面电阻率不大于1.0*106Ω，静电释放装置的对地电阻不大于25Ω；结构层由玻璃纤维连续纱或玻璃纤维织物浸渍树脂缠绕成型，其树脂含量为35±5%，厚度由计算确定。3外表面层由无空气阻聚的树脂组成。当玻璃钢烟囱暴露在室外时，外表面层应添加紫外线吸收剂，外表面层厚度应不小于0.5mm。FRP烟囱相关设计要求1、各分段内衬的直径误差应小于直径的1%；2、个分段内衬的高度正负误差不超过本段高度的0.5，且不应超过13mm；3、各分段内衬的厚度误差应不超过内衬厚度的-10%至+20%，或重量误差应控制在-5%至+10%之间。FRP烟囱相关设计要求保证施工环境条件满足要求，可以有效控制施工质量现场制作移动式厂房移动式厂房施工现场卧式缠绕工艺卧式缠绕成型施工作业脱模过程现场立式缠绕工艺现场立式缠绕施工作业脱模过程烟囱筒节修整处理筒节成品过程检验烟囱的生产过程为典型的特殊生产过程,在生产过程中依据工艺要求的检验标准和检验方法对各个质量控制点进行有效控制。检验制度采用自检、巡检和专检的三级检验制度。外方工程技术人员对制作、安装进行全过程监造，对质量进行有效控制序号内容1原材料验收2模具的验收3内衬层的验收4结构层的验收5防老化层的验收6接缝的验收7接管的验收8尺寸验收质量控制点质量检验及控制性能试验室外观检查层间剪切强度轴向拉伸模量巴氏硬度轴向拉伸强度环向拉伸模量环向拉伸强度树脂含量几何尺寸质量检验内容质量检验及控制烟囱结构形式：分段悬挂支撑结构。各段间设置膨胀节。各段设有承重钢平台和导向止晃装置，每段由长多个筒节连接，连接方式为承插式/对接式。安装方法：倒装法。FRP烟囟安装倒装法安装过程悬挂式支撑结构使内筒在一定温度范围内膨胀和收缩，采用VITON材料其抗老化寿命25年以上。膨胀节柔性止晃装置在烟囱设计中，采用有限元仿真分析软件进行分析、校核，通过对烟囱载荷、选择的材料性能以及设计的结构铺层强度来进行有限元分析，校核烟囱的结构设计是否安全FEA有限元仿真分析建模和试验美国宾夕法尼亚州

约克黑电厂脱硫烟囱

YorkHaven

直径9.2米，高度200米

投运时间：1995年

工程案例美国印第安纳州

胡斯尔能源电厂脱硫烟囱

HoosierEnergy

直径9米，高度200米

投运时间：1990年

美国弗吉尼亚州

切斯特菲尔德电厂Chesterfield脱硫烟囱

直径6.8米，高度180米

投运时间：1989年

项目地点数量直径-米高度-米客户新疆阜康市13.2120五鑫铜业有限责任公