玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用研究

宋海峰，吕 铁，夏春波，王雪雪

（1中海油节能环保服务有限公司 天津 300000）

（2中海石油天野化工有限责任公司 内蒙古 呼和浩特 010000）

（3天津市北方人力资源管理顾问有限公司 天津 300000）

（4天津海赛纳米材料有限公司 天津 300000）

1 引言

煤炭资源是我国主要的工业及生活能源，而因煤炭燃烧不完全释放出的二氧化硫、一氧化碳等气体也是导致我国大气污染的重要因素。特别是在电力、钢铁、冶金、化工、玻璃等加工制造型企业，煤炭资源消耗量很大，煤炭燃烧以及其他矿物原料和硫成分较高的重油中，释放出的有毒气体，对环境造成严重污染，也是导致酸雨形成的主要因素。由于环境污染对经济及社会发展带来的制约影响日益明显，因此如何控制与降低有毒有害气体的产生、排放，最大限度的保护大气环境已迫在眉睫。

为了进一步加强环境保护，控制酸雨形成，国务院于1998年1月21日通过了《酸雨控制工和二氧化硫污染控制区划分方案》。该方案中将两项重点控制区域面积核定为109万KM2，占到了我国总国土面积的11.4%。具体的控制措施相继出台，实行两控区内所有工业企业的污染排放要采取分阶段控制办法。例如控制区内的电力企业，对于改扩建或新建电厂，燃煤含硫量超出1%的，必须增加专业的脱硫设施，以降低燃烧后的排硫量。对于原有的燃煤量超出1%的电厂，必须在2000年之前实行减排，并于2010年之前分批完成脱硫设施增设工程。

目前以煤炭为能源的电厂主要采取烟气脱硫的方法来控制废气中二氧化硫的含量。截止到现在，全球应用最广，技术最为成熟的工艺为湿式石灰石洗涤法。在我国，国家电力企业已经把湿式石灰石洗涤方法列为烟气脱硫的主要工艺方法。并将其纳入了国产化计划，预计今后几年中，湿式石灰石洗涤法将会在国家电力企业达到普及，届时脱硫设备的造价也会大幅下降。

2 湿法烟气脱硫工艺的选材

湿式脱硫工艺之所以能够起到较好的脱硫效果，关键在于其化学原理。即：煤炭燃烧的废气中含有大量的二氧化硫、三氧化硫、HF以及其他有毒气体，如果在高温条件下与带有一定的化学介质的水作用，会产生化学反应，生成硫酸盐、稀硫酸或者其他物质。在脱硫系统的洗涤液中会出现硫酸、盐酸、HF等，以及大约20%的固形物。倘若没有加设烟气再加热设备，那么在吸收塔的入口处，烟气所能达到的温度大约为160～180℃，并且会形成一个干、湿层，在吸收塔的出口位置烟气可达到的温度基本为55℃，为露点之下。所以，采取湿式脱硫工艺，必须对整个脱硫系统的材质严格要求，要符合耐高温、耐磨、耐腐蚀等特性。此外，脱硫系统运行时要与电站主机以及主炉保持同步，这就要求脱硫系统也要具有较高的可靠性。

现在乃至将来，全球脱硫工作者的工作重点都会紧紧围绕如何选择和增强脱硫设备材质。目前，世界各国由于对环境保护的具体要求、能源消耗指标及经济承受能力等各方面都存在差异，因此对于脱硫设备材质的选择也不尽相同。在美国，脱硫设备多采用镍基合金或者碳钢内覆高镍合金板，日本则较多采用碳钢内涂玻璃鳞片乙烯基酯树脂，而在德国脱硫设备材质则更多的是采用碳钢内衬橡胶和玻璃钢。

各国的电力、钢铁、冶金、化工等工业设计研究中心都在为寻求一种价格低廉、耐高温、耐腐蚀的脱硫材料。玻璃钢(FRP或GRP)作为一种玻璃纤维增强塑料早在上世纪七十年代就已经应用于烟气硫装置当中。

3 玻璃钢湿法烟气脱硫装置的突出特点

3.1 耐腐蚀性

玻璃钢为复合型工业原料，且在工业领域发现和应用较早。其性能相比其他材料来说较为明显。例如相比金属材料以及其它无机非金属材料而言，玻璃钢具有重量小、强度大、绝缘性好、能够在瞬间耐超高温、隔音效果强、导热慢、可防水、透电磁波、容易上色等特点。更重要的是玻璃钢具有耐腐蚀、耐油的特性。特别是在上世纪60年代，人们通过研究分离出了乙烯基酯树脂，这就使得玻璃钢的耐腐蚀性能得到了进一步的提高，并广泛应用于湿法脱硫装置当中，发挥了重要作用。

3.2 耐热性能

湿法脱硫系统在电厂的煤炭燃烧工艺中广泛应用。当煤炭资源被加热到高温1000℃后，废气中会含有大量的二氧化碳、水蒸气以及其他过热的酸气。燃烧产生的高温烟气首先会经过热交换器产生大量蒸气带动发电设备来进行发电，当烟气的温度下降到200℃左右时，会通过大型过滤装置将气体中含有的灰尘及其他污物取出，之后进入到集液器与吸收塔，随后温度会下降到大约80℃左右，经过烟道到达烟囱并排放到空气当中。在以上脱硫的系统装置中，必须要引起重视的是烟气在进口位置的温度高达160℃～180℃，所以，脱硫系统中的设备材料必须能够承受住高温，同时，在出口处的位置又降到了80℃，所以也要承受住高温急冷。为了满足以上材质要求，同时也要保证装置的使用寿命，价格昂贵的高镍合金等材料成为了人们选择的主要材料。而在湿法脱硫系统中，玻璃钢材质的出现替代了昂贵的高镍合金材料，并且脱硫效果良好，既节约了成本又起到了防止热震产生热破坏和分层的作用，因此应用空间更为广阔。

3.3 玻璃钢的价格优势

相关资料显示，玻璃钢材料的价格大约为高镍合金材料的三分之一。采用玻璃钢材料完成一座直径为4m的吸收塔总可比采用高镍合金材料节约一半的费用。此外，玻璃钢材料的耐化学腐蚀性能较高镍合金更为优越，且造价低，因此近年来，国外采用玻璃钢材质的湿法脱硫装置越来越多。据国外资料统计资料显示，玻璃钢已在湿法脱硫系统的以下方面获得了成功应用：

（1）吸收塔塔体；

（2）石灰溶解槽；

（3）集液器、除雾器；

（4）浆液输送管路；

（5）烟道；

（6）烟囱。

4 结语

4.1 玻璃钢相比较其他的脱硫材质而言在价格上具有相对优势。通过科学合理的研发设计、加工制造应用于湿法脱硫系统中，能够发挥很好的功能作用与结构作用，因此具有较高的经济价值和社会价值。

4.2 采用玻璃钢做烟囱及衬里会延长使用寿命，具有较高的可靠性及利用率，在国外玻璃钢应用于湿法烟气脱硫系统的成功案例很多。

4.3 采用酚醛环氧型乙烯基树脂制作的玻璃钢材质，抗震性能极高，可保证200℃高温热震下，起到防止热破坏与分层的作用。

4.4 玻璃钢为一种异性材料，之所以具有较为优良的性能关键在于其科学、合理的结构设计，特别是在选择要求以及生产工艺控制方面，要求极为严格。因此将玻璃钢应用于湿法脱硫系统，必须在材料选择以及工艺设计等方面进行专业性要求，充分发挥其优良特性。

[1]李娜.碳纤维导电玻璃钢阳极管的设计与制作[J].玻璃钢/复合材料，2016(05).

[2]李娜.玻璃钢在湿式静电除尘(雾)领域中的应用[J].玻璃钢/复合材料，2015(10).

[3]王天堂，武兵.氨法脱硫装置中的防腐蚀形式技术探讨[J].全面腐蚀控制，2014(09).

[4]武兵，王天堂，潘汉春，钱向东.湿式氨法脱硫装置中的防腐蚀形式[J].化肥设计，2014(04).

[5]田超凯.玻璃钢产品在电力行业的应用[J].纤维复合材料，2011(02).