1前言

我國是一個能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主的國家，大氣污染屬煤煙型污染。在電力、金屬冶煉、玻璃及玻纖、化工等行業(yè)，由于燃煤、含硫較高的重油和礦物原料中本身含硫、氟化鈣等，煙氣中含有大量的二氧化硫、HF等有毒有害氣體，對大氣造成嚴(yán)重污染，是酸雨的主要成因。酸雨和二氧化硫污染造成農(nóng)作物、森林和人體健康等方面的經(jīng)濟損失嚴(yán)重，成為制約我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要因素。

為遏制酸雨污染的進(jìn)一步發(fā)展， 98年1月21 日國務(wù)院以國函[1998] 5號文批準(zhǔn)了國家環(huán)保局制定的《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案 》。以火電廠為例，新建、改建燃煤含硫量大于1%的電廠，必須建設(shè)脫硫設(shè)施;現(xiàn)有燃煤含硫量大于1%的電廠，到2000年前采取減排措施，在2010年前分批建成脫硫設(shè)施或采取其它具有相當(dāng)效果的措施。

煙氣脫硫是當(dāng)今燃煤電廠控制二氧化硫排放的主要措施。而濕式石灰石洗滌法是當(dāng)前世界各國應(yīng)用最多、最成熟的工藝。國家電力公司已將濕式石灰石脫硫工藝確定為火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝。濕式石灰石煙氣脫硫已納入國產(chǎn)化計劃，計劃到2003年濕法脫硫設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)96%以上，到2010年國產(chǎn)化率達(dá)100%，從而達(dá)到大幅度降低脫硫設(shè)備造價的目的。

2 濕法煙氣脫硫工藝的選材

濕法脫硫工藝的基本原理是，煙氣中的SO2、SO3、HF或其它有害成份，在高溫狀態(tài)下與含有某些化學(xué)介質(zhì)的水相遇，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生稀硫酸、硫酸鹽或其它化合物，煙氣溫度也同時降低到露點以下。這就給脫硫裝置帶來了嚴(yán)重的露點腐蝕問題。

火電廠煙氣中含有SO2、NOx、HCl、HF 等氣體。因此，脫硫系統(tǒng)洗滌液中含有H2SO4、HCl、HF 等溶液，且含20%左右的固化物。如不設(shè)煙氣再加熱，吸收塔入口煙氣溫度可高達(dá)160—180℃，且有一定的干、濕界面。吸收塔出口煙溫較低，為55℃左右，處于露點以下。因此，濕式脫硫系統(tǒng)對材質(zhì)的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴(yán)格。同時，脫硫系統(tǒng)要求與電站主機、主爐同步運行，因此對脫硫系統(tǒng)的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。

研究選擇合適的材質(zhì)是各國脫硫工作者長期致力的目標(biāo)。各國依據(jù)本國的燃料質(zhì)量、環(huán)保的要求和經(jīng)濟承受力，在選擇脫硫設(shè)備的材質(zhì)方面也不盡相同。如美國主要采用鎳基合金或碳鋼內(nèi)覆高鎳合金板，德國采用碳鋼內(nèi)襯橡膠和玻璃鋼，日本采用碳鋼內(nèi)涂玻璃鱗片乙烯基酯樹脂。
     
國內(nèi)外的電力、化工、冶金設(shè)計研究部門，為了克服濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中脫硫塔、煙道和煙囪及襯里的腐蝕，一直在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。
     
玻璃纖維增強塑料，也稱玻璃鋼（FRP或GRP），用于制作煙氣脫硫裝置始于20世紀(jì)70年代初，尤其是酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂的開發(fā)，針對煙氣脫硫獨特要求的試驗研究，以及大直徑玻璃鋼纏繞技術(shù)的問世，使玻璃鋼脫硫裝置得到較為廣泛的應(yīng)用。自從1972年起，采用乙烯基酯樹脂做成的玻璃纖維增強塑料在許多濕法脫硫系統(tǒng)中獲得了成功應(yīng)用。

3玻璃鋼的優(yōu)良特點
     
與金屬材料或其它無機材料相比，玻璃鋼具有十分顯著的性能特點。它重量輕、比強度高、電絕緣、耐瞬時超高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透過電磁波，是一種兼具功能和結(jié)構(gòu)特性的新型材料。

3.1耐腐蝕性能
     
玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹脂。隨著合成技術(shù)的不斷進(jìn)步，樹脂的性能也在不斷提高，尤其在二十世紀(jì)六十年代乙烯基酯樹脂的誕生，進(jìn)一步提高了玻璃鋼的耐腐蝕性能、物理性能以及耐熱性。事實上，用乙烯基酯樹脂做成的玻璃鋼成功地用在比濕法脫硫系統(tǒng)環(huán)境更苛刻的環(huán)境，已經(jīng)有很長的歷史。

3.2耐熱性能
     
在濕法脫硫工藝中，高溫是必須考慮的一個問題，因為混合氣體在進(jìn)口的溫度范圍為160℃到180℃，系統(tǒng)中的部件又要承受臨時的高溫急冷，潛在的熱破壞和產(chǎn)生的高腐蝕性副產(chǎn)品導(dǎo)致人們選用象高鎳合金C-276這樣昂貴的結(jié)構(gòu)材料以滿足使用壽命要求。
     
熱震性能試驗（通過把兩種玻璃鋼層合板放到204℃以上的溶液中，取出后立即放入冷水并保存2小時，再對兩種層合板進(jìn)行6個小時的干燥后測定彎曲強度。）表明用乙烯基樹脂制成的玻璃鋼層合板保留了絕大部份抗彎強度，高的延伸率使它具有極好的抗沖擊性能和對溫差、壓力波動、機械振動的適應(yīng)范圍更大。用乙烯基酯樹脂做成的玻璃鋼已成功地替換了因熱應(yīng)力和機械應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的濕法脫硫系統(tǒng)的煙囪襯里。乙烯基酯樹脂玻璃鋼做成的脫硫塔，可用于更高的溫度，壽命更長，也更可靠。
     
玻璃鋼的長期使用溫度取決于樹脂基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）和熱變形溫度（HDT）。雙酚A環(huán)氧乙烯基酯樹脂的HDT高于105℃，酚醛改性環(huán)氧乙烯基酯樹脂的HDT高于145℃。美國Dow Chemical公司開發(fā)并已生產(chǎn)出可以用于使用溫度為220℃的FGD洗滌塔。

3.3耐磨蝕性能
    
在腐蝕環(huán)境中玻璃鋼的耐磨性能優(yōu)于鋼材，為提高玻璃鋼的耐磨性，可以在樹脂基體中加入適當(dāng)?shù)奶盍稀?7年，位于德國Weisweiler的RWE火電廠采用石灰-石灰石濕法脫硫工藝，石灰水中固體物含量約15%，洗滌塔和輸送石灰漿液的管道均為玻璃鋼，由于在樹脂中加入填料，有較好的耐磨性能，至今使用良好。

3.4玻璃鋼的價格優(yōu)勢
      
國外的研究資料表明，根據(jù)設(shè)備的尺寸和類型、玻璃鋼的造價約是高鎳合金造價的1/3。直徑4米的玻璃鋼吸收塔造價僅是用高鎳合金包覆吸收塔的一半。

由于玻璃鋼耐化學(xué)腐蝕而且造價比高鎳合金低，所以許多濕法脫硫系統(tǒng)裝置使用玻璃鋼已取得了很好的效果，據(jù)國外資料介紹，玻璃鋼已在濕法脫硫系統(tǒng)的以下方面獲得了成功應(yīng)用：

①吸收塔塔體，②石灰溶解槽， ③集液器、除霧器，④漿液輸送管路 ⑤煙道，⑥煙囪
 
4 玻璃鋼的成型工藝

采用微機控制立式纖維纏繞工藝，即在微機控制下，模具繞軸線轉(zhuǎn)動，繞絲頭帶著浸潤樹脂的玻璃纖維沿模具軸線方向往復(fù)運動，兩者運動的速比由微機控制，纏繞的層數(shù)由微機按預(yù)先輸入的參數(shù)控制，樹脂固化后在模具表面形成制品。

成型過程中模具是垂直于地面的，故稱立式纏繞。最大直徑可達(dá)25米，解決了采用臥式纏繞法無法整體纏繞大直徑制品的問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)的臥式纏繞工藝相比，立式纏繞的優(yōu)點表現(xiàn)在以下四個方面：

①可以實現(xiàn)大直徑制品的纏繞；
    
②纏繞過程中除環(huán)向外，還引入螺旋纏繞，給軸向提供了必要的強度，以滿足抗風(fēng)、抗地震等要求；
    
③內(nèi)襯層、強度層和外防護(hù)層一次成型，內(nèi)襯無縱向接縫，提高了制品的強度；
   
④制品垂直脫模，避免了脫模過程中的反轉(zhuǎn)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

內(nèi)表面層可選用聚酯纖維增強，使玻璃鋼具有耐氟性能，在65℃的環(huán)境下，耐HF濃度可達(dá)10％。 向樹脂中添加適量的填料，提高了玻璃鋼的耐磨性。固化體系采用過氧化甲乙酮（MEKP）和鈷鹽室溫固化，短時間內(nèi)輔以紅外加熱固化成型，大幅度降低了固化過程的能耗。

5 玻璃鋼在煙氣脫硫裝置中的應(yīng)用情況

5.1國外的應(yīng)用情況
    
美國是最早將玻璃鋼應(yīng)用于煙氣脫硫領(lǐng)域的國家，始于20世紀(jì)70年代。20世紀(jì)80年代，歐洲掀起了玻璃鋼制造脫硫設(shè)備的熱潮， 1984年，德國BASF公司決定在其位于Ludwigshafen和Marl的燃煤電廠采用Wellman-Lord濕法洗滌塔。每個電廠建2座洗滌塔，直徑9.5米，高度35.5米。當(dāng)時，經(jīng)過長達(dá)18個月的實驗室研究（模擬使用環(huán)境），預(yù)計不需維護(hù)至少可使用20年。
     
1987年11月，BASF公司和歐洲的Owens Corning玻纖公司在倫敦聯(lián)合主辦了脫硫用玻璃鋼設(shè)備的經(jīng)驗交流會，肯定了玻璃鋼的作用，促進(jìn)了玻璃鋼在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用。
    
當(dāng)前世界上不少公司，如Monsanto公司、Bischof公司、Babcock公司、BASF公司、Fiberdur-Vanck公司、ABB公司、Plastilon等公司在冶煉廠、造紙廠和垃圾焚燒爐的煙氣脫硫中較為廣泛地用玻璃鋼制造煙道、吸收塔、噴淋管、除霧器、漿液管道和濕煙囪等。在火電廠煙氣脫硫中，漿液輸送管道、除霧器已普遍用玻璃鋼生產(chǎn)。近年來，由于大直徑玻璃鋼纏繞技術(shù)問世（容器直徑可從3.6m到25m），國外公用事業(yè)公司已對玻璃鋼生產(chǎn)火電廠脫硫系統(tǒng)中的主要部件，如吸收塔、氧化槽等，越來越感興趣。

20世紀(jì)90年代初期，玻璃鋼脫硫設(shè)備正趨于大型化，例如Plastilon公司計劃制造直徑為20米的脫硫吸收塔。如德國某電廠的一臺166MW機組上裝設(shè)由Plastilon公司制造的石灰石漿液吸收塔（不設(shè)預(yù)洗滌塔），直徑10米，高34.8米，于93年投運。美國潔凈煤技術(shù)示范計劃二期（CCT-II）中的CT-121噴射鼓泡床煙氣脫硫塔（100MW,不設(shè)預(yù)洗滌塔）也用玻璃鋼制造，已于1992年10月投運，證明玻璃鋼吸收塔無論從結(jié)構(gòu)上，還是從化學(xué)方面均是可靠的。

5.2國內(nèi)應(yīng)用情況
     
連云港連眾玻璃鋼集團(tuán)有限公司于1996年與美國Monsanto環(huán)境化學(xué)公司、安徽省金隆銅業(yè)有限公司合作，設(shè)計制作了一套玻璃鋼制SO2吸收裝置，用于硫酸裝置凈化工段。珞璜電廠引進(jìn)的濕式石灰石煙氣脫硫裝置中的除霧器、噴淋管、塔壁沖洗管均為玻璃鋼，北京某公司脫硫裝置中，石灰漿液輸送管道和貯存罐均為玻璃鋼，廣東某電廠脫硫裝置中洗滌塔內(nèi)漿液輸送管道和石灰溶解貯罐均為玻璃鋼。深圳西部電力公司海水脫硫裝置中的海水輸送及恢復(fù)管道采用了連云港連眾玻璃鋼集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的大口徑玻璃鋼管道,連眾公司還為廣東瑞明電廠、杭鋼公司等脫硫工程供應(yīng)了玻璃鋼管道。
     
與發(fā)達(dá)國家相比，我國用于煙氣脫硫系統(tǒng)的玻璃鋼制品還比較少,主要是缺少有關(guān)的制造技術(shù)和評價方法。連云港連眾玻璃鋼集團(tuán)有限公司于1995年從美國引進(jìn)了用于生產(chǎn)大直徑玻璃鋼制品的現(xiàn)場纏繞機,可以滿足制造煙氣脫硫裝置這類大型制品的要求。
     
安徽金隆公司硫酸系統(tǒng)是銅冶煉系統(tǒng)的配套裝置，凈化工序采用了美國Monsanto環(huán)境化學(xué)公司的動力波洗滌技術(shù)吸收二氧化硫氣體。該技術(shù)具有世界先進(jìn)水平，在我國尚屬首次引進(jìn)，其中的玻璃鋼設(shè)備結(jié)構(gòu)新、技術(shù)要求高、缺乏可資借鑒的先例、制作安裝難度較大，美方曾一再強調(diào)需從美國購進(jìn)。Monsanto環(huán)境化學(xué)公司為此專門派譴專家赴連眾公司實地考察，在廣泛考察及論證的基礎(chǔ)上，認(rèn)為連眾公司在技術(shù)、裝備、管理、產(chǎn)品質(zhì)量等方面均已達(dá)到美國同類工廠的水平，有能力按Monsanto環(huán)境化學(xué)公司的要求，按ASME標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和制造。這套煙氣脫硫洗滌系統(tǒng)主體由一級脫硫塔（也叫一級動力波洗滌器）、氣體冷卻塔、二級脫硫塔（也叫二級動力波洗滌器）及相應(yīng)的連接管路組成。最大直徑為6.7米，高度14.4米。按照要求，所有設(shè)備均采用機械纏繞為主、手工糊制為輔的制造工藝，主體設(shè)備在現(xiàn)場制作。

上述項目經(jīng)過6個月的建設(shè)，安裝調(diào)試完畢，并順利通過了業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計院及Monsanto環(huán)境化學(xué)公司的聯(lián)合驗收。動力波脫硫洗滌系統(tǒng)的運行實踐表明，該系統(tǒng)在設(shè)計、制作、安裝各方面均達(dá)到了設(shè)計要求，具體表現(xiàn)在：

1、動力波脫硫裝置投運以來，對保證全系統(tǒng)的高運轉(zhuǎn)率起到了關(guān)鍵作用；

2、運行1年后，會同Monsanto環(huán)境化學(xué)公司專家對動力波脫硫系統(tǒng)的性能進(jìn)行了全面的性能考核測試，考核結(jié)果完全達(dá)到設(shè)計要求，受到美國專家的高度評價；

3、玻璃鋼塔體和盤管內(nèi)部光滑不結(jié)垢，脫硫效率90％以上，同時玻璃鋼耐腐蝕、輕質(zhì)高強、使用壽命長、價格比鋼襯膠低，降低運行成本和維修費用10％。

玻璃鋼煙氣脫硫洗滌系統(tǒng)在我國的首次成功投運，標(biāo)志著我國硫酸工業(yè)煙氣和電廠脫硫凈化技術(shù)提高到了一個新的水平，也充分說明我國具備設(shè)計、制作、安裝等方面的能力。

6結(jié)  論

1、用玻璃鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)的合金鋼、碳鋼內(nèi)襯橡膠和碳鋼內(nèi)涂樹脂鱗片樹脂等材質(zhì)制造具有耐腐蝕性強、壽命長、強度高、節(jié)能等優(yōu)點的煙氣脫硫裝置為脫硫設(shè)備國產(chǎn)化降低造價提供了途徑。
      
2、玻璃鋼經(jīng)過合理的設(shè)計、制造和安裝，用于濕法脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和整套裝置中，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟和社會效益，使用壽命長，運行可靠，在國外已有廣泛的應(yīng)用，技術(shù)經(jīng)濟分析是可行的。
      
3、用酚醛環(huán)氧型乙烯基樹脂做成的玻璃鋼具有良好抗熱震性，可以避免在溫度達(dá)200℃時熱震條件下產(chǎn)生的分層，能在200℃左右的煙氣中長期連續(xù)運行。
      
4、因玻璃鋼是各向異性材料，其優(yōu)良的性能來之于合理的設(shè)計、正確的選材和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝控制，因此，用于濕法脫硫系統(tǒng)的玻璃鋼在材料選擇和工藝方面有專門的要求。
       
5、建議建立應(yīng)用玻璃鋼作為脫硫裝置的示范工程，以促進(jìn)玻璃鋼這種新型復(fù)合材料在煙氣脫硫系統(tǒng)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

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