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玻璃钢复合材料在电力行业中的应用
玻璃钢复合材料在电力行业中的应用
  玻璃钢复合材料是电厂某些设备的最佳选材,烟气脱硫是当今燃煤电厂控制SO2 排放的主要措施,而湿式石灰石洗涤法是当前世界各国应用最多和最为成熟的工艺,也是我国火电厂烟气脱硫的主导工艺。由于脱硫系统涤液中含有H2SO4、HC1、HF等腐蚀性物质,pH值可到1,并含20%左右的固形物,因此脱硫设备的选材要求很高。
  玻璃钢复合材料具有耐化学腐蚀性强、使用寿命长、轻质、热率导低、强度高、可承受高的热应力等优点,已成为燃煤电厂烟气脱硫排烟冷却塔烟道、喷淋管、除雾器、浆液管道等设备的最佳选材。
  排烟冷却塔玻璃钢烟道的应用
  1.排烟冷却塔的主要特点
  “烟塔合一”技术是将火电厂烟囱和自然通风冷却塔合二为  一,取消烟囱,利用冷却塔排放脱硫后的烟气。冷却塔既保持原有的循环水冷却功能,又替代烟囱排放脱硫后的洁净烟气。目前在国内开始建设的排烟冷却塔采用的大直径、大跨度烟道和湿烟囱的内筒成为玻璃钢复合材料在电厂应用的新领域。
  国外从上世纪70年代就开始研究此项技术,1982年8月在德国Volkingen电站第一次将冷却塔排放脱硫烟气应用于实际工程。经过30多年的实践,通过不断的试验、研究、分析和改进,在德国等国家脱硫改造和新建火电厂中,“烟塔合一”技术已经广泛应用,成为没有烟囱的火电厂。
  利用冷却塔排放烟气,脱硫后的净烟气无需再加热,不仅节省了烟囱的投资,还节省了烟气再热系统的投资、运行和维护费用。此外,一些城市周边电厂由于烟囱超过限高要求,则可以通过采用新的排烟技术来达到特殊的外部要求和环境要求,这些,都为“烟塔合一”技术在我国的应用提供了广阔的发展空间。
  2.国外排烟冷却塔技术现状
  目前,国外已建成30座以上采用冷却塔排烟技术的冷却塔,单机容量已达到了1000MW。
  3.排烟冷却塔在国内的应用
  在国内,北京国电华北电力工程有限公司、武汉理工大学积极跟踪国外排烟冷却塔的技术发展,研究冷却塔排烟技术已有10多年。特别是近几年,设计院、高校、科研和生产单位密切合作,开展了对冷却塔排烟技术相关课题的自主创新和技术攻关工作,取得了突破性进展。
  (1)华能北京高碑店工程
  目前,利用冷却塔排烟技术已在北京高碑店热电厂脱硫改造工程中首先采用,该工程已于2006年9月底投入运行。
  (2)国内首座自主设计建造的“烟塔合一”电厂。
  三河电厂二期工程两座2×300MW的机组120m高,淋水面积为4500m2的排烟冷却塔是由北京国电华北电力工程有限公司国内首座完全自主设计的排烟冷却塔。该工程已于2007年10月投入商业运行。采用冷却塔排烟与常规烟囱排放方式相比,该工程公司节约建设投资约2000万元;每年可节约运行成本450~750万元,经济效益显著。
  4.三河电厂玻璃钢烟道的设计基本条件
  本工程利用冷却塔排烟,烟气排放不设置旁路烟道。
  烟道设计工作温度:-30℃~65℃。
  正常排烟温度:50℃左右。
  烟气流速:~20m/s。
  烟道高度:进冷却塔处中心标高约39.0m、约1%坡度坡向吸收塔。
  玻璃钢烟道结构设计正常使用年限30年。
  介质:pH-值可到1,且含有残余的SO2,HCL和Nxx,会对管道的内壁造成损害。
  5.玻璃钢烟道主要原材料
  玻璃钢的耐腐蚀性,主要取决于树脂。随着合成技术的不断进步,树脂的性能也在不断提高,尤其在20世纪60年代乙烯基酯树脂诞生,进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性、物理性能以及耐热性。
  树脂:乙烯基酯树脂
  增强材料:ECRCE-GlassofChemi鄄calResistance)是耐化学侵蚀无碱玻璃的
  简称。ECR玻璃良好的耐酸性是源于其
  玻璃组分中不含三氧化二硼(B2O3),E鄄CR玻璃比E玻璃具有更强的耐酸、耐
  碱、耐温、耐应力腐蚀性。
  6.三河电厂工程玻璃钢烟道现场制作工程进度
  2006年10月19日该工程开始进行排烟冷却塔玻璃钢烟道的现场制作,2006年12月27日顺利完成3#塔塔内段吊装,12月29日顺利完成3#塔塔外段吊装。3#排烟冷却塔玻璃钢烟道的制作、吊装共计72天。2007年2月26日、27日分别完成4#塔塔内段、塔外段吊装。
  7.复合材料大型结构的制备工艺
  玻璃钢烟囱内衬的应用
  湿法烟气脱硫后,由于烟气成分的巨大改变,烟气的空气动力学特性、对烟囱的腐蚀性能也随之产生了巨大的变化。在采取湿法脱硫工艺前,烟气中虽然含有较多的二氧化硫,但是烟气进入烟囱的温度高达130℃~180℃,只会在烟囱的上关产生少量的烟气结露现象,对烟囱内壁带来腐蚀问题。但是,湿法脱硫后,烟气的温度降至50℃~80℃,烟气含水率较高,导致烟囱内壁的腐蚀速率也随之增大。
  为了解决由湿法烟气脱硫后所带来的烟囱内壁严重腐蚀问题,需要对烟囱进行特殊防腐处理。主要的防腐方式有:钢烟囱内壁衬复合钛合金板、耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒、钢烟囱内壁粘贴泡沫玻璃砖、钢内筒涂刷乙烯脂玻璃鳞片涂料等等。
  各种湿烟囱的防腐方式在实际应用中都存在着不尽人意的地方,为此提出了采用玻璃钢整体烟囱作为湿烟囱内衬的方式,目前美国WFGD的烟囱内衬90%由玻璃钢制作。
  国内第一座采用整体玻璃钢套筒的工程———华能辛店电厂二期机组脱硫改造工程整体玻璃钢套筒内直径6.6m,烟囱高180m。其设计基本条件为:
  基本风压:0.45kN/m2。
  设计地震烈度:7度,设计基本地震加速度值为0.10g。
  入口烟气温度:脱硫工况45℃~50℃;不脱硫工况150℃,短时160℃。
  设计煤种含硫量:1.32%,校核煤种含硫量:1.82%。
  玻璃钢内筒设计使用年限35年。
  使用玻璃钢烟道前景展望
  国务院2007年5月23日印发了国家发展改革委会同有关部门制定的“节能减排综合性工作方案”,明确了2010年中国实现节能减排的目标任务和总体
  要求。明确指出“十一五”期间,中国主要污染物排放总量要减少10%,到2010年,二氧化硫排放量要由2005年的2549万吨减少到2295万吨。
  目前,燃煤电厂二氧化硫排放量已达到总排放量的50%以上。
  为了减少二氧化硫排放,我国将大力推动燃煤电厂二氧化硫治理。“十一五”期间投运脱硫机组3.55亿千瓦,其中,新建燃煤电厂同步投运脱硫机组1.67亿千瓦,形成削减二氧化硫能力590万吨。今年现有燃煤电厂投运脱硫设施3500万千瓦,形成削减二氧化硫能力123万吨。到2010年,具有占燃煤机组总容量的比例将由2005年的13.5%,提高到60%左右。
  目前,国内正在建设的采用“烟塔合一”技术的工程有:大唐哈尔滨热电厂2×300MW机组、大唐锦州热电厂2×300MW机组、国电天津津能热电厂2×300MW机组。
  国内正在进行方案设计,拟采用“烟塔合一”技术的工程有:天津军粮城电厂2×300MW机组、江苏徐州发电有限公司(2×1000MW)机组。
  在德国采用冷却塔排烟的工程机组单机容量从300MW、500MW、600MW、800MW、900MW到1000MW均有应用。正在建设的2×1120MW机组也将于2009年建成。
  国内大机组、超大机组采用冷却塔排烟技术的玻璃钢烟道研究也在进行中。玻璃钢烟道的直径将会达到8.5m、跨度达到50m左右,烟道的工作温度也将适应更高的要求。同时,玻璃钢烟道的经济性也将是令人关注的。
  对应用玻璃钢烟道的建议
  对玻璃钢烟道的应用,必须遵循有序竞争的原则,同时必须严把原材料关,积极进行技术创新、降低成本,并提高质量、减少随意性。有关部门也应积极制订相关的标准,保证文明生产。
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