• 该工程自2010年9月起投入运行，至2012年4月已 近20个月（一年半多），在此期间运行正常。…. 而塔坍塌时是在装置断电停运时，脱硫系统断电 后，即无洗涤液喷淋情况下，烧结145℃的高温 烟气通过洗涤吸收塔长达15分钟。远远高于支撑 梁80℃的给定设计温度，造成支撑梁严重变形。 因此高温是梁变形失效唯一原因。
• 不同的树脂品牌，在不同温度下的保留率 不尽相同。如甲企业的树脂在140℃环境温 度下的玻璃钢力学性能比乙企业的要高； 但在180 ℃环境温度下，乙企业的比甲企业 的反而要高。
• 考虑到经济成本，通常耐高温结构或构件 的树脂采用酚醛类乙烯基树脂；而中常温 采用的是改性不饱和聚酯树脂。
• 不同型号树脂制作的试样保留率尽管有明 显差别，但总体来看，酚醛类乙烯基树脂 制作试样无论是强度还是模量，其保留率 均高于我们所做过试验的其它树脂试样。
不同脱硫工程具有不同的技术条件，其环保设备对树脂 的要求也不尽相同。
3.1 热变形温度选择
如昆钢三烧2#烧结机烟气脱硫工程， 该工程的玻璃钢脱硫设备包括：氨水贮 罐、冷凝液槽、硫铵液槽、硫铵浓缩液 槽、工艺水槽、氧化塔、洗涤吸收塔、 烟囱等装置。 • 其中洗涤吸收塔是其中最关键的设备。 在正常工作条件下进气口温度： 110~200℃ ；塔内温度：60~100℃ ； • 介质为：含硫烟气、脱硫液。
MFE-2 MERICAN-36 MFE-W3
初始 弯曲模量
/MPa 3390.429 3207.143
3623.5
7天 弯曲模量
/MPa 3260.8 3148.143 3526.4
14天
弯曲模量 弯曲模量 /MPa 保留率
3282.833 96.83% 3157.286 98.45% 3556.667 98.16%
复合材料环保设备的耐腐蚀与 防护应用进展
李卓球 武汉理工大学
报告提纲
1. 复合材料环保设备应用进展 2. 复合材料环保设备耐腐蚀特性 3. 关于树脂的热变形温度及其力学性能保留
率 4. 玻璃钢环保设备的结构分析 5. 几点思考
1、复合材料环保设备应用进展
➢根据复合材料行业的相关统计，2013年我 国的缠绕制品总产量约70多万吨。
• 玻璃钢力学性能将受到使用条件的影响， 如温度、介质腐蚀、增强材料铺层等因素 的影响。
不同温度下的力学性能保留率的测试
• 根据GB/T 1634-2004标准，采用维卡软化点测定 仪测定树脂浇注体与玻璃钢试样的热变形温度；
• 按照相同的树脂含量、增强材料与铺层制成玻璃 钢试样进行力学性能测试。根据GB/T 1449-2005 标准，进行弯曲强度与弯曲弹性模量的测试：
• 因此，选择树脂材料时，通常必须进行：
1）树脂与玻璃钢的热变形温度测试；
2）玻璃钢试样在不同环境温度下的力学性能 测试。
支撑梁坍塌事故
• 2012年4月21日上午11点30分左右，华云 天朗环保公司三烧二号机烟气脱硫工程洗 涤吸收塔发生支撑梁坍塌事故。
• 事后组织各方专家与技术人员进行分析，最后结 论是：
祥丰金麦化工有限公司硫酸尾气脱硫工程，是目前国内最大的单台硫酸尾气脱 硫工程，采用“湍流逆喷旋液塔”。处理气量为23万Nm³/h，脱硫效率≥90%， 氧化率≥98%，尾气SO2平均排放浓度≤72mg/Nm3。
玻璃钢烟囱
•随着国家对脱硫的要求越来越严格，火电厂 大都采用了湿法脱硫，湿法脱硫导致烟气含 水率较高，使得烟囱内壁腐蚀速率也随之增 大。火力发电厂脱硫湿烟囱防腐和改造成为 热点课题之一。
云天化国际三环硫酸尾气脱硫工程
云天化富瑞160万吨硫酸脱硫工 程采用高效吸收塔技术 ，处理 烟气量36万Nm3/h，SO2浓度： 960mg/Nm3、要求出口浓度 ≤100mg/Nm3 。实际运行后排 放浓度≤50mg/Nm3 。
云天化国际富瑞硫酸尾气脱硫工程
采用新型氨法脱硫技术，系统处 理烟气量180000Nm³/h，脱硫效 率≧95%，每年消减SO21060吨, 年产硫铵2400t。
云南解化清洁能源开发有 限公司解化化工分公司烟 气脱硫减排综合利用项目 3×130t/h循环流化床锅炉 烟气脱硫工程
云南先锋褐煤洁净化 利用试验示范工程配 套3×260t/h锅炉烟气 脱硫工程。
4）磷化工行业脱硫工程
采用高效吸收塔技术 ，处理烟气 量2×18万Nm3/h，SO2浓度： 960mg/Nm3、要求出口浓度 ≤100mg/Nm3 。实际运行后排放 浓度≤50mg/Nm3 。
三家树脂生产企业的玻璃钢试样的 力学性能保留率
140℃环境温度下，三种树脂复合材料的 强度、模量保留率
பைடு நூலகம்
180℃环境温度下，三种树脂复合材料的 强度、模量保留率
几点规律性的发现
• 当材料所处的温度环境发生改变时，其力 学性能也发生改变。随着温度的升高，材 料弯曲强度与模量出现明显降低。
• 树脂的热变形温度高，其玻璃钢力学性能 保留率不一定高；
武钢集团昆钢300㎡烧结机 烟气氨法脱硫工程
采用“氨肥法脱硫技术”，处理 烟气：40万Nm3/h，脱硫效率 ＞90%，氧化率＞98%，SO2减 排放量8807.04t/a，生产农用化 肥硫酸铵5645t/a。
昆钢三烧2#烧结机烟气脱硫工程
3）煤化工行业烟气脱硫工程
云南泸西大为焦化有限公司 “2×90t/h锅炉装置”烟气脱 硫脱硝项目
• 经过对比，最终选用上海华昌MERICAN 36双酚A环氧乙烯基酯树脂作为防腐蚀层， 选用MFE-W3酚醛环氧乙烯基酯树脂作为结 构层，于2012年5月投产使用。
•2013年4月对该设备进行检查维 护时，召开了专家论证会，认为 设备运行正常。
•设备现已使用2年多，整体状态 较好，仍在使用。
乙烯基脂树脂在腐蚀溶液不同浸泡 周期后不同高温下冲击实验
树脂的热变形温度一般性要求：
• 确定塔内不同区域内的最高工作温度条件； • 经过有限元计算，获得塔内不同区域内沿壁
厚的温度分布； • 确定塔内不同区域内内衬层与结构层树脂的
最高热变形温度。
3.2 不同温度条件下力学性能保留率
• 由于玻璃钢环保设备处在室外，将受到风 载、地震、动力设备、液压、气压等荷载 的作用，加之玻璃钢环保设备一般直径大， 高度往往高达几十米，因此玻璃钢设备的 力学性能至关重要。
实验结果（平均值）
MFE-2 MERICAN-36 MFE-W3
初始
弯曲强度 /MPa
144.1643 136.45
129.1033
7天
弯曲强度 /MPa
129.906 138.08 109.51
14天
弯曲强度 弯曲强度 /MPa 保留率
118.3183 82.07% 138.4843 101.49% 102.7567 79.59%
云南文山铝业脱硫工程
项目所在地云南省文山州文山 县马塘镇，采用氨肥法脱硫技 术，处理3台锅炉和18台熔盐炉 共同产生的气量。 设计处理烟气量122万Nm³/h， 硫酸铵生产能力：81.1kt/a。
云南文山铝业 脱硫工程
项目成功解决了氨法脱硫工艺中 重金属对脱硫副产品的影响，脱 硫副产品各项指标均达到国标.
浸泡9周（腐蚀溶液），182℃下1h。
浸泡9周（腐蚀溶液），204℃下1h。
腐蚀溶液浸泡9周后 不同温度下腐蚀状况
腐蚀溶液浸泡24周后 不同温度下腐蚀状况
浸泡24周（腐蚀溶液），182℃下1h。 浸泡24周（腐蚀溶液），204℃下1h。
实验表明：这类树脂具有良好的高温耐腐蚀性
3、关于树脂的热变形温度 及其力学性能保留率
2）钢铁行业烟气脱硫工程
该项目为目前云南省内最大的钢铁烧结 机烟气脱硫项目，该脱硫塔直径15.8m， 是目前全国最大的玻璃钢脱硫塔。经脱 硫系统， 。处理烟气量为2x60万Nm3/h， 烟气中二氧化硫含量正常值2300mg/ Nm3，最大值4000mg/Nm3。 SO2排放 速率131 kg/h，SO2回收率≥95%，
有限元计算塔壁沿厚度的温度分布
当塔内烟气温度为 140 ℃ ，外界环境温 度为60 ℃时，计算不 同壁厚（4+20（mm）, 4+33（mm）, ）的塔 壁温度分布。塔壁温度 分布曲线如图所示。
计算结果表明：内 衬树脂最高温度132 ℃ ；结构层最高温度 122 ℃ ，最低位68
℃。
玻璃钢设备的温度会随着厚度而下降，这为玻璃钢在高温 脱硫应用创造了条件。
事故尽管已过去2年多了，但这次事故仍 给我们许多启示：
• 对于业主，采取双保险，进一步加强了电 力管理与保障。
• 对于设计方，需考虑极端情况下的设计条 件；
• 对于原材料方，如何提高树脂的耐温性且 相对经济的树脂。
4、玻璃钢环保设备结构分析
一般玻璃钢结构设备的计算所依据的标准是：
• 云天化国际红磷分公司270kt/a硫酸尾气脱 硫工程的尾气脱硫塔：酸尾气、硫铵、亚 硫酸铵、亚硫酸氢铵.
• 云铝涌鑫电解铝烟 气脱硫脱氟除尘一 体化工业示范装置 的介质：电解铝烟 气(液态)、硫酸溶 液420g/L、氟 ~5g/L
云南铝业回转窑烟气氨法脱硫工程
在工程实际应用中，也有少数服从 多数玻璃钢脱硫设备出现过不同程
脱硫烟囱FRP内筒 维也纳（奥地利）2000年
北 京 三 河 电 厂 烟 囱2006年
锦州 电 厂 烟 囱2008年
玻璃钢烟囱
2、复合材料环保设备耐腐蚀特性
作为治理污染的复合材料环保设备，它的 最典型特征就是耐腐蚀。
典型的烟气脱硫工程
• 氨水贮槽：~15%氨水 • 冷凝液槽：含少量硫铵的液体 • 硫铵液槽：硫铵液 • 硫铵浓缩液槽：硫铵液 • 工艺水槽罐：含氨工艺水 • 氧化塔：氧化液、脱硫吸收液 • 洗涤吸收塔：脱硫吸收液、烟气
1）在常温（28℃）下进行弯曲强度与弯曲弹性模 量的测试；