宋海峰，呂 鐵，夏春波，王雪雪

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1 引言

煤炭資源是我國主要的工業(yè)及生活能源，而因煤炭燃燒不完全釋放出的二氧化硫、一氧化碳等氣體也是導(dǎo)致我國大氣污染的重要因素。特別是在電力、鋼鐵、冶金、化工、玻璃等加工制造型企業(yè)，煤炭資源消耗量很大，煤炭燃燒以及其他礦物原料和硫成分較高的重油中，釋放出的有毒氣體，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，也是導(dǎo)致酸雨形成的主要因素。由于環(huán)境污染對經(jīng)濟(jì)及社會發(fā)展帶來的制約影響日益明顯，因此如何控制與降低有毒有害氣體的產(chǎn)生、排放，最大限度的保護(hù)大氣環(huán)境已迫在眉睫。

為了進(jìn)一步加強環(huán)境保護(hù)，控制酸雨形成，國務(wù)院于1998年1月21日通過了《酸雨控制工和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》。該方案中將兩項重點控制區(qū)域面積核定為109萬KM2，占到了我國總國土面積的11.4%。具體的控制措施相繼出臺，實行兩控區(qū)內(nèi)所有工業(yè)企業(yè)的污染排放要采取分階段控制辦法。例如控制區(qū)內(nèi)的電力企業(yè)，對于改擴(kuò)建或新建電廠，燃煤含硫量超出1%的，必須增加專業(yè)的脫硫設(shè)施，以降低燃燒后的排硫量。對于原有的燃煤量超出1%的電廠，必須在2000年之前實行減排，并于2010年之前分批完成脫硫設(shè)施增設(shè)工程。

目前以煤炭為能源的電廠主要采取煙氣脫硫的方法來控制廢氣中二氧化硫的含量。截止到現(xiàn)在，全球應(yīng)用最廣，技術(shù)最為成熟的工藝為濕式石灰石洗滌法。在我國，國家電力企業(yè)已經(jīng)把濕式石灰石洗滌方法列為煙氣脫硫的主要工藝方法。并將其納入了國產(chǎn)化計劃，預(yù)計今后幾年中，濕式石灰石洗滌法將會在國家電力企業(yè)達(dá)到普及，屆時脫硫設(shè)備的造價也會大幅下降。

2 濕法煙氣脫硫工藝的選材

濕式脫硫工藝之所以能夠起到較好的脫硫效果，關(guān)鍵在于其化學(xué)原理。即：煤炭燃燒的廢氣中含有大量的二氧化硫、三氧化硫、HF以及其他有毒氣體，如果在高溫條件下與帶有一定的化學(xué)介質(zhì)的水作用，會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鹽、稀硫酸或者其他物質(zhì)。在脫硫系統(tǒng)的洗滌液中會出現(xiàn)硫酸、鹽酸、HF等，以及大約20%的固形物。倘若沒有加設(shè)煙氣再加熱設(shè)備，那么在吸收塔的入口處，煙氣所能達(dá)到的溫度大約為160～180℃，并且會形成一個干、濕層，在吸收塔的出口位置煙氣可達(dá)到的溫度基本為55℃，為露點之下。所以，采取濕式脫硫工藝，必須對整個脫硫系統(tǒng)的材質(zhì)嚴(yán)格要求，要符合耐高溫、耐磨、耐腐蝕等特性。此外，脫硫系統(tǒng)運行時要與電站主機(jī)以及主爐保持同步，這就要求脫硫系統(tǒng)也要具有較高的可靠性。

現(xiàn)在乃至將來，全球脫硫工作者的工作重點都會緊緊圍繞如何選擇和增強脫硫設(shè)備材質(zhì)。目前，世界各國由于對環(huán)境保護(hù)的具體要求、能源消耗指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)承受能力等各方面都存在差異，因此對于脫硫設(shè)備材質(zhì)的選擇也不盡相同。在美國，脫硫設(shè)備多采用鎳基合金或者碳鋼內(nèi)覆高鎳合金板，日本則較多采用碳鋼內(nèi)涂玻璃鱗片乙烯基酯樹脂，而在德國脫硫設(shè)備材質(zhì)則更多的是采用碳鋼內(nèi)襯橡膠和玻璃鋼。

各國的電力、鋼鐵、冶金、化工等工業(yè)設(shè)計研究中心都在為尋求一種價格低廉、耐高溫、耐腐蝕的脫硫材料。玻璃鋼(FRP或GRP)作為一種玻璃纖維增強塑料早在上世紀(jì)七十年代就已經(jīng)應(yīng)用于煙氣硫裝置當(dāng)中。

3 玻璃鋼濕法煙氣脫硫裝置的突出特點

3.1 耐腐蝕性

玻璃鋼為復(fù)合型工業(yè)原料，且在工業(yè)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用較早。其性能相比其他材料來說較為明顯。例如相比金屬材料以及其它無機(jī)非金屬材料而言，玻璃鋼具有重量小、強度大、絕緣性好、能夠在瞬間耐超高溫、隔音效果強、導(dǎo)熱慢、可防水、透電磁波、容易上色等特點。更重要的是玻璃鋼具有耐腐蝕、耐油的特性。特別是在上世紀(jì)60年代，人們通過研究分離出了乙烯基酯樹脂，這就使得玻璃鋼的耐腐蝕性能得到了進(jìn)一步的提高，并廣泛應(yīng)用于濕法脫硫裝置當(dāng)中，發(fā)揮了重要作用。

3.2 耐熱性能

濕法脫硫系統(tǒng)在電廠的煤炭燃燒工藝中廣泛應(yīng)用。當(dāng)煤炭資源被加熱到高溫1000℃后，廢氣中會含有大量的二氧化碳、水蒸氣以及其他過熱的酸氣。燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫葧?jīng)過熱交換器產(chǎn)生大量蒸氣帶動發(fā)電設(shè)備來進(jìn)行發(fā)電，當(dāng)煙氣的溫度下降到200℃左右時，會通過大型過濾裝置將氣體中含有的灰塵及其他污物取出，之后進(jìn)入到集液器與吸收塔，隨后溫度會下降到大約80℃左右，經(jīng)過煙道到達(dá)煙囪并排放到空氣當(dāng)中。在以上脫硫的系統(tǒng)裝置中，必須要引起重視的是煙氣在進(jìn)口位置的溫度高達(dá)160℃～180℃，所以，脫硫系統(tǒng)中的設(shè)備材料必須能夠承受住高溫，同時，在出口處的位置又降到了80℃，所以也要承受住高溫急冷。為了滿足以上材質(zhì)要求，同時也要保證裝置的使用壽命，價格昂貴的高鎳合金等材料成為了人們選擇的主要材料。而在濕法脫硫系統(tǒng)中，玻璃鋼材質(zhì)的出現(xiàn)替代了昂貴的高鎳合金材料，并且脫硫效果良好，既節(jié)約了成本又起到了防止熱震產(chǎn)生熱破壞和分層的作用，因此應(yīng)用空間更為廣闊。

3.3 玻璃鋼的價格優(yōu)勢

相關(guān)資料顯示，玻璃鋼材料的價格大約為高鎳合金材料的三分之一。采用玻璃鋼材料完成一座直徑為4m的吸收塔總可比采用高鎳合金材料節(jié)約一半的費用。此外，玻璃鋼材料的耐化學(xué)腐蝕性能較高鎳合金更為優(yōu)越，且造價低，因此近年來，國外采用玻璃鋼材質(zhì)的濕法脫硫裝置越來越多。據(jù)國外資料統(tǒng)計資料顯示，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 結(jié)語

4.1 玻璃鋼相比較其他的脫硫材質(zhì)而言在價格上具有相對優(yōu)勢。通過科學(xué)合理的研發(fā)設(shè)計、加工制造應(yīng)用于濕法脫硫系統(tǒng)中，能夠發(fā)揮很好的功能作用與結(jié)構(gòu)作用，因此具有較高的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。

4.2 采用玻璃鋼做煙囪及襯里會延長使用壽命，具有較高的可靠性及利用率，在國外玻璃鋼應(yīng)用于濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的成功案例很多。

4.3 采用酚醛環(huán)氧型乙烯基樹脂制作的玻璃鋼材質(zhì)，抗震性能極高，可保證200℃高溫?zé)嵴鹣?，起到防止熱破壞與分層的作用。

4.4 玻璃鋼為一種異性材料，之所以具有較為優(yōu)良的性能關(guān)鍵在于其科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別是在選擇要求以及生產(chǎn)工藝控制方面，要求極為嚴(yán)格。因此將玻璃鋼應(yīng)用于濕法脫硫系統(tǒng)，必須在材料選擇以及工藝設(shè)計等方面進(jìn)行專業(yè)性要求，充分發(fā)揮其優(yōu)良特性。

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