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时间:2018-09-17
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1、玻璃钢在燃煤发电厂烟囱中的应用研究杨小兵马申田树桐阮明山(北京国电华北电力工程有限公司,北京100011)摘要:玻璃钢(FRP)防腐隔热、轻质高强,可以用作燃煤电厂脱硫不加GGH的湿烟囱内衬。本文对FRP烟囱在国内外的应用现状进行了评述,对FRP烟囱应用中的几个关键技术问题进行了探讨,并对FRP烟囱在燃煤电厂中的应用前景进行了展望,认为随着人们对FRP材料不断的实践探索,FRP烟囱必将在我国清洁能源的发展过程中发挥重要的作用。关键词:燃煤电厂;湿烟囱;玻璃钢;防腐燃煤电厂烟气排放污染问题逐渐被人们所关心和重视。为满足
2、国家环保法规,同时降低工程成本,各大发电公司普遍采用的湿法脱硫(FGD)不加装烟气加热系统(GGH)工艺。加装FGD且不上GGH,排入烟囱的烟气温度在50℃左右,湿烟气在烟囱内结露形成冷凝酸液,对烟囱的腐蚀性大大加强。为了解决湿烟囱的防腐问题,必须寻求一种耐酸防腐、满足结构要求、同时又经济适用的烟囱型式,玻璃钢烟囱为我们提供了一种较好的选择。玻璃钢(FiberglassReinforcedPlastic),玻璃纤维增强塑料(FRP或GRP),是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成的新型复合材料,玻璃纤维提供FRP的强度和
3、刚性,树脂提供FRP的耐化学性和韧性。玻璃钢集中了玻璃纤维和合成树脂的特性,具有质量轻、强度高、耐化学腐蚀、绝缘隔热、耐瞬时高温烧蚀、强度和形状可设计性强等优点。成型后的玻璃钢结构层抗拉强度与普通钢材相当,但其容重仅为钢材的1/4~1/5。由整体缠绕成型工艺生产的玻璃钢排烟筒能够自承重,具备比耐硫酸露点钢更加优异耐酸防腐性能,可以取消保温层,特别适合燃煤电厂脱硫不加GGH的湿烟囱运行条件。1国外玻璃钢烟囱的应用概况国外玻璃钢烟囱在电力行业的应用始于FGD开始应用的20世纪70年代。截止到2003年,FRP烟囱在美国的
4、电厂烟囱工程中已经占到10%[1]。早在1977年,美国EastKentuckyPowerCooperative公司即在其Spurlock电站305MW的1号机组烟囱内部使用FRP内衬(高度802ft./245m,直径15.5ft./4.73m,烟气含硫量1.4%),至今仍在安全使用[2]。文献[3]报道的美国的最新的FRP烟囱应用是2007年完成脱硫改造的P4电厂(PleasantPrairiePowerPlant)在实施环保改造工程中表现突出,被选入2007年的“TOPPLANTS”。P4电厂建于20世纪80年代
5、中早期,装机容量2X617MW,燃用PowderRiverBasin煤。2号机组在2003年进行了SCR改造。现又对1号机组进行SCR改造,为两台机组加装了FGD系统,工程于2007年完成。在脱硫改造中,新建一座双内筒套筒烟囱,每台炉引入一座排烟筒。新建烟囱由PullmanPower公司设计。外筒为钢筋混凝土结构,高131.064m,直径20.599m。外筒采用滑模施工(滑模速度平均1英尺/小时)。两个内筒为FRP结构可以取消,内筒直径为8.1m。FRP筒壁树脂采用HetronFR992。内筒现场缠绕和安装,制作时每
6、根内筒分为12段,每段9.144m。烟囱内部结构见图1。7图1美国P4电厂新建FRP烟囱美国其它工程案例参见表1[2]。表1FRP烟囱在美国电厂中的应用实例据Dow化学公司的资料,FRP烟囱也在欧洲大量应用[4]。英国EggboroughPowerStation于2002年为其2台500MW机组加装湿法FGD装置,同时在混凝土烟囱内安装了两个184m的FRP内筒。德国于2001年9月建成的KraftwerkSimmering电站,采用高度200m、直径4.8m的FRP烟囱。另外,德国还在全世界率先采用烟塔合一技术,使
7、用FRP制造直径达7m~10m排烟管道。捷克125MW的Vresova电厂建于1967年,2000年7月签约加装湿法FGD时的方案,烟囱则为钢结构支撑的FRP烟囱。在日本,关西电力南港发电厂的800MW机组采用3个FRP内筒的烟囱,FRP内筒直径5.3m,高度200m。见图2[5]。国外经常多年的研究和工程应用,已经形成了FRP烟囱或管道结构设计、制造和施工方面的标准,如美国的ASTMD5364、ASTMRTP-1和英国的BS4994等。7图2日本关西南港电厂FRP烟囱新建FRP烟囱2国内FRP烟囱的研究和应用情况我
8、国对玻璃钢的研究和应用是从1958年开始的,最初FRP结构主要用在航天、造船等行业,后来逐渐应用于化工、汽车、医药和土木工程领域。FRP在土木工程方面的应用主要集中于结构加固、预应力筋和桥梁[6]。从20世纪70年代开始,我国化工、冶金行业有关单位开始玻璃钢烟囱的研究和应用。1965年,冶金部建筑研究总院(现中冶集团建筑研究总院)利用刚刚在我国
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