05-玻璃钢在燃煤发电厂烟囱中应用的研究.docVIP

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（Fiberglass Reinforced Plastic），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烟囱在美国的电厂烟囱工程中已经占到10％[1]。 早在1977 年，美国East Kentucky Power Cooperative 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（Pleasant Prairie Power Plant）在实施环保改造工程中表现突出，被选入2007年的“TOP PLANTS”。P4电厂建于20世纪80年代中早期，装机容量2X617MW，燃用Powder River Basin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Pullman Power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, 内筒直径为8.1m。Hetron FR992。内筒现场缠绕和安装，制作时每根内筒分为12段，每段9.144m。 美国其它工程案例参见表1[2]。 表1 FRP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Eggborough Power Station 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Kraftwerk Simmering 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，使用FRP制造直径达7m～10m排烟管道。捷克125 MW 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ASTM D 5364、ASTM RTP-1和英国的BS 4994等。 2 国内FRP烟囱的研究和应用情况 我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