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目前燃煤电厂均采用烟气脱硫(即Flue Gas Desulfurization,FGD)系统对燃烧后的烟气进行脱硫,国内广泛使用的方法是石灰石-石膏湿法脱硫工艺。在该工艺中,作为FGD系统的核心部件—脱硫塔工作环境恶劣,受众多腐蚀因素的作用。现行脱硫塔防腐工艺有一定的局限性,不能够满足脱硫塔长期稳定工作的要求。玻璃钢作为一种优良的耐腐蚀材料,已经广泛应用于FGD系统的其他部件,并表现出优良的性能。燃煤电厂由玻璃钢整体制作的脱硫塔在国外已经有应用实例,但在国内很少应用,缺乏相应设计方法以及选材方面的研究工作。本文对玻璃钢在大型燃煤电厂FGD脱硫塔上的应用进行了系统性的研究,具体研究内容如下: 1、分析脱硫塔腐蚀区域以及腐蚀因素,采用数值模拟的方法分析脱硫塔内部流场分布,并根据模拟结果选择基体材料。经过研究表明:脱硫塔高温区域即为烟气入口区域附近(14-21m),温度在100℃左右,其余绝大部分区域温度均在60℃左右;脱硫塔高温区选用耐高温型树脂DERAKANE470-300,其余部分采用常温防腐树脂DERAKANE411-350。 2、研究上述所选两种树脂基体制备的玻璃钢材料的老化性能,根据脱硫塔工况条件,分别进行恒温湿热、酸介质腐蚀、水介质腐蚀以及紫外老化。研究发现:两种树脂体系制备的玻璃钢吸水率均呈现三个阶段,硫酸中吸水率比纯水低;四种老化环境对巴氏硬度以及弯曲弹性模量影响较小;硫酸溶液对弯曲强度影响较大,紫外辐射影响较小;由DSC分析可知,老化后试样Tg均有所下降,硫酸浸泡下Tg下降较大,紫外老化下降较小;由SEM分析可知,硫酸破坏了树脂与纤维的界面,导致材料弯曲强度下降较快;由FT-IR分析可知,紫外老化导致树脂后固化引起交联度增加,因此弯曲强度和Tg保留率高。 3、根据公式,计算了两种树脂制备的玻璃钢试样的老化加速因子,建立了FRP加速老化与自然老化之间的关系。DERAKANE470-300体系以及DERAKANE411-350体系的复合材料在湿热环境下人工加速老化1天分别相当于广州自然环境下老化8.02天以及9.8天;基于实验数据以及剩余强度理论建立了两种树脂寿命预测模型并预测了使用寿命,对于DERAKANE411-350树脂制备的FRP,湿热老化、紫外老化、浸水以及浸酸10年后弯曲强度保留率为66.92%、82.23%、62.16%、44.39%;对于DERAKANE470-300树脂制备的FRP,湿热老化、紫外老化、浸水以及浸酸10年后弯曲强度保留率为65.82%、86.37%、65.83%、46.59%。由此可知,温度与水分的共同作用比单一紫外辐射对复合材料的影响显著,两种树脂基体制备的FRP具有较好的耐酸、耐湿热、耐气候性能。 4、设计了中国大唐某300MW火力发电厂烟气脱硫机组脱硫塔塔壁铺层以及厚度,采用两布一纱的铺层方法,喷淋区域铺设18mm厚度,浆液池铺设50mm厚度,经ANSYS模拟分析可知,这一厚度及铺层设计可满足设计要求。