乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用研究

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用研究

我国的能源结构以煤炭为主，空气污染属于煤烟污染类型，粉尘、SO2、NO2是我国大气污染的重要来源。

1950年代，在工业化初期，我国消耗了2000-1000万吨的煤炭，排放了50-200万吨的二氧化硫；20世纪60-70年代，第二个工业化时期，煤炭消耗1000-4500万吨，SO2排放300-700万吨：从上世纪80年代开始，到第三个工业化时期，每年的煤炭消耗量达到80000万吨，二氧化硫的排放量为900-1500万吨；而在燃烧过程中也会产生大量的 NOx，例如，2000年，我国的火力发电厂就排放了290万吨的 NOx。
 

因此，由于我国能源结构的特殊性，造成了更多的严重腐蚀，从而产生了酸雨等环境污染，特别是在火力发电厂中，二氧化硫和氮氧化物的治理已成为当务之急，目前国际上比较常用的方法是“FGD”。
 

目前，烟气脱硫是目前燃煤电厂等SO2排放的重要手段。

而湿法石清洗技术是目前国际上使用最广泛、技术最成熟的一种方法。

我国电力公司已经确定了湿法石灰石脱硫技术作为主要的脱硫技术。

据相关资料显示，从上世纪80年代起，中国国内仅进口或与日本合作的 FGD设备约10台，约占国内 FGD进口总量的70%。

但是，到2003年，我国湿法烟气脱硫装置的国产化比例将达到96%,2010年达到100%。
 

2、湿法烟气脱硫工艺的腐蚀情况

湿法脱硫工艺的基本原理是：烟气中的SO2、SO3、HF或其它有害化学成份在高温状态下与某些化学介质相遇，并发生化学反应，产生稀硫酸、硫酸盐或其它化合物，烟气温度也同时降低到露点以下，这就给脱硫装置带来了露点腐蚀问题。
 

火电厂烟气中含有SO2、NOx、HF、HCl等气体。

因此，脱硫系统洗涤液中含有H2SO4、HC、HF等溶液，且含有2%左右的固体物。

烟气吸收塔入口温度可高达160-180℃,且有一定的干、湿界面；吸收塔出口烟温较低，为45-55℃左右，处于在露点以下。

因此，湿法脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格；同时脱硫系统要求与电站主机、主炉同步运行，因而对脱硫系统的可靠性、利用率和使用寿命要求也极高。
 

研究选择合适的耐腐蚀材质是各国长期努力的目标，1980年初，国内的电力、冶金研究设计部门为了克服湿气脱硫系统中脱硫塔、烟道和烟囱及衬里的腐蚀，一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。

而引起国内用户广泛注意的是耐蚀鳞片胶泥的适用性，根据树脂基体基材的不同，有二种可供选择：一种是环氧树脂鳞片胶泥，国内有兰州化机设计院提供；另一种乙烯基酯树脂鳞片胶泥(vinyl ester glass flake mortar),简称为VEGF鳞片胶泥，如河南省长陵防腐材料有限公司生产的乙烯基酯树脂鳞片胶泥、高度耐蚀鳞片胶泥。

相对而言，后者的综合性能包括耐腐蚀性能和耐温性能均优于前者，目前在日本、美国等国家均采用后者。
 

3、乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的耐蚀机理

乙烯基酯树脂玻璃 片胶泥具有优良的耐腐蚀性能，这主要是与胶泥的组成有关。

一般情况下，防腐蚀层的防蚀失效主要是树脂基体受到腐蚀，基体树脂首先产生失重、变色等情况，之后引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂等情况，最后导致防腐蚀层失效，尤其后者，由于渗透等因素，加速了具有腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。

因此在选择具有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时，应采取有效的措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸汽的渗透作用。

而乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥比基体树脂能够提供更为有效的耐腐蚀性能，这主要是因为乙烯基酯树脂玻璃鳞片能够有效的防止腐蚀介质或水蒸汽的物理渗透。
 

3.1乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶浆的高渗透性能与材料成分有关，通常情况下，乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶浆中包含10%-40%的片径大小不同的玻璃鳞片，当胶浆完成后，扁平状的玻璃鳞片以平行的方式在树脂的连续相中排列，形成了一种致密的防渗体系。

从图3.1可以看出，在固化后的粘合剂中，腐蚀介质的渗入需要通过许多弯弯曲曲的路径，所以在具有一定厚度的抗蚀层中，可以极大地延长侵蚀的穿透距离，从而使其在客观上提高了防腐涂层的厚度。

同时，在没有玻璃鳞片强化条件下，树脂基质中会出现许多“缺陷”，如微孔、气泡及其他微细裂缝，这些缺陷会加速或加速腐蚀介质的渗透，因为当介质进入这些缺陷时，渗入速率会增加，而与腐蚀性介质接触的基质的持续相对面积也会增大，因此，物理渗入和化学侵蚀的进程会更快，而在聚乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥中，由于玻璃鳞片的平行排列可以有效地将基体树脂中的“缺陷”分离出来，因此可以有效地阻止腐蚀介质的渗入。
 

此外，还有水蒸气的渗入。

一般来讲，聚合物材料的分子间隔是10 A，但如果是水蒸气，则可以很轻易地通过聚合物的单分子层，如果是碳钢的话，水蒸气会通过碳钢，在有氧的条件下，发生电化学反应。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥固化后，由于其高的交联密度，能够有效地降低水蒸气和腐蚀性的化学介质的渗入，而乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶具有更好的抗渗透性或减渗作用，而乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的水蒸气扩散速度为1.5x10g/hr.cm'。
 

3.2固化后的聚乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶浆是一种由基质树脂作为粘接剂的复合体系，该工艺包括：由不饱和双键的高活性基质树脂经交联，在此过程中，线型聚合物形成网状结构会引起化学物质基体的收缩；同时，由于不饱和双键的张开，形成了一个饱和的单键，导致了分子量的改变，有资料显示，在固化后， C= C的分子体积会减少25%。

而收缩则会引起内应力，严重时可引起微裂缝等，同时，残留内应力的存在也为微裂缝的扩散创造了条件。

所以，在选用基质树脂时，既要考虑其优异的抗腐蚀性，又要注意其收缩率。

由于玻璃鳞片的添加，使聚乙烯酯树脂玻璃鳞片胶泥的收缩性能明显下降。

同时，由于中玻璃鳞片的加入，可以有效地减少固化后残留的内应力。

这是因为：在树脂基质中，玻璃鳞片呈不规则的分布，其比表面积大，在固化后，树脂因固化收缩而引起的界面收缩内应力会被玻璃鳞片冲淡或松动，从而有效地降低了内部应力的作用；同时，尽管在树脂基质中，玻璃鳞片几乎是平行的，但是仍然存在着倾斜，这种倾斜角度可以将树脂基质连续相分成若干个小区域，使得应力不会互相影响或者传递速度。