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

摘要：本文简要介绍了高度耐腐蚀VEGF鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用关键词：玻璃鳞片：胶泥；烟气脱硫；应用

中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；同时，在燃烧过程中会产生大量的 NOx，例如，2000年，我国的火力发电厂排放了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，特别是燃煤电厂，SO2和 NOS的治理是必须的，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、湿法烟气脱硫技术腐蚀状况分析

烟气中的SO2、SO3、 HF等有害化学成分与一定的化学物质在高温条件下发生化学反应，生成稀硫酸、硫酸盐或其他化合物，同时使烟气的温度下降到低于露点，从而使脱硫设备产生露点腐蚀。

燃煤电厂的烟气中含有大量的二氧化硫、氮氧化物、氟化氢、氯化氢等。

结果表明，脱硫系统的洗涤液中存在H2SO4, HC, HF等，固体含量约为2%。

烟气吸收塔的入口处温度可以达到160~180℃，具有一定的干湿界面；吸收塔的出口烟气温度在45~55℃之间，低于露点。

所以，对材料的耐蚀、耐磨性和耐温要求非常高；同时，烟气脱硫系统必须与电厂主机、主炉同步运转，因此对系统的可靠性、利用率和使用寿命都有很高的要求。

八十年代初期，国内电力、冶金研究设计单位为解决脱硫塔、烟道、烟道、烟道和内衬等腐蚀问题，寻找低成本、耐高温、耐腐蚀的新材料。

而引起国人普遍关注的是耐腐蚀鳞片胶泥的适应性，这取决于树脂基质材料的种类，有两种：一种是由兰州化机设计院供应的环氧树脂鳞片胶泥；又一种乙烯基树脂鳞片胶泥，即 VEGF鳞片胶泥，例如乙烯基酯树脂鳞片胶泥，河南省长陵防腐材料有限公司的高耐蚀鳞片胶泥。

后者的综合性能，如耐腐蚀、耐高温等，都比前者好，日本和美国都已采用后者。

3、乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥的腐蚀机制研究

乙烯基酯树脂玻璃片胶泥的耐蚀性很好，其主要原因在于胶泥的成分。

通常情况下，防腐蚀层的腐蚀失效是因为树脂被腐蚀，基体树脂会失重、变色，然后会出现气泡、分层、剥离、开裂等情况，最终导致防腐蚀层的失效，而腐蚀层则会因为渗入等原因，加快腐蚀物质的渗入。

所以，在选用耐蚀性较好的树脂基质时，必须采取有效措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸气的渗入。

由于乙烯基酯树脂玻璃鳞片可以有效地阻止腐蚀介质或水蒸气的物理渗入，所以它具有较好的抗腐蚀性。

3.1乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的高渗透性能取决于材料成分，通常情况下，乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥中包含10%40%的片径大小的玻璃鳞片，在完成粘合后，将平面状的玻璃鳞片以平行的方式排列在树脂连续相中，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的情况下，树脂基质中会出现许多“缺陷”，如微孔、气泡和其他微细裂缝，它们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，渗透速率会增加，而与腐蚀性介质接触的基质的持续相对区域也会增大，因此，物理和化学腐蚀的进程会更快，而在乙烯基玻璃鳞片胶泥中，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透。

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 a。

3.2固化后的乙烯基玻璃鳞片胶泥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，使乙烯基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。

4、乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥特性研究

4.1具有良好的防腐蚀能力。

由于乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥所使用的基材为高性能的乙烯基酯树脂，其抗腐蚀性较环氧树脂强。

4.2渗透系数降低。

与常规环氧树脂相比，乙烯基玻璃鳞片胶泥具有高6~15倍和4倍的耐水蒸气透过性能。

4.3乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的粘合强度高，这是因为在树脂基片与玻璃鳞片之间的结合强度高，并且乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥与混凝土或碳钢基底的结合强度高，与钢板的结合强度为2.0 Mpa，对混凝土的结合强度为2.5 Mpa，所以，乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥涂料的涂层，不容易开裂，不容易脱落，附着强度高，抗冲击强度高，因而具有很好的抗腐蚀性能。

4.4具有良好的抗温差（热冲击）能力。

该涂料中包含大量的玻璃鳞片，从而消除了涂料与钢材的线性膨胀系数差异，乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料的线膨胀率为11.5x10-℃，钢材为12x1℃，两者的性能相当，使得乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥适用于诸如电力系统等温度变化的重腐蚀环境。

在一些特殊条件下， FGD的一些阶段可以达到200250摄氏度。

我们进行了耐高温冲击试验，将涂有乙烯基玻璃鳞片胶泥的钢板，在100℃的开水和0~℃的冰水中分别浸泡1 h，经过100次的交流实验，没有发现任何异常。

4.5具有良好的耐磨性能。

乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥在固化后具有较高的硬度，比一般的醇片涂料高2~3倍，且具有良好的耐磨性能，例如乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥具有120 mg的耐磨性能（cs-17w500g)，而在受到机械损坏时，醋酸树脂玻璃鳞片胶泥的损坏是局部的，并且扩散的倾向很低，维修起来也容易。

4.6的成本是中等的。

目前， FGD设备主要采用不锈钢、整体镍基合金、整体玻璃钢等材料。

与成本的比较如表4.1所示。

4.7具有良好的工艺性能。

由于乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥的固相成分比较高，所以可以一次涂成更厚的一层，其涂布方式可以是喷漆、滚涂、刷涂等。

在经过数年的乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶粘剂涂布后，如果发生破损，只要在此做一些简单的处理，就可以继续使用，且不会影响其使用性能，具有良好的维修能力。

5、乙烯酸酯树脂玻璃鳞片粘合剂的应用

5.1乙烯基玻璃鳞片胶泥在电厂烟气脱硫及硫磺系统烟道内壁的防腐蚀衬层中得到了成功的应用，可以有效地提高内衬的使用寿命。

表5.1所示为乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥的用量。

内衬底层的材质有其对应的施工技术要求。

5.1.1用于碳素钢基材的工艺：

①首先对金属表面进行除油除垢，然后进行除锈处理，其除锈级别不小于 Sa2.0或st3。

在铁锈表面清洁干净后，用聚乙烯酯树脂玻璃鳞片胶做底层，干燥后进行施工。

②用手工泥刀将其切成1~2毫米厚（每道）的胶泥，然后在几个钟头内固化，然后按照设计的要求进行施工。

通常在1毫米厚的情况下，检查涂层有没有毛刺和其他缺陷。

③在弯角或变形部位适当增大厚度，或与 FRP结合使用。

④用乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥树脂罩面一至二道。

⑤乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥涂布的质量控制，其质量的优劣将直接影响到它的耐蚀性和使用寿命，所以必须严格地控制乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥涂料的质量。

通常，涂料的最终检验项目包括：外观缺陷、硬度、针孔、厚度、敲击等。

1、外观缺陷检验：用肉眼观察，外观不会有任何缺陷。

2、硬度：通常采用巴柯尔硬度测试，通常要求其硬度不小于所提供的材料特性指标的90%。

3、针孔检测：以衬底和探测器的探针为正、负电极，外加2500 KV/mm的高压，对镀层的缺陷和不连续性进行检测。

4、厚度测试：采用电磁测厚仪和标准板厚度进行对比，每隔1米到2米探测一次，其厚度应符合设计要求。

5、钟击检验：用木片轻轻敲击镀膜的表面，随意地拿出一点进行试验，不得有异常的响动。