一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料的制作方法[0002]SO2是造成大气污染的主要污染物之一，在这些SO2排放中，工业来源排放量占总排放量的84.27%。其中我国目前的I次能源消耗中，煤炭占76%，在今后若干年内还有上升的趋势。我国每年排入大气的87%的SO2来源于煤的直接燃烧。其中大约一半来自于火力发电厂。由于燃煤、含硫较高的重油和矿物原料中本身含硫、氧化钙等，烟气中含有大量的S02、HF等有毒有害气体，对大气造成严重污染，是酸雨的主要成因。湿法脱硫(FGD)不加装烟气加热系统(GGH)工艺是各大发电公司普遍采用的脱硫工艺，其主要目的是满足国家环保法规，同时降低工程成本。采用该工艺时，烟囱烟、气温度大约在500°C，烟气湿度大，易在烟囱内结露形成冷凝酸液，腐蚀性很强，是该工艺中面临的重要问题之一。[0003]引入湿法烟气脱硫工艺之后，虽然烟气中95%的SO2被清除，但是脱硫后的烟气含水率却上升至13%左右，变为饱和水蒸气，温度也下降至45°C -50°C (有GGH时烟气温度为80°C左右)，远低于水蒸气的凝结温度，因而会在烟道、烟囱内表面形成明显的结露水流。此夕卜，目前所用的钙法脱硫技术，对烟气中具有强腐蚀性的SO3的脱出率只有大约30%，这部分SO3遇到结露水之后，立即形成硫酸，从而对脱硫塔及附属设备、烟道、烟?等产生严重的腐蚀。[0004]国内电力行业在进行湿法烟气脱硫的过程中，对于脱硫烟气的腐蚀性认识不足，2009年以前国内电力行业在脱硫系统、烟道、烟?防腐蚀方面投入不够，简单模仿2004年引进国内的宾高德发泡玻璃砖烟?防腐蚀体系，大量采用国产废玻璃制造的发泡玻璃砖和硅橡胶粘接剂腐蚀体系，导致在加装湿法烟气脱硫装置之后较短的时间内，脱硫烟囱就出现了较为严重的腐蚀。该类案例屡见不鲜。也有一些电厂采用聚脲做内防腐层，结果不到半年即出现大面积开裂、脱落；有些电厂采用耐酸胶泥做内防腐蚀层，最快投入使用只有28天，脱落冷凝水即将烟?砖内筒渗透。[0005]在净烟道防腐蚀方面，同样由于电厂、脱硫公司对于防腐蚀认识上的不足，导致有的电厂脱硫设施投产不到3个月，即导致“钢板+玻璃鳞片防腐蚀”烟道被大面积腐蚀穿孔，失去维修价值。[0006]国外在1970年代初期展开了脱硫技术的大规模推广应用及对脱硫烟气的防腐蚀技术研究。美国电力研究院(the Electric Power Research Institute.简称EPRI)和国际能源署清洁煤中心(Clean Coal Centre, International Energy Agency)在脱硫烟气防腐蚀技术研究方面较为全面和权威。[0007]EPRI1996年编写了《湿烟囱设计导则WET STACKS DESIGN⑶IDE》，长期跟踪调研了美国燃煤电厂脱硫烟囱内壁的各类防腐蚀材料，并对比分析和评价了材料费用、维护费用和全寿命成本。美国材料试验协会(ASTM)也自1970年代起即制定、颁布了玻璃钢烟囱规范，用于指导玻璃钢烟囱的设计、制造、安装及使用，并且及时将玻璃钢新技术通过规范修订的方式反映出来。美国政府能源部矿物燃料办公室(U.S.Departmentof Energy, Officeof Fossil Energy)据此于1999年推出了 D0E/FE-0400号燃煤电厂推荐性设计方案《MARKET-BASED ADVANCED COAL POWER SYSTRMS FINAL REP0RTMAY1999》，将“钢筋混凝土外简+FRP内筒”作为美国燃煤电厂脱硫烟囱的唯一推荐方案。最近十几年来，“钢筋混凝土外筒+FRP内筒”的脱巯烟囱形式，已成为美国燃煤电厂脱硫烟囱的主要结构形式。[0008]国内采用玻璃钢做腐蚀性气体排放烟囱始于20世纪60年代，据中冶建筑研究总院科技档案资料记载，早在1965年12月即会同鞍钢冷轧长、鞍钢设计院等单位，建造了高度为40m的酸洗废气排放钢烟囱玻璃钢烟囱。2005年，中冶建筑研究总院会同有关电力设计院开展玻璃钢烟囱在燃煤电厂脱硫烟囱上的设计和应用技术研究，并于2006年设计、建造了国内第一座电厂用玻璃钢烟囱，高度180m、直径6.6m，最高使用温度180°C。但是，在安装的最后阶段，由于技术和安装等原因，导致该烟囱被烧毁。
[0009]玻璃钢(Fiberglass Reinforced Plastic,玻璃纤维增强塑料，缩写为FRP或GRP)是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成，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，具有质轻、高强、耐化学腐蚀、绝缘隔热、耐瞬时高温烧蚀、强度和形状易于设计性等优点。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。但是，目前玻璃钢烟囱的应用主要面临如下几个问题:(I)选材与结构可靠性；(2)耐温和防火问题;(3)老化问题。


[0010]针对目前玻璃钢烟囱的应用主要面临上述技术的不足，本发明的目的是提供一种一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料。同时，提供一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料的制作方法。
[0011]本发明的目的是这样实现的:一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料，其特征在于:多段圆筒形烟道壁通过烟道接口连接为一体，在圆筒形烟道壁上有外凸的加强筋；所述的烟道壁结构上分为三层，从外到内依次为外保护层、加强层和耐腐蚀化学层。
[0012]本发明的目的还可以这样实现:加强层采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为单向布、方格布、短切毡或/和缠绕纱；所述的外保护层采用乙烯基酯树月旨，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350，并添加紫外线吸收剂；所述的耐腐蚀化学层采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350。
[0013]烟道接口的结构为；由两段烟道壁对接，接口处用腻子封堵，内外两侧分别粘贴外接口和内接口，内外接口材料采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为短切毡加单向布或方格布。
[0014]所述的加强筋的结构为，筋圈截面为外凸弧形或梯形，筋圈包围的空间内充填有硬质聚氨酯材料。
[0015]本发明一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料的制作方法，其特征在于:
[0016]I)材料选择:加强层采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为单向布、方格布、短切毡或/和缠绕纱；外保护层采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350，并添加紫外线吸收剂；耐腐蚀化学层采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350 ;促进剂:上纬1305 ;引发剂:NOROXMEKP925H ；
[0017]2)配制树脂:按照如下比例配制，树脂:引发剂:促进剂=1: 0.1: 0.001?
0.01，称取树脂倒入容器中，然后称取促进剂倒入树脂中，搅拌lmin，称取引发剂倒入，混合均匀待用；
[0018]3)采用微机控制缠绕机带动专用模具转动完成烟道壁材料的的缠绕、喷射树脂工序；模具外表面缠绕塑料薄膜以便于脱模，缠绕过程从耐腐蚀化学层、加强层到外保护层依次按照工艺要求完成；
[0019]4)固化成型:固化温度80°C，时间4-5小时；
[0020]5)检验:内外表面应平整光滑，无纤维外漏，无直径大于Icm的气泡，小气泡数不大于7个/dm2。
[0021]本发明具有以下显著技术进步:
[0022]1、采用本发明玻璃钢的湿烟筒烟囱材料是湿烟囱防腐工程的重大技术创新。基于 申请人:多年实践，其他多种烟囱防腐方案在火力发电厂湿烟囱中均出现严重渗漏，唯有本发明的整体玻璃钢烟囱材料的排烟筒防腐技术方案，在湿烟囱防腐工程中解决了渗漏腐蚀的疑难问题，这是湿烟?防腐工程的重大技术创新和下一步火力发电厂排烟技术发展方向。
[0023]2、采用本发明烟囱材料，经验证明在湿法脱硫烟囱中烟气温度低、烟气强腐蚀的情况下，是最好的选择，在防腐性能、耐久年限和技术经济等方面都有明显的优势。
[0024]3、采用本发明玻璃钢烟囱材料的设计是可靠的。具体来说:
[0025]⑴有相关技术标准和相关文件支持；
[0026]⑵本发明玻璃钢烟筒结构设计技术成熟，实验结果证明，完全可以作到玻璃钢烟筒结构在强度、整体及局部稳定方面安全可靠。
[0027]⑶玻璃钢烟囱材料耐温性:可以满足排烟筒设计压力±500Pa，湿烟囱在不设旁路的情况下烟温_40°C?65°C。目前国家环保部门严格控制设置旁路，采用玻璃钢湿烟囱从材料选择、降低工程投资方面完全能够满足要求。
[0028]⑷玻璃钢烟囱材料耐久性:环氧乙烯基酯树脂缠绕制作的FRP烟管使用年限为25年，露天部分外刷防紫外线涂料。
[0029](5)本发明选用的纤维和树脂是一种良好的阻燃体，2011年11月在“国家防火建筑材料质量监督检验中心”(成都)进行了 FRP燃烧性能试验，检测结果与理论实验结果一致(材料的氧指数都在31-33之间，为难燃材料)；耐40%硫酸腐蚀和耐紫外性能良好。
[0030](6)本发明FRP烟囱材料分段连接节点的构造技术方案成熟可靠。
[0031](7)本发明FRP烟囱材料的工程造价从工程结构的全寿命来考虑，总造价更有竞争力，因为FRP材料耐化学腐蚀性能十分优秀，后期维护工作量很小。
[0032](8)本发明在FRP烟囱材料的制作方法科学合理，特别是采用微机控制缠绕机带动专用模具转动完成烟道壁材料的的缠绕、喷射树脂工序；模具外表面缠绕塑料薄膜以便于脱模，缠绕的耐腐蚀化学层、加强层和外保护层均达到优质水平。


[0033]图1为本发明结构层示意图
[0034]图2为烟道接口示意图
[0035]图3为加强筋结构形式之一示意图

[0036]附图中各部件标号如下:
[0037]烟道壁10，包括外保护层11、加强层12、耐腐蚀化学层13 ；
[0038]烟道接口 20，包括外接口 21、内接口 22、腻子23 ；
[0039]加强筋30，包括筋圈31、硬质聚氨酯材料32。
[0040]本发明是一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料，它由多段圆筒形烟道壁10通过烟道接口 20连接为一体，在圆筒形烟道壁10上有外凸的加强筋30 ;所述的烟道壁10结构上分为三层，从外到内依次为外保护层11、加强层12和耐腐蚀化学层13。
[0041]加强层12采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为单向布、方格布、短切毡或/和缠绕纱；所述的外保护层11采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350，并添加紫外线吸收剂；所述的耐腐蚀化学层13采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350。
[0042]烟道接口的结构为；由两段烟道壁10对接，接口处用腻子23封堵，内外两侧分别粘贴外接口 21和内接口 22，内外接口材料采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为短切毡加单向布或方格布。
[0043]所述的加强筋的结构为，筋圈31截面为外凸弧形或梯形，筋圈包围的空间内充填有硬质聚氨酯材料32。
[0044]本发明一种阻燃防腐玻璃钢结构烟囱材料的制作方法，如以下步骤:
[0045]I)材料选择:加强层12采用ECR玻璃纤维增强树脂基复合材料，骨架材料为单向布、方格布、短切毡或/和缠绕纱；外保护层11采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350，并添加紫外线吸收剂；耐腐蚀化学层13采用乙烯基酯树脂，规格为亚什兰DERAKANE411-350或亚什兰DERAKANE510C-350 ;促进剂:上纬 1305 ;引发剂:N0R0XMEKP925H ；
[0046]2)配制树脂:按照如下比例配制，树脂:引发剂:促进剂=1: 0.1: 0.001?0.01，称取树脂倒入容器中，然后称取促进剂倒入树脂中，搅拌lmin，称取引发剂倒入，混合均匀待用；
[0047]3)采用微机控制缠绕机带动专用模具转动完成烟道壁材料的的缠绕、喷射树脂工序；模具外表面缠绕塑料薄膜以便于脱模，缠绕过程从耐腐蚀化学层13、加强层12到外保护层11依次按照工艺要求完成；
[0048]4)固化成型:固化温度80°C，时间4-5小时；
[0049]5)检验:内外表面应平整光滑，无纤维外漏，无直径大于Icm的气泡，小气泡数不大于7个/dm2。
[0050]以下是本发明设计的相关技术说明:
[0051]一、主要技术标准和相关文件[0052]ASTM D5364 - 93 (2008)，燃煤电厂玻璃纤维增强塑料烟囱烟囱材料的设计、制造和安装标准。
[0053]GB/T1446-2005纤维增强塑料性能试验方法总则
[0054]GB/T1447-2005玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法
[0055]GB/T1448-2005玻璃纤维增强塑料压缩性能试验方法
[0056]GB/T2576-2005纤维增强塑料树脂不可溶份含量试验方法
[0057]GB/T2577-2005玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法
[0058]GB/T3854-2005纤维增强塑料巴氏(巴柯尔)硬度试验方法
[0059]GB/T4202—2001玻璃纤维产品代号
[0060]GB/T18374 一 2001增强材料术语及定义
[0061]GB/T17470-1998玻璃纤维短切原丝毡
[0062]GB/T18370-2001玻璃纤维无捻粗纱布
[0063]GB/T8237-2005玻璃纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂
[0064]HG20696-1999玻璃钢设备设计规定
[0065]二、玻璃钢烟筒材料的设计要求，
[0066](—)、设计条件
[0067]1、FRP烟囱材料允许应力的确定:
[0068]直径7000mm烟囱FRP烟囱材料性能及数据
[0069]