玻璃钢在湿式静电除尘（雾）领域中的应用.pdf

２０１５年第１０期玻璃钢／复合材料玻璃钢在湿式静电除尘（雾）领域中的应用牵娜（连云港中复连众复合材料集团有限公司，江苏省连云港２２２００６）摘要：介绍了湿式静电除尘（雾）器的工作原理及其结构，分析了玻璃钢的特点与成型工艺，说明了玻璃钢在湿式静电除尘中的应用状况。关键词：玻璃钢；湿式静电除尘；优势；应用中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ———文章编号：１００３０９９９（２０１５）１０００８７０４１前言近年来，我国大面积出现连续的严重雾霾天，ＰＭ２．５亦经常爆表。此类生态灾难引起了我国政府的高度重视，并出台了一系列的ＰＭ２．５防控要求。国家环境部于２０１１年７月２９日颁布了《火电—厂大气污染排放标准》）（ＧＢ１３２２３２０１１），标准中对燃煤电厂、钢铁厂、锅炉、垃圾焚烧、建材等烟气排放物提出了更高的标准和要求，其中规定了一般地区及重点地区燃煤锅炉烟囱烟尘排放限值分别为３０ｍｇ／ｍ和２０ｍｇ／ｍ，汞及其化合物污染物排放限值为０．０３ｍｇ／ｍ。此外，新修订的《环境空气质量标—准》（ＧＢ３０９５２０１２）将ＰＭ２．５纳人强制监测范畴，并提出了严格的时间要求，到２０１６年，各地均要按照新标准监测和评价环境空气质量，其监测结果均需向社会公布。湿式静电除尘器作为一种新型的环保设施，在燃煤电厂、钢铁厂、小型锅炉、垃圾焚烧、建材等领域中是一种高效的烟气深度净化装置，可取代ＧＧＨ再热装置，有效去除酸雾、ＳＯ。气溶胶、ＮＨ，溶胶（氨法脱硫）、石膏雨、重金属汞等，减小烟囱腐蚀，有效解“”“”“”决ＳＣＲ＋ＦＧＤ之后形成的白烟、蓝烟、黄烟等问题。湿式静电除尘（雾）器一般处在具有较强腐蚀性的环境中，对材料耐腐蚀性能的要求较高，目前普遍使用的三种类型材质分别是铅质、硬ＰＶＣ及玻璃钢，相比铅材比重大，蠕变性大，ＰＶＣ塑料耐候性差，易开裂，漏气率高，玻璃钢具有强度高、耐酸雾腐蚀性强、刚性好、不易变形等特点，是湿式静电除尘（雾）器的理想材料选择。２湿式静电除尘（雾）器２．１湿式静电除尘（雾）器的工作原理湿式静电除尘（雾）器作为一种高效的气液分离湿法设备，不受灰成分、比电阻影响，在高压静电的作用下，可以使烟气在很低的浓度下得以排放。其工作原理为：在设备的阳极板（管）和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，电晕阴极线连续放射出电子，将电极气体电离成正负离子；尘、酸雾等颗粒碰到电子后产生荷电，向电极性相反的电极移动。到达两极后，释放掉各自所带的电荷，尘（雾）粒则由于其黏性而附着在阳极板（筒）和阴极线上，后续通过水冲洗的方法将其冲到设备底部得以清除。２．２湿式静电除尘（雾）器的国内发展历程在国内，自２０世纪６０年代起，湿式静电除尘器就已应用于硫酸和冶金工业中，即铅静电除雾器技术，由于其有很多缺点，相应技术未得到较快的发展。随着改革开放时代的到来，２０世纪８０年代，引进了德国的相应技术加上本土的自身研发，研制出了用ＰＶＣ塑料替代铅材作为沉淀极的ＰＶＣ制静电除尘（雾）器技术，该技术在化工、冶金等领域取得了突飞猛进的发展。但由于塑料本身易老化、寿命短等缺陷，尤其是受热后管子易产生裂纹，其使用范围存在一定的局限性。２０世纪９０年代后期，化工行业自日本引进了导电玻璃钢静电除雾器，采用玻璃钢管替代塑料管束作为沉淀极，在玻璃钢中，按一定比例加入碳纤维等材料，改善其导电性能，保证阳极管束参与导电。这种除雾器的特点是质量轻、强度高、易加工成型、寿命长。同时，导电玻璃钢阳极管能够导电，获得了——收稿日期：２ｏ１５０５１９作者简介：李娜（１９８２一），女，工程师，主要从事复合材料产品研发及设计。８８玻璃钢在湿式静电除尘（雾）领域中的应用２０１５年１０月比ＰＶＣ更高的除雾效率。但其也存在着弊端，还未能适用于高气速、大烟气气量等场合的深度净化。近年来，在导电玻璃钢除雾器的诸多优点基础上，我国国内一些单位自主开发了新型的高气速高效湿式静电除尘器，并已经成功应用于脱硫脱硝尾气深度净化治理上。２．３湿式静电除尘（雾）器的构造湿式静电除尘（雾）器主要由壳体、阳极装置、阴极装置、绝缘装置、冲洗系统及高压机组等组成。壳体：为钢衬玻璃鳞片或玻璃钢等耐腐蚀材料。分为立式结构和卧式结构。根据工程实际情况，可设置在脱硫塔上部，也可单独设置。壳体形状有圆形或方形。进气方式：根据工程实际情况可有不同的设置。立式结构：上部进气，下部出气或下部进气，上部出气。卧式结构：平进平出。集尘阳极板：选用不锈钢或玻璃钢等耐腐蚀的材料，可根据介质成分和温度等实际情况选用。若脱硫烟气处理气量较大，阳极一般设计为极板式和蜂窝式。放电阴极：根据气体条件选用不同的耐腐蚀材料，主要有不锈钢、铅锑合金、钛合金等。绝缘装置：加热方式主要有电加热、热风加热。冲洗系统：采用不锈钢或玻璃钢等材质，间断冲洗或连续冲洗。另外，由于其在腐蚀性气体环境中运行，壳体及内部各部件应使用防腐材料制造或做防腐处理。图１为导电玻璃钢静电除雾器结构图。１．波纹补偿器；２一下部冲洗装置；３．气体分布装置；４一阳极系统固定器；５一下气室；６－气体分流板；７一蜂窝阳极管束；８－阳极系统；９－上气室；ｌ０。上部冲洗装置；１１－带引线绝缘箱ｌ２－不带引线绝缘箱图１导电玻璃钢静电除雾器结构图｜｜ｍ｜漆３玻璃钢的优良特性玻璃钢具有优良的性能特点，其重量轻、比强度高、耐腐蚀性强、耐高温、耐老化、寿命长，是一种兼具功能和结构特性的新型材料。相比于国内静电除尘器的ＰＶＣ材质或国外使用的双相不锈钢材质，具有以下优势：（１）相比于ＰＶＣ塑料材质，优势如下导电性强、除雾率高；耐高温，适应能力强；强度高、重量轻，节省支撑平台费用；阻燃性能好；无焊接一次成型、无易拉裂变形，制作、安装周期短；耐老化，使用寿命长。（２）相比于双相不锈钢材质，优势如下一次性投资少；重量轻，节省支撑平台费用；无焊接一次成型，加工制作难度小，周期短；结构紧凑，占地面积小。（３）玻璃钢的经济优势从表１数据＿１可以看出，基于设备的规格和类型，玻璃钢电除雾器的造价约是ＰＶＣ电除雾器或铅电除雾器的１／２，其重量也远远低于前两者。由于玻璃钢耐化学腐蚀强且造价低等优点，目前已经广泛应用于湿式静电除尘系统装置中，并已取得了良好的效果。表１电除雾器的技术经济比较２０１５年第１０期玻璃钢／复合材料８９４玻璃钢的成型工艺湿式静电除尘（雾）器是以高档耐腐蚀乙烯基树脂为基体，碳纤维、玻璃纤维等为增强材料，通过手糊、缠绕、拉挤、模压等成型工艺制成的一种高效净化除尘（雾）设备。４．１缠绕成型缠绕成型是将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模，即得到所需产品¨。按缠绕方式可分为环向缠绕、纵向缠绕（平面缠绕）及螺旋缠绕，按照树脂胶液形态，湿法缠绕是应用最为普遍的一种技术。模具种类有：木制模具、金属模具、玻璃钢模具、水泥模具等。缠绕成型的优点：ＦＲＰ制品中纤维含量高（６０％～８０％），机械强度较高；使用无捻粗纱为主要纤维增强材料，材料成本较低；纤维增强材料的铺层及方向可自由设计，以达到各种产品的强度需求；机械化成型，材质及方向性均匀，质量稳定；可大量生产或自动化生产。４．２手糊成型手糊成型是以木材、石膏、混凝土、金属或玻璃钢材料制成的阴模或阳模，在模具上用纤维增强材料和树脂胶液按照工艺要求铺敷成型，室温（或加热）、无压（或低压）的条件下固化，脱模后即可得到产品，手糊成型是玻璃钢工业生产中最早使用也是我国目前使用最广泛的成型方法。手糊成型的优点：生产准备时间短，操作简单，较容易掌握；设备投资少，适用多品种、小产量的产品；模具制造费用低；制品大小不受限制；制品成型的自由度大，可生产形状复杂的制品；产品可设计性强，可根据产品受力情况进行局部加强。４．３拉挤成型拉挤成型是指连续玻璃纤维粗纱或织物浸渍树脂胶液后，在牵引力的作用下，通过挤压成型、加热固化、定长切割，连续地生产出玻璃钢产品的一种成…型方法。拉挤成型较其他成型工艺，有其独有的特点：生产可实现自动化，效率高；产品纤维含量高，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；产品纵、横向强度可任意调整，以满足不同力学性能制品的使用要求；产品无需后加工，较其他工艺省工、省料、省能耗；产品质量稳定，长度可根据需要定长切割ｌｏ］。５玻璃钢在湿式静电除尘领域的应用情况在日本、欧美等发达国家，湿式静电除尘器技术在化工制酸、冶金等领域已经得到成熟应用，而在电厂的应用也有３０多年的历史。据不完全统计，目前有百台设备应用在欧美日本等国家的电厂。玻璃钢以其独有的特点也较早地应用于各领域的湿式静电除尘设备，克服了铅制及塑料制的缺点，成功地用于设备的外壳、水洗喷淋管及沉淀极管束。加拿大等国家成功研制了蜂窝式沉淀极静电除尘器。铅管及塑料管很难制作成蜂窝式，而玻璃钢却很容易做到，因此，蜂窝式玻璃钢沉淀极管束得到了越来越广泛的应用。尽管国内湿式静电除尘器的研究和开发比较晚，但在化工、冶金等行业的应用发展很快，尤其在化工行业，自２０世纪８０年代从日本引进了导电玻璃钢静电除雾器后，国内的一些业界人士就通过引进技术与自身研发相结合，不断积累设计、使用经验，最终设计并制作出了国产的玻璃钢静电除尘装置，并成功应用于多个工程案例。６结语（１）用于湿式静电除尘系统的结构和整套装置中的玻璃钢产品，是经过合理的设计、制造和安装的，其使用寿命长，运行可靠，具有明显的技术经济和社会效益，在国内外已有广泛的应用，技术经济分析是可行的；（２）用玻璃钢代替传统的铅制、ＰＶＣ塑料制、不锈钢制等材质制造具有耐腐蚀性强、强度高、节能等玻璃钢在湿式静电除尘（雾）领域中的应用２０１５年ｌ０月优点的湿式静电除尘装置在除尘设备降低成本、保证产品质量、提高经济效益等方面发挥了重要的作用；（３）产品必须按照其特有要求设计，经过合理・的结构及铺层研究、正确的选材和严格的生产工艺控制才能制作出满足需要的产品，发挥出其固有的优良性能；（４）湿式静电除尘系统的玻璃钢产品必须使用耐腐蚀性乙烯基树脂，其具有良好的耐酸、雾、粉尘等各种腐蚀性介质的性能，能避免产生老化、裂纹等现象，保证产品在腐蚀性的环境中长期连续地运行。参考文献［１］单政垒．基于智能ＧＦＲＰ筋混凝土梁力学性能试验的有限元分析［Ｄ］．沈阳：沈阳建筑大学硕士论文，２０１０．［２］丁振东．复合材料工程应用分析［Ｊ］．热加工工艺，２００９，（２４）：—５９６ｏ．［３］郝建伟，陈亚莉．树脂基复合材料成形工艺进展［Ｊ］．航空制造技术，２００８，（１２）．［４］任铮．浅谈汽车用玻璃钢材料及其制造工艺［Ｊ］．重型汽车，—２００５，（０４）：１７１８．“”［５］中国环保产业协会电除尘委员会．穿透雾霾的一缕阳光［Ｎ］．中国环境报，２０１３（１０）．［６］乔光辉．玻璃钢／复合材料在湿法烟气脱硫装置中的应用［Ｊ］．电力环境保护。２００４，（０９）：２１．［７］乔光辉．玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用研究［Ｊ］．纤维复合材料，２００１，（Ｏ３）．［８］郑永峰．ＦＲＰ筋混凝土梁受力性能的试验研究及有限元分析［Ｄ］．济南：济南大学硕士论文，２００８．［９］魏荭．玻璃钢在电厂湿法烟气脱硫装置中的应用研究［Ｊ］．中国能源，２００１，（Ｏ８）．［１０］刘宝平．纤维拉挤一缠绕技术的研究及其过程仿真［Ｄ］．武汉：武汉理工大学硕士论文，２００６．［１１］竺铝涛．汽车用碳纤维复合材料加工成型工艺研究进展［Ｊ］．石油化工技术与经济，２０１３，（Ｏ２）．［１２］石宝．玻璃纤维经编针织物复合材料能量吸收性能研究［Ｄ］．河北：河北科技大学硕士论文，２０１２．［１３］孙九霄．燃煤电厂湿法烟气脱硫玻璃钢材料研究及玻璃钢烟道设计制造［Ｄ］．武汉：武汉理工大学硕士论文，２００７．［１４］杨庶．玻璃钢管在滨海电厂中的应用及研究［Ｊ］．黑龙江科技信息，２０１４，（ｏ３）．［１５］陈启飞，黄亚新，王建平．玻璃钢在舟桥器材中的应用研究［Ｊ］．纤维复合材料，２００１，（Ｏ９）．［１６］孙军，刘淑嫒，胡卫东．玻璃钢门窗制造工艺与应用［Ｊ］．油气田地面工程，２００３，（１Ｏ）．［１７］林祖涵．静电除雾技术在燃煤电厂的应用［Ｊ］．华电技术，２０１１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