湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究

应用研究　Ｆｉｂｅｒ　ａ　ｓ　郑晓盼，等：湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究　中图分类号：ＴＱ１７１．７７　７．７７　文献标识码：Ａ　湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究　郑晓盼　，葛平　，朱召平　，信明勋　，邓正燕　，钟永生　（１．福建龙净环保股份有限公司，龙岩３６４０００；　２．金陵力联思树脂有限公司。南京２１　１５００）　摘要：参照美国标准ＡＳＴＭ　Ｃ５８１，采用加速试验的方法对拉挤、手糊、缠绕工艺生产的导电玻璃钢管样块，在质量浓度为　５０％、温度为８０℃的硫酸水溶液中进行２８　ｄ的浸泡试验，并周期性地测试其弯曲强度和弯曲模量，基于弯曲强度保留率指标　对不同工艺生产的阳极管的耐腐蚀性能进行研究。　关键词：湿式电除尘器；导电玻璃钢；拉挤工艺；耐腐蚀试验　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ＦＲＰ　ｆｏｒ　Ｗｅｔ　Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ　Ｚｈｅｎｇ　Ｘｉａｏｐａｎ　，Ｇｅ　Ｐｉｎｇ　，Ｚｈｕ　Ｚｈａｏｐｉｎｇ　，Ｘｉｎ　Ｍｉｎｇｘｕｎ　，Ｄｅｎｇ　Ｚｈｅｎｇｙａｎ　，Ｚｈｏｎｇ　Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ　（１．Ｆｕｊｉａｎ　Ｌｏｎｇｋｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｏｎｇｙａｎ　３６４０００；　２．Ｊｉｎｌｉｎｇ　Ａｌｉａｎｃｙｓ　Ｒｅｓｉｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１　１０５０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＵＳ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ＡＳＴＭ　Ｃ５８１，ｔｈｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ＦＲＰ　ｔｕｂｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｐｕｈｒｕｓｉｏｎ，　ｈａｎｄ　ｌａｙ—ｕｐ　ａｎｄ　ｗｉｎｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｅｒｅ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　２８　ｄａｙｓ　ｏｆ　ｓｏａｋｉｎｇ　ｉｎ　ｓｕｌｆｕｒｉｃ　ａｃｉｄ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｍａｓｓ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　５０％ａｎｄ　ａｔ　８０　ｏＣ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｅ　ｔｕｂｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂｙ　ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅｉｒ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＷＥＳＰ；ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ＦＲＰ；ｐｕｈｒｕｓｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｔｅｓｔ　Ｏ前言　２０１３年，我国东部地区、尤其是京津冀、长三　角、珠三角地区灰霾频发，甚至在西部地区，如西安、　成都、重庆、昆明等地均出现较为严重的灰霾天气，　严重影响了人们的生活。２０１３年９月，环保部发布　基金项目：福建省科技计划项目“燃煤电站用管式湿式电除尘　（雾）技术开发及应用”（２０１７Ｙ３００６）　收稿１３期：２０１７—０３—１５　修回１３期：２０１７—０３—２６　作者简介：郑晓盼，男，１９８５年生，工程师。主要从事大气污染控　制设备及技术的研究和应用。　的《环境空气细颗粒物污染防治技术政策》中指出，　“工业污染源有组织排放的颗粒物，宜采取袋除尘、　电除尘、电袋除尘等高效除尘技术，鼓励火电机组和　大型燃煤锅炉采用湿式电除尘等新技术。”因此，在　《玻璃纤维》２０１７年第３期２６　郑晓盼，等：湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究　ＦｉｂｅＰｇ｜　壅　环保新形势的压力和国家政策的导向下，我国环保　企业开始开发或引进应用于燃煤电站的湿式电除尘　技术。　国外电厂应用湿式电除尘技术已有３０年历史，　作用；导电层，发挥除尘的作用；中间是起强度支撑　作用的长轴向纤维层；最外是外表织物层。　目前，导电玻璃钢管的生产工艺主要有手糊和　缠绕。其中，手糊工艺是导电玻璃钢管生产中最广　泛使用的成型方法。然而，手工成型方法较难保证　阳极管的尺寸精度及表面平整度，且拼装后模块同　极距误差大，产品质量稳定性差，自动化程度低，生　有近５Ｏ台湿式电除尘器在欧洲、北美、日本等国家　的电厂使用，主要用来脱除硫酸酸雾和细颗粒物（除　尘、除雾），降低烟气浊度。目前国际上湿式电除尘　器（以下简称湿电）可分为两大类，一种是板式湿　电，另一种是管式湿电…。　导电玻璃钢管式湿电在化工及冶炼行业也叫做　产效率低。缠绕工艺适用于圆形截面，容易编程实　现自动化，且产品力学性能好。而导电玻璃钢是正　六边形截面，编程难度大，缠绕纱在棱角位置受力不　均，影响机械性能。而且最重要的是导电碳毡层无　电除雾器。我国从８０年代通过引进消化吸收国外　先进技术取得突飞猛进的发展。随着化工、冶金技　术的发展，电除雾器的阳极材料经历了铅、ＰＶＣ和导　法实现自动铺层仍需人工铺设，大大降低了生产效　率和自动化水平，因此影响了这种工艺的推广应用。　随着管式湿式电除尘器的大型化及大规模应　电玻璃钢３个阶段，目前导电玻璃钢技术已成为主　流。导电玻璃钢管式湿电在国内电力行业的应用是　近年才开始研究，目的是收集湿法脱硫后的细颗粒　用，阳极管数量大、单个模块的管数多，对其机械性　能及质量稳定性提出更高的要求，使得手糊工艺的　弊端越发显现。玻璃钢生产厂家进行阳极管拉挤生　产工艺的研究和攻关，通过不断的试制和工艺改进，　物、液滴、酸雾、石膏浆液等。　１导电玻璃钢阳极管生产工艺　导电玻璃钢阳极管是管式湿式电除尘器的核心　部件，通常为内切圆直径３６０　ｍｍ蜂窝形　，从结构　上看，导电玻璃钢管从里到外分别是内衬层，起防腐　将碳纤维表面毡、玻璃纤维织物及连续玻璃纤维粗　纱浸渍树脂胶液后，在牵引力的作用下，通过挤压、　加热固化、定长切割，在保证性能的前提下，实现了　连续稳定拉挤成型。　表１拉挤工艺与手糊工艺对比　２耐腐蚀性能对比试验研究　手糊或缠绕阳极管在冶金行业应用较早，且燃　钢阳极管应用到在燃煤电厂的湿式电除尘器上，在　国内外尚属首次；另外，拉挤工艺的阳极管树脂含量　煤电厂湿电的阳极管的生产最初也采用手糊或缠绕　工艺。因此，手糊或缠绕阳极管的耐腐蚀性能在实　际应用中已得到较好的验证。但是，将拉挤工艺应　用到导电玻璃钢阳极管生产、同时将拉挤导电玻璃　较手糊和缠绕工艺低（拉挤阳极管的树脂质量分数　通常在３０％～３５％，而手糊或缠绕阳极管的树脂质　量分数通常大于４０％）。因此，有必要对拉挤导电　玻璃钢阳极管的耐腐蚀性能进行研究。　《玻璃纤维》２０１７年第３期２７　壅Ｆｉｂｅｒ　２．１　导电玻璃钢的腐蚀机理分析　由于进入管式湿电的烟气冷凝物中包括硫酸、　郑晓盼，等：湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究　纯，质量分数９８％）加去离子水配制成，介质温度为　８０℃，采用恒温控制，加热温度波动小于±０．１　ｏＣ。同　时，为了保持腐蚀介质的浓度和组成，至少在每一期龄　末更换腐蚀介质。　２．２．２试验方法　亚硫酸、盐酸、氮氧化物的水合物、氟化物、氯化物等　腐蚀介质，另外，固体颗粒和沉积物不断冲刷防腐层　会加剧腐蚀。导电玻璃钢中的树脂通常采用不饱和　树脂，其腐蚀的机理分为物理腐蚀和化学腐蚀。其　中不饱和聚酯树脂分子中的羟基、羧基等极性基团　目前，热固性树脂及复合材料耐腐蚀测试方法　通常采用欧洲标准ＥＮ　１３１２１—２、美国标准ＡＳＴＭ　与极性分子之间的相互吸引发生材料的溶胀，造成　物理腐蚀；另外，不饱和聚酯树脂也极易受到水、酸、　碱等介质的侵蚀而发生水解、皂化，从而破坏大分子　结构，造成化学腐蚀　，见图１。　一Ｃ一０一＋Ｈ　Ｏ—　一Ｃ—ＯＨ＋ＨＯ一　ｌ　１Ｏ　０　图１　不饱和树脂的化学腐蚀机理　为了提高导电玻璃钢的耐腐蚀性，通常采用新　型的乙烯基酯类不饱和树脂或双酚Ａ型不饱和聚酯　树脂。乙烯基酯类不饱和树脂含酯键少，每摩尔比　耐化学聚酯少３５％～５０％；其甲基起到保护酯键，　提高耐水性的作用；其羟基可以改善对玻璃纤维的　湿透和粘结性，并可以进行反应使乙烯基酯的层合　制品具有较大的强度；其环氧树脂骨架提供了坚韧　性，并可通过控制分子量来提供粘度，环氧醚键则提　供优良的耐酸性。双酚Ａ型不饱和聚酯树脂的耐化　学性一般优于间苯型不饱和聚酯树脂，尤其是在碱　性侵蚀的环境中；其二酚基丙烷基团对酯基具有屏　蔽保护作用，因而具有良好的耐腐蚀性能。　２．２试验条件与试验方法　２．２．１试验条件　试验样块是由同一公司采用手糊、缠绕、拉挤工艺　生产的导电玻璃钢，树脂为金陵力联思公司的４３０ＹＴ，　样块表面光滑均匀、有光泽、无气泡、无纤维裸露，纤维　质量￣ｔ２５％～３５％，硬度达到纯树脂完全固化后的硬　度的９０％以上，尺寸为１００　Ｉ／ｌｎｌ　ｘ　１２．５　ｍｉｌｌ　ｘ　３　Ｉｎｎｌ，２片　相同的样块粘接，分别只有一面浸泡在酸液里。腐蚀介　质为质量分数为５０％硫酸水溶液，通过浓硫酸（分析　《玻璃纤维》２０１７年第３期２８　Ｃ５８１或国标ＧＢ／Ｔ　３８５７—２００５《玻璃纤维增强热固　性塑料耐化学介质性能试验方法》。本文采用综合　以上标准对导电玻璃钢样块进行耐腐蚀性能试　验　，导电玻璃钢的耐腐蚀性能判断指标如表１所　示。试验采用加速试验的方法，将若干样块完全浸　泡于上述腐蚀介质中，周期性（７　ｄ）取出并采用材料　万能试验机分别测试各样块的弯曲强度和弯曲模　量，共进行２８　ｄ浸泡试验。加　　％　表１导电玻璃钢的耐腐蚀性能判断指标　＞　＞保＜　化学强度保留率　加％率留如　％　耐腐蚀等级　＞　耐腐蚀　∞　尚可（临界）　％　不耐腐蚀　注：弯曲强度保留率（％）＝浸渍测试期后样品弯曲　强度／固化期后样品弯曲强度×１００％；弯曲模量保留率　（％）＝浸渍测试期后样品弯曲模量／固化期后样品弯曲　模量×１００％；化学强度保留率（％）＝（弯曲强度保留率　＋弯曲模量保留率）／２。　２．３试验结果与分析　图２所示为拉挤、手糊、缠绕３种成型工艺生产　的阳极管样块的初始弯曲强度；图３所示为拉挤、手　糊、缠绕３种成型工艺生产的阳极管样块的初始弯曲　模量。从图２可以看出，拉挤阳极管的纵向弯曲强度　远远高于手糊和缠绕阳极管，原因是拉挤阳极管的纵　向铺设连续的玻璃纤维。但是，拉挤阳极管的横向弯　曲强度略低于手糊和缠绕阳极管，这是由拉挤的工艺　特点决定的，可增加其内外表面玻纤毡的含量来强化　拉挤阳极管的横向力学性能。从图３可以看出，拉挤　阳极管的纵向、横向弯曲模量均远远高于手糊和缠绕　阳极管，说明拉挤阳极管抵抗弯曲形变能力远远高于　手糊和缠绕阳极管，原因是拉挤阳极管的玻璃纤维质　量分数较高且材料致密度较高。　郑晓盼，等：湿式电除尘器用导电玻璃钢的性能研究　Ｆｉｂｅｒｇｌ　堕　塞　时　莹　＼　嘿　鲁　钟　图２不同成型工艺阳极管的弯曲强度　图３不同成型工艺阳极管的弯曲模量　表２～４所示为拉挤、手糊、缠绕阳极管的耐腐蚀　试验结果，图４所示为不同成型工艺的阳极管纵向　化学强度保留率变化曲线，图５所示为不同成型工　艺的阳极管横向化学强度保留率变化曲线。从表　２～４、图４～５可以看出：（１）拉挤、手糊、缠绕阳极管　∞印∞加∞∞∞∞加　∞∞∞∞∞∞∞∞∞Ｏ　∞莹＼　慧雹　的测试数据高于原始数据。此外，手糊、缠绕工艺制　作的阳极管尺寸厚度不均，表面平整度较拉挤样差，　测的数据误差较大。（２）拉挤、手糊、缠绕阳极管样　块在２８　ｄ耐腐蚀试验过程中，其弯曲强度保留率、弯　曲模量保留率、化学强度保留率均满足大于７０％的　要求，依据欧洲标准ＥＮ　１３１２１—２，拉挤、手糊、缠绕　阳极管均耐腐蚀，具有相似的耐腐蚀性能。　样块在耐腐蚀试验过程中，化学强度保留率并不呈　单调递减趋势，甚至第２８天的弯曲强度和弯曲模量　表２拉挤阳极管的耐腐蚀试验结果　表３手糊阳极管的耐腐蚀试验结果　表４缠绕阳极管的耐腐蚀试验结果　《玻璃纤维》２０１７年第３期２９　建　一Ｆ　Ｐ　１　５０　≤１２（Ｉ　簪　蔗　９０　三６０　互　３（）　０　７　ｌ４　２｛　８　汝池时川Ｉ　Ｉｄ　图４不同成型工艺的阳极管纵向化学强度保留率变化　２ｆ）　Ｊ０　９（）　８０　（）　（】　７　Ｉ４　２　没泡时ｆＢ　ｔＪ，／ｄ　图５不同成型工艺的阳极管横向化学强度　保留率变化曲线　２．４腐蚀形貌观察　罔６所，Ｊ　为腐蚀后的托挤…檄管样块和于糊阳　卡哎管佯块太｛　的　蚀形貌观察｝錾１．．从　【Ｉ１可以看　¨｛，拉挤ｌ；Ｉｌ橄管样块的表面基本没变化，无裂纹、失　光、腐蚀、　Ｃ池、软化等缺陷产　，　ｒ糊阳极管样块　的表面　￣：－／Ｌ钉扩夫的现象，说口Ｊｊ酸性溶液已经侵蚀　于糊样块丧ｆ　Ｃ孔。　３结论与建议　（１）托挤导电玻璃钢ｌ５同极管ｔｌ１于其牛产效牢　高，　寸精　，广：品性能稳定等优点，使得托挤１　湿式电除　ｆ、　川Ｊ导电玻璃俐…撇管，ｆｉ』　：Ｉ１】迅速　推广，　人㈣、　Ｊ｛ｊ　（２）果川』ＪｌＪ迷试验方法研究导ｔｌｚ玻璃俐阳极管　住酸性溶液ｔｌｌ的惦蚀行为，即存腐蚀介质为质量浓　破墒纤维　２０１７年第３期３０　郑晓盼，等：湿式电除尘嚣用导电玻璃钢的性能研究　ｊ　。一　ｈ　ｊ　蚀　Ｉ　酬』Ｉ；ＩＩ做”什块挺　图６腐蚀后的样块表面　度为５０％硫峻水溶液，渝度为８（】　℃的试验条什ｌ　，　经过２８　ｃＩ白勺浸泡试验表明：托挤、手糊、纯绕３种Ｉ　生产的导电玻璃钢　极管样块的化学　俊保留　均火＿『７０％，具有卡｝｛似的耐尉蚀性能，¨破ｒ托挤　样树脂含量低、耐腐蚀差的传统观念。　（３）在绝对强度方　，批挤阳极管的纵　弯『ｆ｛ｌ　强度远远高于手糊和缠绕ｌ５ｕ饭管，原１人ｌ址　刊剂　极　管的纵向铺设连续的玻璃纤维　但是，　挤…做管　的横向弯｝｝｝１强度略低于于糊币¨缠绕阳儆管；托挤　Ｊ　极管的纵向、横　弯ｌ｛｝Ｉ模址均远远高于Ｆ糊干¨缠绕　］傲管　（４）拉挤导电玻璃钢阳撇管存燃煤电』‘　法脱　硫后的实际湿娴气ｆ　况条件下的耐腐蚀　能还需进　一步研究。　参考义献　ｆ　１］朱召　，郑晓盼　Ｊ　乜除　器　煤电超低排放ｔ１ｔ的盹川　Ｉ　ＩＩｌ１　环保产、ｊＪ　，２０１５（｝】）：５２　５６　Ｉ　２＿Ｉ　敏，－　尔歇，朱法华，等．燃煤电，采ｊ｛｛　．￣－ｂｌＺｌ涂　器深度除　々，、　ｊ｝】研究［Ｊ］．Ｉ　力科技　ｊ环侏．２０１６（１）：２６—２９　３］严艳．玻璃纤维增姒已烯堪　树脂复合材料　硫酸介Ｊ　ｒｆ一的　耐Ｈｊ性评价［Ｄ］．北５　：北京化Ｉ大　、　，２００８．　［４］葛平热周性树脂耐馏蚀ｒ　能　及　应用（１）——Ａｌｌａ￣－发　展【史，耐懵蚀试聆和梢炎杯准『Ｊ１热　树脂，２００７（１）：５ｌ　５４