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摘要:铜冶炼厂烟囱的传统防腐蚀结构设计一般为内衬防腐，如：泡沫玻璃砖、高温防腐蚀涂料、玻璃鳞片、聚脲以及不锈钢材料；通过对铜冶炼厂烟囱烟气腐性的成因及防腐性烟囱结构形式进行分析，以及近年来国内FRP所用材料及工艺的进步，整体缠绕FRP烟囱在铜冶炼厂及相关行业的应用将成为一种发展趋势。
关键词：烟囱防腐蚀整体FRP 冶炼厂
Abstract: copper smelting plant chimney anticorrosive structure design of traditional general for lining anticorrosive, such as: foam glass brick, high temperature corrosion resistant coatings, glass flake, polyurea and stainless steel materials; Copper smelting plant chimney flue gas by corrupt sex cause of formation and anticorrosion chimney structure form analysis, and in China in recent years the materials and process of FRP progress, whole winding copper smelter FRP chimney and related industry applications will become a developing trend.
Key words: the chimney anti-corrosion overall FRP smelter
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、铜冶炼烟囱腐蚀环境
铜冶炼烟囱中最常见的腐蚀性气体是二氧化硫。二氧化硫遇水转变成亚硫酸，再氧化成硫酸。硫酸与混凝土中的水化物通过酸或盐的离子交换，生成易溶的钙盐、铝盐、铁盐和硅胶等。当烟气温度低，湿度大，烟囱内的烟气上抽力就降低，流速就低，容易产生烟气聚集。
当烟气温度低于结露温度时，烟气容易冷凝并结露，在潮湿环境下产生腐蚀性的液体，因此腐蚀严重。烟气中的烟灰也是一种重要的腐蚀介质。烟灰主要成分是各种金属氧化物，它们颗粒小，吸附性强，极易吸收酸液。金属氧化物与酸生成可溶性盐(如铁、镁、铜等的硫酸盐)。这些盐类随冷凝液渗入灰缝、绝热材料、混凝土孔隙中，盐在孔内结晶，当烟筒内温度降低，或干、湿交替时又会反复结晶，从而产生巨大结晶应力，造成结晶腐蚀。
因而，存在上述烟气腐蚀的作用，在烟囱设计中必须考虑采取有效的防腐蚀措施，以延长烟囱的使用寿命。
二、整体缠绕FRP烟囱特性
1、耐腐蚀能好，使用寿命长；可以抵抗各种酸、碱、盐、有机溶剂及污水等化学介质的长期侵蚀。可以根据不同的介质类别和使用温度选择不同性能的树脂材料。
2、优良的力学性能；FRP比重小（1821g/㎝3），强度高（≥300MPa），其比强度远大于钢管和铸铁管。
3、水力学性能优；FRP烟道内表面十分光滑、摩擦阻力小（n≤00084），能明显减少沿程压力损失、增大流量，在相同流量的情况下，可以选用较小的管径或功率较小的输送泵，从而降低了工程初期投资、节约能耗（降低运行成本）。同时也大大降低了烟灰积聚的可能，一定程度上缓解了结晶腐蚀。
4、可设计性好；适应范围广，可以通过改变选材、缠绕角和铺层的设计以适应不同的工作压力、介质、刚度（或埋设深度）要求，从而制成不同压力等级和特殊性能的FRP烟道。
5、接头少，密封好；FRP烟道单根长度一般为12米，采用双“O”型密封圈承插连接，每个接口均可试压，密封可靠。
6、重量轻，易于运输、安装；
因此，整体缠绕FRP烟囱具有造价低，制作周期短，寿命长，加工方便，安装简单，质量轻，强度、刚度高,内外表面光滑，抗老化性能、在高温下耐腐蚀性能优良等特点，而且可以很方便的增加喷淋器、过滤网等以吸收烟气中的有害成分。
三、整体缠绕FRP烟囱制造、安装、检验执行标准
□ HG/T20696 《玻璃钢化工设备设计规定》
□ ASTM D3299-88《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂，耐化学性贮罐》
□ CD130A19-85《玻璃钢设备设计技术条件》
□ GB/T8237《玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）液体不饱和树脂》
□ ANSI/AWWAC950-1995《玻璃纤维增强塑料压力管》
□ HG/T21633-91《玻璃钢管和管件》
□ HG 20596-97《钢制法兰、垫片、紧固件》
四、整体缠绕FRP烟囱各层结构
整个筒体分段制作安装，每节4-6米， 采用法兰连接方式，也可采用承插连接方式，每节现场缠绕制作安装，具体结构如下：
1、 防腐层（含胶量控制90%以上）
选用MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂，防腐层厚度5mm；（选用工业级别C型的玻璃纤维表面毡及450g/m2的短切毡）
2、 结构层（含胶量控制40%）
选用MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂，结构层厚度约15mm; 该层采用2400Tex 无碱缠绕纱角向缠绕成型直至设计厚度。
3、 耐老化层（层厚0.5mm，含胶量100%）
该层全部为树脂层、厚度约0.5mm，层中含抗老化剂。
防老化层中采用添加抗老化剂（UV-531二甲苯酮类）的MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂,吸收紫外线及有害波段的光波,提高设备耐侯性能,延长使用寿命。
烟囱采用承插方式连接，各分段承插连接口，用玻璃钢糊制加强：先用树脂胶泥将承插口缝隙填充，然后糊制玻璃固定加强，承插口形式如下图：
五、烟囱制作成型工艺
烟囱本体采用微机控制立式纤维缠绕工艺，即在微机控制下，模具绕轴线转动，绕丝头带着浸润树脂的玻璃纤维沿模具轴线方向往复运动，两者运动的速比由微机控制，缠绕的层数由微机按预先输入的参数控制，树脂固化后在模具表面形成制品。
六、FRP烟囱制造技术要求
1、表面应平整光滑，色泽均匀，无杂质混入，无纤维外漏，无目測可见的裂纹、划痕、疵点及泛白分层等缺陷。
2、 烟囱两端端口截面截面均用树脂封口。
3、玻璃钢层间无分层，异物夹杂、树脂结节现象。
4、 FRP容器本体必须采用自然固化。
5、烟囱上曝露的钢制支耳件应涂刷树脂防腐。
6、树脂固化度≥85%，巴氏硬度值≥40
七、结语
从上述整体缠绕FRP烟囱的性能的优越性、制作工艺的可行性及近年来国内FRP所用材料的品质进一步提升，使得性价比得到突出体现，整体缠绕FRP烟囱在铜冶炼厂及相关行业的应用将成为一种发展趋势。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：烟囱防腐蚀整体FRP 冶炼厂
Abstract: copper smelting plant chimney anticorrosive structure design of traditional general for lining anticorrosive, such as: foam glass brick, high temperature corrosion resistant coatings, glass flake, polyurea and stainless steel materials; Copper smelting plant chimney flue gas by corrupt sex cause of formation and anticorrosion chimney structure form analysis, and in China in recent years the materials and process of FRP progress, whole winding copper smelter FRP chimney and related industry applications will become a developing trend.
Key words: the chimney anti-corrosion overall FRP smelter
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、铜冶炼烟囱腐蚀环境
铜冶炼烟囱中最常见的腐蚀性气体是二氧化硫。二氧化硫遇水转变成亚硫酸，再氧化成硫酸。硫酸与混凝土中的水化物通过酸或盐的离子交换，生成易溶的钙盐、铝盐、铁盐和硅胶等。当烟气温度低，湿度大，烟囱内的烟气上抽力就降低，流速就低，容易产生烟气聚集。
当烟气温度低于结露温度时，烟气容易冷凝并结露，在潮湿环境下产生腐蚀性的液体，因此腐蚀严重。烟气中的烟灰也是一种重要的腐蚀介质。烟灰主要成分是各种金属氧化物，它们颗粒小，吸附性强，极易吸收酸液。金属氧化物与酸生成可溶性盐(如铁、镁、铜等的硫酸盐)。这些盐类随冷凝液渗入灰缝、绝热材料、混凝土孔隙中，盐在孔内结晶，当烟筒内温度降低，或干、湿交替时又会反复结晶，从而产生巨大结晶应力，造成结晶腐蚀。
因而，存在上述烟气腐蚀的作用，在烟囱设计中必须考虑采取有效的防腐蚀措施，以延长烟囱的使用寿命。
二、整体缠绕FRP烟囱特性
1、耐腐蚀能好，使用寿命长；可以抵抗各种酸、碱、盐、有机溶剂及污水等化学介质的长期侵蚀。可以根据不同的介质类别和使用温度选择不同性能的树脂材料。
2、优良的力学性能；FRP比重小（1821g/㎝3），强度高（≥300MPa），其比强度远大于钢管和铸铁管。
3、水力学性能优；FRP烟道内表面十分光滑、摩擦阻力小（n≤00084），能明显减少沿程压力损失、增大流量，在相同流量的情况下，可以选用较小的管径或功率较小的输送泵，从而降低了工程初期投资、节约能耗（降低运行成本）。同时也大大降低了烟灰积聚的可能，一定程度上缓解了结晶腐蚀。
4、可设计性好；适应范围广，可以通过改变选材、缠绕角和铺层的设计以适应不同的工作压力、介质、刚度（或埋设深度）要求，从而制成不同压力等级和特殊性能的FRP烟道。
5、接头少，密封好；FRP烟道单根长度一般为12米，采用双“O”型密封圈承插连接，每个接口均可试压，密封可靠。
6、重量轻，易于运输、安装；
因此，整体缠绕FRP烟囱具有造价低，制作周期短，寿命长，加工方便，安装简单，质量轻，强度、刚度高,内外表面光滑，抗老化性能、在高温下耐腐蚀性能优良等特点，而且可以很方便的增加喷淋器、过滤网等以吸收烟气中的有害成分。
三、整体缠绕FRP烟囱制造、安装、检验执行标准
□ HG/T20696 《玻璃钢化工设备设计规定》
□ ASTM D3299-88《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂，耐化学性贮罐》
□ CD130A19-85《玻璃钢设备设计技术条件》
□ GB/T8237《玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）液体不饱和树脂》
□ ANSI/AWWAC950-1995《玻璃纤维增强塑料压力管》
□ HG/T21633-91《玻璃钢管和管件》
□ HG 20596-97《钢制法兰、垫片、紧固件》
四、整体缠绕FRP烟囱各层结构
整个筒体分段制作安装，每节4-6米， 采用法兰连接方式，也可采用承插连接方式，每节现场缠绕制作安装，具体结构如下：
1、 防腐层（含胶量控制90%以上）
选用MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂，防腐层厚度5mm；（选用工业级别C型的玻璃纤维表面毡及450g/m2的短切毡）
2、 结构层（含胶量控制40%）
选用MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂，结构层厚度约15mm; 该层采用2400Tex 无碱缠绕纱角向缠绕成型直至设计厚度。
3、 耐老化层（层厚0.5mm，含胶量100%）
该层全部为树脂层、厚度约0.5mm，层中含抗老化剂。
防老化层中采用添加抗老化剂（UV-531二甲苯酮类）的MFE-707阻燃型乙烯基酯树脂,吸收紫外线及有害波段的光波,提高设备耐侯性能,延长使用寿命。
烟囱采用承插方式连接，各分段承插连接口，用玻璃钢糊制加强：先用树脂胶泥将承插口缝隙填充，然后糊制玻璃固定加强，承插口形式如下图：
五、烟囱制作成型工艺
烟囱本体采用微机控制立式纤维缠绕工艺，即在微机控制下，模具绕轴线转动，绕丝头带着浸润树脂的玻璃纤维沿模具轴线方向往复运动，两者运动的速比由微机控制，缠绕的层数由微机按预先输入的参数控制，树脂固化后在模具表面形成制品。
六、FRP烟囱制造技术要求
1、表面应平整光滑，色泽均匀，无杂质混入，无纤维外漏，无目測可见的裂纹、划痕、疵点及泛白分层等缺陷。
2、 烟囱两端端口截面截面均用树脂封口。
3、玻璃钢层间无分层，异物夹杂、树脂结节现象。
4、 FRP容器本体必须采用自然固化。
5、烟囱上曝露的钢制支耳件应涂刷树脂防腐。
6、树脂固化度≥85%，巴氏硬度值≥40
七、结语
从上述整体缠绕FRP烟囱的性能的优越性、制作工艺的可行性及近年来国内FRP所用材料的品质进一步提升，使得性价比得到突出体现，整体缠绕FRP烟囱在铜冶炼厂及相关行业的应用将成为一种发展趋势。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。