Page 1

Рынок стеклопластика для энергетической промышленности Debbie Fox, McIlvaine Company

Ожидается, что мировой рост темпов строительства систем десульфурации дымовых газов, в частности в Китае, приведет к повышению спроса на надежные коррозионностойкие материалы, такие как стеклопластик. Стеклопластик – это ламинат на основе стекловолокна и термореактивной смолы. Структурные слои ламината изготавливаются из стеклянных волокон, обеспечивающих прочность и жесткость. В целях повышения химической стойкости применяются специальные смолы. Это делает стеклопластиковые изделия идеальным вариантом для самых разных сфер применения на электростанциях, в особенности в процессах десульфуризации дымовых газов. Электростанции сжигают ископаемое топливо, например уголь, нагревая воду в котлах и, таким образом, получают пар. Паровая турбина превращает тепловую энергию топлива в механическую энергию, а затем в электричество. Так как в составе угля есть сера, отработанные или дымовые газы, получающиеся в результате сжигания угля, содержат соединения серы. Эти вещества удаляются в процессе десульфурации, благодаря чему не загрязняют окружающую среду. Большинство установок для десульфурации представляют собой «влажные скрубберы». В такой


системе газ сначала поступает в устройство для удаления частиц, например, электростатический осадитель или на тканый фильтр. Затем поток газа направляется в большой сосуд (градирню или абсорбер), где он распыляется вместе с пульпой, полученной из извести или известняка и воды (Рисунок 1). Кальций, содержащийся в пульпе, реагирует с оксидами серы с образованием сульфитов или сульфатов. Порция пульпы из реактора перекачивается в сгуститель перед окончательным обезвоживанием. Оставшаяся пульпа отправляется обратно в абсорбер. На выходе из градирни устанавливаются брызгоуловители, удаляющие влагу из дымовых газов перед выходом через дымовую трубу. Особенности систем десульфурации дымовых газов Благодаря своей прочности и коррозионной стойкости, стеклопластик является идеальным материалом для изготовления систем десульфуризации, как показано на Рисунке 1. Трубы для рециркуляции пульпы Известь или известняковая пульпа – это сильный абразив, зачастую содержащий в своем составе небольшие количества хлоридов и фторидов, которые могут вызывать серьезную коррозию металлических труб. Оптимальным выбором для такого случая является стеклопластик, стойкий к истиранию и коррозии. Трубы для пульпы, расположенные внутри абсорберов Распылительные головки и трубопроводы внутри абсорбера должны быть устойчивы к истиранию и коррозии, а кроме того – к стекающей вниз пульпе. Поэтому стеклопластиковые трубы, используемые внутри абсорбера, должны иметь дополнительную наружную защиту. Около 70% десульфурационных установок используют стеклопластик внутри абсорберов, остальные 30% углеродистую сталь или никелевые сплавы. Абсорберы Стеклопластик уже много лет используется для создания внутренних частей скрубберов – труб, водосливов, разделительных перегородок, желобов и брызгоуловителей. Однако стеклопластик может также применяться для изготовления самих абсорберов (сосудов) диаметром 40 футов и более, и высотой до 100 футов 1. Частный тип абсорберов, называемый пузырьковым реактором, обычно меньше по размерам, чем градирня. Дымовой газ вводится ниже уровня жидкости в реакторе или рециркуляционной 1

12 метров и 30,5 метров соответственно


емкости. Он пробулькивает через пульпу, благодаря чему отпадает необходимость применения распылительных сопел, головок и рециркуляционных труб. Для подобных небольших емкостей оптимальным материалом является именно стеклопластик. Выпускные трубы Стеклопластик – идеальный материал для соединения абсорберов с футерованными дымоходами. Для обеспечения необходимого уровня пожаростойкости можно использовать специальные бромированные смолы. Футерованные дымоходы Данный тип стеклопластикового оборудования используется в промышленности с начала 1970-х годов. Замена никелевых сплавов Оксиды серы создают в системах десульфурации коррозионную среду. Для изготовления такого оборудования инженеры перепробовали множество коррозионностойких материалов, включая углеродистую сталь с резиновой футеровкой, футеровкой из кислотостойкого кирпича, а также смоляным покрытием. Однако в силу экономических и эксплуатационных соображений для постройки систем десульфурации обычно используются два вида материалов – никелевые сплавы и стеклопластик. До 2006 года никелевые сплавы были общеупотребительным материалом для влажных процессов десульфуризации. Однако с тех пор спрос на стеклопластик значительно вырос. Первопричина? Стоимость никеля. Цены на никель в 1990-е годы стабильно держались на уровне 3-4 $/фунт. В 2006 году они взмыли до 15 $/фунт, а в 2007 году превысили 24 $/фунт. И хотя сейчас цены на никель держатся на отметке 10 $/фунт, они крайне нестабильны, и в значительной степени зависят от текущей экономической ситуации. Стеклопластик же, обладая 30-летней репутацией относительно стабильных цен, является весьма привлекательной и экономически выгодной альтернативой. Дон Келли из Ashland Performance Materials полагает, что проекты по созданию футеровок дымоходов могут служить индикатором общего роста рынка стеклопластика. По словам господина Келли, с 2004 по 2005 год в США стартовали 8 проектов изготовления футеровки для дымоходов. В 2007 году – 49 проектов, а в 2008 – 39. Из представленных цифр видно, что стеклопластик быстро замещает никелевые сплавы, используемые для изготовления систем десульфурации.


Рост производства систем десульфурации В соответствии с данными федерального управления по Энергетической информации мировая потребность в электроэнергии к 2030 году возрастет в 2 раза. Ожидается, что мощности тепловых электростанций, работающих на угле, возрастут еще значительнее. Основываясь на «Анализе и прогнозе работы тепловых электростанций», представленном McIlvaine Company, мощность таких предприятий возрастет с 1,3 млн. мегаватт в 2006 году до 2,7 млн. мегаватт в 2030. Принимая во внимание тот факт, что электростанции постепенно выходят из строя, ожидается, что в течение следующих 20 лет начнется строительство новых предприятий суммарной мощностью свыше 1,7 млн. мегаватт. Диспропорция в росте потребления угля по сравнению с другими видами топлива определяется несколькими факторами. Во-первых, цены на нефть на сегодняшний день составляют порядка 115 $/баррель, что значительно ниже 147 $, как было в начале года. Природный газ и сжиженный природный газ становятся все менее привлекательными с точки зрения цены, а вот уголь наоборот. Во-вторых, рост мощностей тепловых угольных электростанций изменяется регионально, в зависимости от доступности топлива. Треть мировых электростанций сосредоточена в Китае, причем их количество постоянно растет. И это не случайно, ведь Китай обладает одними из самых крупных запасов угля в мире, и использует этот вид топлива для выработки 50-80% электроэнергии. В результате растущий спрос на электроэнергию в Китае стал значительным вкладом в мировой рост угольной энергетической промышленности и, соответственно, в рост мощностей систем для десульфурации дымовых газов (Рисунок 2).


В США процесс строительства электростанций относительно стабилен, однако изготовление систем десульфурации, по оценкам специалистов, будет вестись активно, что обусловлено обеспокоенностью вопросами загрязнения воздуха. Стандарты чистоты окружающего воздуха вызывают введение более строгих ограничений на выбросы диоксида серы. Подобные ограничения на выбросы опасных веществ (ртуть, хлороводород) также стимулируют строительство новых систем десульфурации, ведь скрубберы способны удалять и эти химикаты наряду с соединениями серы. Китайская экономика характеризуется ежегодным приростом порядка 10% с 1991 года. В период 2005-2011 гг. в Китае было построено беспрецедентное количество электростанций, причем их мощность в 2011 году превысила показатели США в 2 раза. Правительство Китая требует от новых угольных электростанций устанавливать скрубберы для удаления диоксида серы, а от уже существующих – проводить работы по модернизации с установкой подобных систем. Следовательно,

в

ближайшее

время

годовые

капиталовложения

в

постройку

систем

десульфурации в Китае как минимум на 50% превысят такие же показатели в США. Но, не смотря на это, рынок систем десульфурации в Китае все еще находится в зачаточном состоянии.

В

частности,

всего

несколько

компаний

могут

предложить

надежные

высококачественные стеклопластиковые продукты для использования на электростанциях. Ershings Inc., лидер в производстве стеклопластиковых конструкций для систем десульфурации в США, недавно заявил о создании совместного предприятия с Hanwei Energy Services Corp в Пекине. Hanwei производит стеклопластиковые трубы для нефте- и газоперерабатывающих заводов. Ershings, искавшие возможность выхода на китайский рынок, вложат свой опыт во вновь созданное совместное предприятие. Представители Ershings оценивают рынок стеклопластиковых изделий для систем десульфурации в Китае по меньшей мере в $1,5 млрд. в течение следующих трех лет. Однако стеклопластик не служит вечно. Распылительные головки подвергаются истиранию как снаружи, так и изнутри, и требуют замены каждые 15 лет. Прочие стеклопластиковые элементы должны служить порядка 20 лет. Заводы могут заменять

отдельные поврежденные секции

или

целую

систему. В некоторых случаях элементы, имеющие резиновую футеровку или изготовленные из нержавеющей стали, например, трубы, заменяют аналогами из стеклопластика. Значительные изменения в технологии десульфурации Более 80% десульфурационных установок по всему миру используют в качестве реагента известняк. В градирнях циркулирует известняковая пульпа и удаляется диоксид серы. Компания


McIlvaine прогнозирует, что через 40 лет такой подход даст толчок к развитию новых технологий, которые будут более эффективными, энергосберегающими, позволят удалять большое количество загрязнителей и, таким образом, создавать более ценные продукты. Исследователи сообщают, что в этом году электростанции потратят 4 млрд.$ на новые системы десульфурации, и более 18 млрд.$ на работу и техническое обслуживание уже установленных систем. Большинство таких систем либо устарело, либо не в состоянии удовлетворить последним экологическим требованиям. В случаях сильной коррозии необходима замена значительного количества элементов.

Статья написана по материалам журнала Reinforced Plastics, оригиналы которых Вы можете найти по ссылкам: 1. Market for FRP grows in the power industry. Debbie Fox 2. Significant changes in FGD technology predicted ®Все фотографии принадлежат авторам


Рынок стеклопластика для энергетической промышленности  

Стеклопластик, композит, энергетическая промышленность

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you