CN1098116C - 采用纤维增强塑料复合板的气液接触设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气液接触设备，其采用纤维增强的塑料复合板，该设备包括结构型钢；复合板，包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板，该复合板安装于结构型钢上，使其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面；包含玻璃纤维的热固性树脂层，其形成于构成气液接触设备的内表面的复合板的表面上。本发明还涉及上述设备的制造方法。

Description

采用纤维增强塑料复合板的气液接触设备及其制造方法
本发明涉及一种气液接触设备，比如排烟脱硫器和排烟脱碳酸气塔，在该设备中，废气进入管、除尘塔、吸收塔、排出管和其它的部件的外壁由包括钢板的复合板形成，该钢板通过粘接剂粘接有，或通过铆钉固定有纤维增强的塑料。
在一般的气液接触设备，比如排烟脱硫器和排烟脱碳酸气塔中，从耐腐蚀性和耐磨性的方面来说，废气进入管、除尘塔、吸收塔、排出管和其它的部件的外壁按照下述方式形成。也就是说，上述废气进入管和排出管的外壁由碳素钢板形成，该板的内表面由橡胶内衬、包含玻璃粉的树脂内衬(后面称为“树脂内衬”)、纤维增强的塑料内衬、耐酸砌砖内衬、砂浆内衬、具有较高耐腐蚀性的不锈钢、镍基合金(比如，C276或C22合金)，钛基合金(比如，钛或钛钯合金)等覆盖。另一方面，上述除尘塔和吸收塔的外壁的内表面由下述碳素钢板形成，该板的内表面覆盖有橡胶内衬、树脂内衬、耐酸砌砖内衬、具有较高耐腐蚀性的不锈钢、镍基合金(比如，C276或C22合金)，钛基合金(比如，钛或钛钯合金)等。
在传统的气液接触设备的外壁用的上述的材料成分中，用于废气进入管、排出管、除尘塔、吸收塔的橡胶内衬、树脂内衬、纤维增强的塑料内衬、耐酸砌砖内衬、砂浆内衬和其它的内衬按照下述步骤敷设。
首先，由钢杆形成废气进入管、排出管、除尘塔和吸收塔的框架。之后，将碳素钢与钢杆焊接。对上述碳素钢板的内表面进行喷砂清理，对该表面涂敷底漆或粘接剂，或者接缝填料。然后，在其上敷设上述的内衬。
如上所述，上述内衬敷设作业涉及多个步骤，这些步骤包括：对碳素钢板进行焊接，进行喷砂清理，涂敷底漆，或粘接剂，或者接缝填料，敷设内衬等，这些步骤必须按照规定的顺序进行。这样会花费较长的作业时间，要求合格的或操作熟练的工人，从而使得施工成本明显增加。
另一方面，当对于外壁，采用具有较高耐腐蚀性的不锈钢、镍基合金(比如，C276或C22合金)、钛基合金(比如，钛和钛钯合金)时，则要求合格的工人对这些材料进行焊接。此外，这些材料的成本很高，因此会使施工成本明显增加。
另外，在采用树脂内衬或橡胶内衬的传统方法中，会产生温度梯度。在某些条件下，上述方式会因渗入水蒸气而产生起泡、分离和开裂的问题。
鉴于已有技术中的上述的实际情况，本发明的目的在于提供一种气液接触设备，该设备采用廉价的复合板，该复合板包括钢板，该钢板的一侧或两侧通过粘接剂或铆钉牢固地连接有纤维增强的塑料，比如纤维增强的塑料薄板，其具有优良的耐腐蚀性和隔音性能，满足强度要求，作业时间明显减少。
为此，本发明提供一种气液接触设备，该设备采用纤维增强的塑料复合板，该设备包括结构型钢；复合板，该复合板包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板，该复合板按照其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面的方式安装于上述结构型钢上；纤维增强的塑料层，该塑料层形成于上述复合板的表面上，该表面构成上述气液接触设备的内表面。
此外，本发明提供一种采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备的制造方法，该方法包括下述步骤：形成包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板的复合板；按照其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面的方式将该复合板安装于结构型钢上；从上述内表面的一侧，将上述复合板与上述结构型钢固定；对该内表面涂敷包含纤维的热固性树脂；使该热固性树脂硬化，从而在上述内表面上形成纤维增强的塑料层。
还有，本发明提供一种气液接触设备及其制造方法，在该设备中，复合板为通过粘接剂将纤维增强的塑料与钢板粘接而形成的复合板，或为通过铆钉将纤维增强的塑料与钢板固定而形成的复合板。
从技术和经济观点来看，本发明具有极高的价值，因为，与采用树脂内衬或橡胶内衬的传统技术相比较，在施工现场的作业时间较短，可分别并且独立地进行各种步骤，对于工人，无需要求特别的技能。
此外，由于采用自攻螺钉的结果，本发明可解决因渗入水蒸气而造成的起泡、分离和开裂的问题，而该问题在采用树脂内衬或橡胶内衬的传统技术中会遇到，因此从工业观点来看，本发明具有很高的价值。
图1为复合板的剖面图，该复合板包括一侧通过粘接剂粘接有纤维增强的塑料薄板的钢板；
图2为复合板的剖面图，该复合板包括一侧通过埋头铆钉固定有纤维增强的塑料薄板的钢板；
图3为复合板的剖面图，该复合板包括两侧通过粘接剂粘接有纤维增强的塑料薄板的钢板；
图4为复合板的剖面图，该复合板包括两侧通过埋头铆钉固定有纤维增强的塑料薄板的钢板；
图5为采用图1所示的复合板的气液接触设备的部分外壁的剖面图，复合板包括一侧粘接有纤维增强的塑料薄板的钢板；
图6为图5所示的气液接触设备的部分内壁的平面图，该图是从上述设备的内侧看到的。
在这里所采用的术语“气液接触设备”理解为排烟脱硫器、排烟脱碳酸气塔、及用于去除来自锅炉和燃烧器产生的废气的有害成分(比如，硫的化合物、二氧化碳和卤化物)的其它设备。在构成上述的气液接触设备的各种部件中，废气进入管、除尘塔、吸收塔、排出管等的外壁可由本发明的复合板形成。
由本发明的复合板形成的外壁可用于对付包含上面所述的有害成分并且其温度高达150℃左右的废气。可针对上述废气的压力，适当改变钢板的厚度。
本发明中所采用的复合板包括钢板，该钢板的一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料。包括钢板和纤维增强的塑料的复合板可通过粘接剂将它们粘接在一起，或通过铆钉将它们固定在一起的方式形成。
下面参照图1-4对上述复合板的具体实例进行描述。但是，应理解，本发明不限于该附图给出的形式。
图1为复合板的剖面图，该复合板包括钢板3，该钢板3的一侧通过粘接剂2粘接有纤维增强的塑料薄板1，图2为复合板的剖面图，该复合板包括钢板3，该钢板3的一侧通过埋头铆钉7固定有纤维增强的塑料薄板1。另外，图3为复合板的剖面图，该复合板包括钢板3，该钢板3的两侧通过粘接剂2粘接有纤维增强的塑料薄板1，图4为复合板的剖面图，该复合板包括钢板3，该钢板3的两侧通过埋头铆钉7固定有纤维增强的塑料薄板1。
构成本发明的复合板的钢板包括碳素钢、不锈钢或类似材料。本发明所采用的钢板不限于板状的形式，其可理解为具有多种形状，比如箱形。
作为构成本发明的复合板的纤维增强的塑料中的纤维材料，可单独或以组合方式采用下列材料，该材料包括无纺织物或布，其由选自下列一组纤维中的单独一种或多种组合形成，该组纤维包括玻璃纤维、通过硅烷偶联剂等进行了表面处理的玻璃纤维、有机纤维，比如聚酯纤维、碳纤维。
复合板之所以采用纤维增强的塑料，是因为其具有抗腐蚀性，轻质，强度较高，另外其成本较低。
可用于构成复合板的纤维增强的塑料中的塑性树脂包括热固性树脂，比如环氧树脂、不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂。
根据气液接触设备的使用条件和其它因素，从这些树脂中，选择一种常用的树脂。
可用于将纤维增强的塑料与钢板的一侧或两侧粘接的粘接剂包括氯丁二烯粘接剂、环氧树脂系粘接剂、不饱和聚酯粘接剂、乙烯基酯粘接剂等。此外，还可采用与用于形成纤维增强的塑料的树脂相同类型的粘接剂。
用于将纤维增强的塑料与钢板的一侧或两侧固定的铆钉包括比如碳素钢、铝和不锈钢等多种材料中的任何一种。至于铆钉的类型，可采用各种固定件，比如埋头铆钉、埋头螺栓和带螺母的螺栓中的任何一种。但是，最好采用埋头螺栓，该埋头螺栓允许从一侧固定部件。比如，可采用各种市场上销售的各种产品，比如由Japan Drive-It Co.，Ltd.生产的产品。在这里所采用的术语“埋头铆钉”指下述的铆钉，其允许从前侧或后侧进行固定作业。
虽然本发明所采用的复合板包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板，但是钢板的两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的复合板具有下述优点，即可无需对外表面进行涂漆，可使钢板的厚度降低，从而可使复合板的重量减小。
正如前面所述的，本发明所采用的钢板不限于图1-4所示的板的形式，其可具有任何形式。因此，在这里所采用的术语“一侧或两侧”指当钢板比如呈箱形时，该钢板中的构成气液接触设备的内表面或其整个表面的表面可由复合板覆盖。因此，上述术语应当根据钢板的形式灵活地进行解释。
本发明的气液接触设备的外壁可通过下述方式形成，该方式为：形成包括钢板的复合板，该钢板的一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料薄板；上述复合板安装于结构型钢板上，使上述纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面；从内表面一侧将复合板与结构型钢固定；对该内表面涂敷含有纤维的热固性树脂；使上述热固性树脂硬化以便在上述内表面上形成纤维增强的塑料层。
其上安装有复合板的结构型钢可为任何一种常用的型钢。
为了以其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面的方式将复合板安装于结构型钢上，并且将复合板从该内表面的一侧固定于结构型钢上，最好采用自攻螺钉。当采用自攻螺钉时，从强度、隔振和隔音的方面来说，可适当对结构型钢的板厚进行选择(即，可采用不允许通过焊接连接的板厚)。此外，上述方式的优点在于：可降低安装复合板所需要的作业时间。
上述自攻螺钉可由，比如碳素钢、铝、不锈钢制成。为此，可采用比如，由Japan Drive-It Co.，Ltd.生产的市场上销售的各种产品。
之后，在下述复合板的纤维增强的塑料表面上涂敷包含纤维的热固性树脂，该塑料表面构成气液接触设备的内表面，使热固性树脂硬化，从而在该内表面上形成纤维增强的塑料层。
为了在纤维增强的塑料表面上涂敷包含纤维的热固性树脂，可采用各种常用的方法中的任何一种。
可用于涂敷用的包含纤维的热固性树脂中的树脂包括下述的热固性树脂，比如环氧树脂、不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂。
虽然上述硬化方法和硬化条件可根据所采用的包含纤维的热固性树脂的类型而改变，但是可采用任何常用的硬化方法和硬化条件。
用于涂敷用的包含纤维的热固性树脂的树脂可与构成复合板的纤维增强的塑料中所采用的塑性树脂相同或不同。但是，从抗热性和耐腐蚀性的方面来看，最好采用相同的树脂。
构成气液接触设备的内表面的复合板的纤维增强的塑料表面涂敷包含纤维的热固性树脂以便在内表面上形成纤维增强的塑料层的原因是：该方式不仅可用于防止废气中的腐蚀性气体或液体渗入复合板之间的接缝造成的钢板腐蚀，而且还可防止外侧气体或废气泄漏。
上述复合板可在工厂连续地生产。如果形成气液接触设备的外壁用的框架，则通过，比如自攻螺钉将复合板与结构型钢固定。因此，上述内表面涂敷有下述覆盖层(kit)，该覆盖层包括一个或多个无纺织物或布，其内渗透有热固性树脂，该热固性树脂硬化而在该内表面上形成连续性的纤维增强的塑料层。因此，便按照简单的方式形成气液接触设备。
作为替换方式，气液接触设备的外壁用的框架可分为多块。在工厂，对固定在上述框架中的每块的结构型钢固定的复合板的表面涂敷下述覆盖层，该覆盖层包括一个或多个无纺织物或布，其内渗透有热固性树脂，该热固性树脂硬化而在该内表面上形成连续性纤维增强的塑料层。在上述场合，可通过下述方式形成气液接触设备，该方式为：将上述的框架块件运到施工现场，将它们装配在一起，对接缝区域涂敷下述覆盖层，该覆盖层包括一个或多个无纺织物或布，或其内渗透有热固性树脂，使该热固性树脂硬化，以便在上述内表面上形成连续性的纤维增强的塑料层。
下面参照图5和6对本发明的气液接触设备的外壁的特定实施例进行描述。但是，应知道，该实施例是为了便于说明而单独给出的，本发明不限于该实施例的形式。
图5为采用图1所示的复合板的气液接触设备的部分外壁的剖面图，该复合板包括一侧粘接有纤维增强的塑料薄板的钢板。具体来说，上述气液接触设备的外壁按照下述方式形成：形成下述复合板，这些复合板分别包括一侧通过粘接剂2粘接有纤维增强的塑料薄板1的钢板3；将该复合板安装于结构型钢4上，使其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面；从该内表面的一侧，通过多个自攻螺钉5，将该复合板连续地与结构型钢4固定；对通过自攻螺钉5固定的部分和相邻的复合板之间的接缝区域涂敷下述的覆盖层，该覆盖层包括玻璃纤维，该玻璃纤维内渗透有热固性树脂；使该热固性树脂硬化，从而在内表面上形成连续的纤维增强的塑料层6。
图6为图5所示的气液接触设备的部分内壁的平面图，该图是从上述设备的内侧看到的。
下面通过下述的实例对本发明进行进一步描述。但是，该实例不构成对本发明的请求保护范围的限定。
第一实施例
采用下述无纺织物，其尺寸为1.5mm(厚度)×2000mm(长度)×500mm(宽度)且其玻璃纤维含量为35％的纤维增强的塑料薄板(后面称为“FRP薄板”)，由作为FRP成分的经过硅烷偶联剂处理的玻璃纤维，以及乙烯基酯树脂(由Showa Polymer Co.，Ltd.生产)形成的无纺织物制成。另一方面，形成下述的碳素钢板，其尺寸为2.3mm(厚度)×2000mm(长度)×500mm(宽度)。之后，采用上述材料形成图1-4所示的复合板。
在图1和3所示的复合板中，采用氯丁二烯粘接剂(由Three Bond Co.，Ltd.生产)。图2和4所示的复合板中，采用下述的埋头铆钉，其由碳素钢和铝制成，直径为5mm(由Japan Drive-It Co.，Ltd.生产)。
按照下述方式使用埋头铆钉，该方式为：FRP薄板或多个FRP薄板叠置于碳素钢板上，在沿纵向中心线对齐的相距200mm(离边缘250mm)的9个点处铆接在一起。
之后，采用一般的结构方钢杆形成框架，该杆的尺寸为100mm×100mm×4mm，图1-4所示的复合板与相应的框架固定。为此，按照150mm的间距，采用由碳素钢形成且其直径为6mm的自攻螺钉(由Japan Drive-It Co.，Ltd.生产)。
最后，对由上述自攻螺钉固定的部分和相邻复合板之间的接缝区域涂敷下述覆盖层，该覆盖层包括玻璃纤维，该玻璃纤维内渗透有热固性树脂(Ripoxy Resin R802，由Showa High Polymer Co.，Ltd.生产)，使上述覆盖层硬化，从而在上述内表面上形成具有连续性纤维增强的塑料层(玻璃纤维含量为35％)的气液接触设备的外壁。
将其上固定有复合板的上述框架安装于实际的排烟脱硫器中的吸收塔的壁面上，对其进行一年的耐久性试验。该试验条件是这样的，即废气包括1000ppm的SOx，体积占11％的CO2，体积占9％的H2O，操作温度为50-150℃，操作压力为-200mm aq.(-200mm的H2O，约-0.02kg/cm2)。上述操作压力为负值表明压力降低。其结果是，发现所有的复合板保持完整。

Claims (6)

1.一种采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备，所述设备包括结构型钢；复合板，所述复合板包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板，复合板安装于所述结构型钢上，使其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面；纤维增强的塑料层，形成于所述复合板的表面上，所述表面构成所述气液接触设备的内表面。
2.根据权利要求1所述的采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备，其中，所述复合板为通过粘接剂将纤维增强的塑料与钢板粘接而形成的复合板。
3.根据权利要求1所述的采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备，其中，所述复合板为通过铆钉将纤维增强的塑料与钢板固定而形成的复合板。
4.一种采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备的制造方法，包括下述步骤：形成所述复合板，所述复合板包括一侧或两侧牢固地连接有纤维增强的塑料的钢板；将复合板安装于结构型钢上，使其纤维增强的塑料表面构成气液接触设备的内表面；从所述内表面的一侧，将所述复合板与所述结构型钢固定；对所述内表面涂敷包含纤维的热固性树脂；使热固性树脂硬化，从而在所述内表面上形成纤维增强的塑料层。
5.根据权利要求4所述的采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备的制造方法，其中，所述复合板为通过粘接剂将纤维增强的塑料与钢板粘接而形成的复合板。
6.根据权利要求4所述的采用纤维增强的塑料复合板的气液接触设备的制造方法，其中，所述复合板为通过铆钉将纤维增强的塑料与钢板固定而形成的复合板。
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