玻璃钢设备处置及替代研究.pdf

32【材料与设备】Oct.Chlor-Alkali Industry20232023年10 月No.10Vol.59第10 期第59 卷业碱氯玻璃钢设备处置及替代研究马生伟*，何学玲，徐保卫（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西榆林7 19319）【关键词废旧玻璃钢；处置方法；焚烧；钢衬里设备【摘要】介绍了国内外对废旧玻璃钢设备的处置方法，试验研究了玻璃钢在熔盐炉及回转窑中的焚烧情况，分析了玻璃钢设备用钢衬里设备替代的可行性。玻璃钢在回转窑内燃烧后并不产生对水泥有害的物质，可在水泥回转窑内对废旧玻璃钢进行无害化焚烧处理；玻璃钢设备的经济性优于钢衬里设备，建议涉及酸系统的常压设备仍使用玻璃钢设备。中图分类号 TQ114.15文献标志码 B文章编号10 0 8-133X（2 0 2 3)10-0 0 32-0 3Disposal and replacement of fiber-reinforced plastic equipmentMA Shengwei,HE Xueling,XU Baowei(Shaanxi Beiyuan Chemical Group Co.,Ltd.,Yulin 719319,China)Key words:waste fiber-reinforced plastic;disposal method;incineration;steel lined equipmentAbstract:The disposal methods of waste fiber-reinforced plastic（FRP)e q u i p me n t a t h o me a n dabroad were introduced.The incineration of FRP in a molten salt furnace and in a rotary kiln was studiedthrough experiments.The feasibility of replacing FRP equipment with steel lined equipment wasanalyzed.The incineration of FRP in rotary kiln did not produce harmful substances to cement so wasteFRP could be disposed by harmlessly incineration in cement rotary kiln.The economy of FRP equipmentwas better than that of steel lined equipment.It was recommended that atmospheric pressure equipmentinvolving acid should still use FRP equipment.陕西北元化工集团有限公司（以下简称“北元化工”）烧碱产能8 8 万a，聚氯乙烯产能110 万Va，目前在用玻璃钢设备共159台，主要介质为盐酸、盐水、硫酸、次氯酸钠等。由于玻璃钢设备、管道构成材料一般均含有无机纤维材料（玻璃纤维），极难在自然条件下降解，因此处置废旧玻璃钢设备成为企业的一个难题。1国内外废旧玻璃钢的处置方法废弃玻璃钢产品，传统的处理方法是掩埋与燃烧。掩埋的缺点是占用大量土地，并污染地下水；燃烧的缺点是产生的有害气体污染环境。近年来的研究已证实，不饱和聚酯的主要原料苯乙烯为环境激素。其化学结构稳定，又不能生物降解,具有很高的环境滞留性，成为持续性有机污染物；无论在空气、水，还是在土壤中，都能强烈地吸附于颗粒上，借助于水生、陆生食物链不断富集，对生态环境造成危害。人类若食用被污染的动、植物，将产生严重的后果，主要表现在以下方面：引起男性生殖能力下降，男子女性化程度加剧，引起女性生殖系统癌变1.1国外处理方法（1)作为水泥原料。该方法是把玻璃钢废弃物先粉碎为粒径10 mm的粉末，吹人水泥窑炉内，作为燃料燃烧，残渣作为水泥原料使用。这种方法的特点是能把玻璃钢废弃物全部处理掉。玻璃钢废弃物一部分转化成能源，可以减小部分燃料用量，也就减少了二氧化碳的排放。因窑内温度高，产生的有害气体极少，没有有害气体污染空气的问题。*【作者简介】马生伟（198 4一），男，工程师，现于陕西北元化工集团股份有限公司生产技术部，从事设备管理12 余年。收稿日期 2 0 2 3-0 1-0 533马生伟等：玻璃钢设备处置及替代研究第10 期材料与设备(2)作为高炉炼铁还原剂使用。把玻璃钢废弃物粉碎成粒度为1 10 mm的粉末，吹人高炉，利用废弃物的碳与氧反应生成一氧化碳，把氧化铁粉还原为铁。其特点与第（1)种方法基本相同。（3）物理回收。将玻璃钢废弃物粉碎成粒度不同的粉末，作为填料使用。这种方法生产成本最低，处理方法简单，但在制造微粉时，粉碎成本相对较高，作为微粉添加到BMC、S M C 或其他玻璃钢产品中，往往随着添加量的增加，降低新制品的强度。（4）化学回收法。这种方法是把粉碎后的微粉溶解于乙二醇，在2 30 2 45的高温下，在碱催化剂的作用下，使树脂分解，分离出玻璃纤维，再加入顺丁烯二酸或反丁烯二酸进行再反应，重新生成不饱和聚酯，得到的不饱和聚酯分子质量有所提高，产品性能有较大程度的提高。该方法的优点是：废弃玻璃钢在2 30 2 45可由乙二醇类分解；一般合成树脂设备都可进行废弃玻璃钢分解，不需要增加设备投资；分解物不需要精制，直接可作为合成原料，再合成不饱和聚酸树脂1.2国内处理方法我国的玻璃钢工业经过40 多年的发展，特别是20世纪8 0 年代以后发展非常迅速，但产量的8 0%是由乡镇企业生产的，多为人工手糊产品，机械化、自动化程度低；加之许多玻璃钢生产厂家采用劣质原材料，粗制滥造，产品寿命大大低于国外同类产品。目前国内处理主要是就地掩埋或机械破碎燃烧，对环境造成很大的污染。废弃玻璃钢的回收利用，已成为玻璃钢工业呕待解决的问题2废旧玻璃钢处理方法的研究玻璃钢的主要化学成分为二氧化硅、氧化铝、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。将废旧玻璃钢破碎，用火进行燃烧，控制不同温度，观察玻璃钢材料的变化，能否燃烧为灰分或颗粒物。如果玻璃钢材料能燃烧为灰分或颗粒物，则将废旧玻璃钢在回转窑或熔盐炉中掺烧，研究其可行性及对工艺、质量的影响2.1玻璃钢在熔盐炉中的焚烧试验熔盐炉是通过燃烧煤将热量传递给液体熔盐，加热后的熔盐再通过熔盐泵输送至用热设备。如能将玻璃钢在熔盐炉中焚烧成功，既可以解决废旧玻璃钢处置问题，又可以为熔盐炉提供热能。北元化工熔盐炉规格型号为RYL-1200，额定功率为50.16 10 kJ/h。燃煤炉炉膛温度12 50，熔盐炉最高工作温度为450，熔盐循环量46 0m/h，热效率8 2%，炉本体（含空预器）热效率68%，对流段换热面积7 50 m，辐射换热面积2 2 8m，炉排最大燃料消耗40 0 0 kg/h，炉体隔热层采用耐火砖+硅酸铝纤维粘+岩棉+彩钢板，炉体外壁温度环境温度+35。试验用材料：长度5m、直径50 mm的1根玻璃钢管分为3段，第1段长2 m，第2 段长1.7 m，第3段长1.3m。试验过程：2 0 2 0 年2 月4日13：0 0，将第1段玻璃钢管投入燃烧，燃烧烟尘1.7 mg/m；13:0 3，烟尘涨至最大值14.97 9mg/m，达到最大值后逐渐下降。13:0 8,将第2 段玻璃钢管投人燃烧，燃烧烟尘上涨至14mg/m左右；13:0 9，烟尘降至10.8 14mg/m。13:13，将第3段玻璃钢管投人燃烧，燃烧烟尘未出现上涨趋势，逐渐降至2.1mg/m,之后烟尘基本稳定在2 mg/m左右;13：17,玻璃钢管完全燃烧。由以上试验得知，玻璃钢管道可以在蒸发固碱生产装置的燃煤炉内燃烧，但燃烧时对锅炉尾排的环保指标有一定影响。2.2废旧玻璃钢在模拟回转窑中的焚烧试验水泥回转窑主要有3个熳烧带：过渡带、烧成带、冷却带（有的划分为4个带：分解带、过渡带、烧成带、冷却带）。其中：过渡带总长约30 m，温度为9501050；烧成带约2 6 m，温度为1350 1450；冷却带一般4m，温度为12 0 0 1350。水泥回转窑喂料量在18 0 2 0 0 t/h，因此焚烧试验需要在大量焚烧情况下方可得到具体数据。在实验室开展了模拟回转窑的焚烧试验：将玻璃钢放在（950 2 0）高温下加热1h，残留物占7 9%，燃烧过程中无异常现象,无黑烟，无刺激性气味等。对玻璃钢焚烧后成分进行化验，主要成分：Ca0为2 0.45%（质量分数，下同），Mg0为7.41%，Fez0，为0.6 1%，Al,0，为10.55%。可以看出，玻璃钢焚烧后并不产生对水泥有害的物质为进一步考察加热过程玻璃钢质量的变化，再次进行试验。加热过程：0 10 0，每分钟升高5，通人氮气介质；10 0 110 0，每分钟升高5，通人干燥空气介质。按照以上加热过程加热到110 0 时，质量剩余6 0.957 3%；继续加热，质量无明显变化。玻璃钢在10 0 0 左右的温度下燃烧后的物质为固体块状物。（下转第36 页）36【编辑：董红果上接第33页）2编辑：董红果2023年业碱氯节能与降耗对能耗数据抄表、统计、汇总、分析，每旬汇报消耗情况，发现问题，及时解决，使能源消耗始终在有效管控下。在能源定额管理上，已经制定了相应管理考核奖励制度，建议逐步完善、细化其能源消耗考核制度，针对产品能耗、工序能耗及单台设备能耗等指标，制订更为完善的定额考核指标，通过各种途径尽可能降低单位产品能源消耗。同时，将各生产工段、各主要设备的运行情况进行对比分析，各工段、各设备操作人员之间展开节能竞赛活动，建立相应的对比奖罚制度，以提高生产运行效率，降低能源消耗。在教育培训上，对全员进行能源相关知识的培训，以提高全体员工的节能意识和操作水平，促进节能措施的落实。表彰和奖励节能先进班组和个人，宣传先进事由以上试验可知：玻璃钢焚烧后并不产生对水泥有害的物质，可根据实际情况将小块玻璃钢在水泥回转窑烟室清料口进行焚烧3玻璃钢设备替代的可行性研究北元化工在用玻璃钢设备的主要介质为盐酸、盐水、硫酸、次氯酸钠等,以规格型号为900011000盐酸储槽为例，与常规钢衬里设备进行经济性比较 ，结果如表1所示。表1玻璃钢设备与钢衬里设备的经济性比较Table 1IEconomic comparison between FRP equipmentand steel lined equipment项目玻璃钢设备钢衬里设备设备造价85%100%相对密度14.6刷漆不需要需要维修费用较低较高制作周期较短较长设计寿命15年510年处置费用11大约1万元可卖废旧物资2 2 0 0 元/结论寿命长，总成本低衬里易脱落，成本高以质量为1t的玻璃钢设备15年作为一个全生命周期进行费用核算，如果钢衬里设备造价按10 万元计，则玻璃钢设备全生命周期费用=造价+处置费用=8.5+1=9.5（万元）。玻璃钢设备全生命周期折算为钢衬里设备，按照2 个生命周期计算，其中第2 个周期碳钢材质可继续使用，衬里（衬胶）费用按照占造价的50%计，迹，推广先进经验等，以调动全体员工的节能积极性。4结语金泰氯碱将持续践行绿色低碳，全力打造绿色化工企业，以更高标准、更实举措，将节能减碳工作持之以恒地开展下去，为“双碳”尽绵薄之力，力争在高质量发展中展现新作为。参考文献1肖宪锐.烧碱装置的升级改造J.氯碱工业，2 0 2 2,58(8):4-7.2张红霞.烧碱装置扩建优化改造 J.中国氯碱，2 0 13(11):12-14.3肖珂.中国能源管理体系推广及应用的关键影响因素分析 D.济南：山东财经大学,2 0 19.钢衬里设备费用=造价+维修费用折旧变卖费用=10+5-4.60.22=13.988(万元)。根据使用经验及全生命周期经济性对比，玻璃钢设备经济性要优于钢衬里设备4结论（1）根据对玻璃钢的焚烧试验以及查阅相关资料可知，水泥回转窑系统经过3级熳烧分解，回转窑温度最高可达1450，且熳烧带长达6 0 m左右。经过3级烧后废旧玻璃钢可以充分燃烧，因此对工艺、质量无较大影响，且尾气中无有害成分，可以对废旧玻璃钢材料进行无害化处理；熔盐炉燃烧是相对简单的一次燃烧，炉膛有效熳烧带约3m，且温度相对较低，玻璃钢会存在燃烧不充分情况，直接大块焚烧对尾排的环保指标有一定影响，且尾气中二嗯英等有害物质需要烟气温度在90 0 以上才能充分分解。另外，燃烧炉尾气无具体的实际测量值及相关参考文献，因此不建议在熔盐炉中燃烧(2)结合设备使用情况及全生命周期经济性对比，玻璃钢设备要优于钢衬里设备，因此涉及酸系统的储存常压设备建议仍使用玻璃钢设备，但需要做好相关检测及定期更换工作，避免出现相关安全环保事件。参考文献1肖恭鑫，朱伯麟，卢栋林，等.玻璃钢设备在离子膜烧碱装置中的应用 J.中国氯碱，2 0 16（7）：32-34.