化工儀器網
公司動態
濕法脫硫煙囪防腐必要性及方案的選擇
閱讀：2617 發布時間：2012-11-19一．濕法脫硫煙囪防腐必要性分析
1.1濕法脫硫煙氣的特點
通常進行濕法脫硫處理且不設煙氣加熱系統GGH的煙氣，水份含量高，濕度大，溫度低，易出現結露現象，具有很強的腐蝕性，脫硫后的煙氣主要有以下特點
（1） 濕法脫硫工藝對SO2脫除率很高（約95%），但對造成濕煙氣腐蝕的主要成分SO3，脫除率很低（20%）。SO3重新溶解，會在煙囪內壁上形成腐蝕性很強的硫酸酸液。
（2） 煙氣冷凝物中氯化物或氟化物的存在將很大提高腐蝕程度，在20℃和一個標準大氣壓下，氟化氫和氯化氫的質量分數超過0。025%、0.1%、0.1%時易形成腐蝕強度高、滲透性較強、且較難防范的低溫高濕稀酸型腐蝕，腐蝕等級為。
（3） 煙氣中含有酸性氧化物，使煙氣的酸露點溫度降低。脫硫后的煙氣溫度一般在40~50℃，濕度很大并處于飽和狀態，該溫度低于煙氣結露溫度。煙氣容易冷凝結露，并在潮濕環境下產生腐蝕性的液滴。
（4） 脫硫后，煙氣溫度低，上抽力小，流速低，容易產生煙氣聚集并對排煙筒內壁產生壓力，局部會出現正壓區，這時對拍煙筒壁產生滲透壓力，加快腐蝕進程。
（5） 另外，冷凝酸液的溫度在40~80℃時，對結構材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例，40~80℃時腐蝕速度比在其它溫度時高出約3~4倍，且國內電廠脫硫裝置一般均設置旁路，如果旁路有未處理過的原煙氣與處理后的凈煙氣混合，原煙氣吸收凈煙氣中夾帶的大量水分，會增加硫酸和亞硫酸等酸液的生產量，使腐蝕加重。
1.2煙囪運行工況
（1） 脫硫系統全撤出（旁路全開），排放未經脫硫的煙氣，此時進入煙囪的煙氣溫度多在120℃以上。煙氣對煙囪內壁材料不直接產生腐蝕或腐蝕性很小。（高速煙氣對內壁存在沖刷）
（2） 脫硫系統全部投入（旁路全關），排放經濕法脫硫后的煙氣。進入煙囪的煙氣溫度在50℃左右，煙氣水分含量很高，濕度大，濕度低，煙囪內壁有嚴重結露現象，出現酸液流淌，腐蝕嚴重。
（3） 脫硫系統部分撤出（旁路部分開啟），未脫硫的高溫干煙氣與脫硫后的低溫濕煙氣在煙囪入口相混合，在煙囪內形成更復雜的腐蝕環境。
1.3總結
由上述分析可知，煙囪在三種實際工況下交替運行時均會被腐蝕，致使許多電廠的煙囪在脫硫改造完成后 “傷痕”累累，嚴重影響電廠安全生產運行，所以對脫硫后的煙囪進行防腐是必須和重要的，同時在考慮防腐材料時，材料不僅要承受高速煙氣的沖刷，還要適應酸性條件的變化，以及高溫-低溫、干-濕交替變化的環境。
1.4煙囪腐蝕圖片
二．防腐方案的選擇
2.1常見的防腐方案
腐蝕性介質對建筑材料的腐蝕作用，與介質的性質、濃度、溫度、濕度以及作用情況都有密切關系。各種防腐材料在不同條件作用下的耐腐蝕性能是不同的。雖在國家和電力行業煙囪的現行設計規范標準中，對煙氣脫硫處理后的煙囪防腐設計做出了相應的規定，但對于老機組脫硫改造后的舊煙囪防腐設計卻缺乏具體可操作性。因此，目前國內煙囪改造工程所用的防腐材料種類繁多，大致可分為以下幾類: 高性能耐熱耐酸涂料、耐酸剛性鎧甲、內襯整體耐酸澆注料、柔性膠粘接輕質隔熱塊材（如賓高德磚、國產泡沫玻璃磚、輕質玻化陶瓷磚）、設置耐腐蝕鋼內筒（鈦-鋼復合板內筒）等。
2.2 高性能耐熱耐酸涂料
2.2.1 改性聚脲
噴涂改性聚脲技術是20世紀80年代中期由美國Texaco公司研發成功的，改性聚脲是一種新型無溶劑、無污染的綠色環保材料。該項技術于1999年在我國投入商業應用，在海洋化工行業、結構防腐以及建筑防水、防滑、裝飾等領域得到了廣泛應用。
1） 噴涂改性聚脲的化學原理
改性聚脲材料是雙組分高分子聚合物，其噴涂工藝屬于快速反應噴涂體系，原料體系不含催化劑，固化速度快，可以在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，工藝簡單，施工方便。
2） 材料性能
改性聚脲具有較好的物理性能，如耐介質性、抗拉強度、低溫柔韌性、戶外抗老化性、附著性、耐磨以及耐沖擊性等。
3） 施工性能好
改性聚脲施工時必須使用專業噴涂設備將原材料在噴頭處加熱到一定的溫度后噴出，固化速度快，一次施工達到設計要求厚度，可以克服多層施工的弊病。該材料對水分、濕氣不敏感，施工不受環境、濕度的影響。在基層干燥的情況下，一年四季均可施工。具有較好的耐久性及耐溫性能。在大氣環境中，改性聚脲具有良好的抗老化性能，耐久性可以達到15年。該技術在石油化工行業應用比較廣泛，主要用于管道、儲罐、儲液池等設施的防腐，防腐溫度多不超過50 ℃。
2.2.2 玻璃鱗片復合材料
1） 玻璃鱗片的耐蝕機理
玻璃鱗片涂料是以乙烯基酯樹脂材料為主材，加入玻璃鱗片等材料配制而成。玻璃鱗片涂料在施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結構。玻璃鱗片涂料固化后，由于乙烯基酯樹脂的高交聯密度，可以有效減弱水蒸汽和腐蝕性化學介質的滲透，玻璃鱗片的*結構更能達到防滲或減滲的效果。
2） 玻璃鱗片涂料的特點
附著力強：玻璃鱗片涂料與混凝土或碳鋼基材之間的粘結強度高，粘結強度不低于2.0Mpa。
耐磨性：玻璃鱗片涂料固化后的硬度較高，比普通醇酸漆高2～3倍，耐磨性較好，受外部機械損傷時，玻璃鱗片涂料的破壞是局部的，其擴散趨勢小，易于修復。
3） 施工性能好
玻璃鱗片涂料的固體成分含量較高，可以一次性做成較厚的涂層，并具有現場配制和室溫下固化的特點。
4） 玻璃鱗片材料的應用
目前，玻璃鱗片材料在煙氣脫硫裝置的吸收塔以及凈煙氣煙道中多有采用，國內也有將其用做排煙（鋼）筒內部防腐隔離層的做法。但在單筒鋼筋混凝土煙囪防腐改造中，國內罕有采用玻璃鱗片復合材料的案例。
2.2.3 OM、固斯特、薩維真等涂料
目前市場上的多種防腐涂料各有不同的特殊性能，但是在耐熱、抗老化和粘結性能方面都很難提供在稀硫酸、煙氣沖刷、溫度交變環境長期使用的可靠性依據，且出現損壞的情況較多，阻礙其在脫硫煙囪防腐中的廣泛應用。
2.3 耐酸剛性鎧甲
筒內噴涂防腐混凝土或鉀水改性耐酸砂漿。
在耐酸鋼排煙筒內焊上短錨筋，再掛上鋼絲網，然后噴涂50～70mm厚耐熱耐酸混凝土或鉀水改性耐酸砂漿，形成剛性鎧甲。
這樣的防腐層對鋼排煙筒，不論是自立式還是懸吊式都會增加較大的荷重，鋼排煙筒的壁厚會增加不少。這樣的防腐層較脆，連續結構達到100m以上，已遠超過了混凝土類材料允許的zui大溫度分段長度，溫、濕度變化時難免產生裂縫，裂縫處就成了煙囪防腐的薄弱（漏）點。
2.4 內襯整體耐酸澆注料
與其它防腐體系相比，內襯整體耐酸澆注料施工難度較大，施工質量難以保證，因此其使用受到了較大的限制。
廣西合山電廠在國內采用煙囪內襯整體耐酸澆注料，但在施工和運行過程中出現了一些問題。設計方總結出以下幾點原因：
1） 施工時操作人員的技術熟練程度、澆注料的凝固時間控制和稠密度、材料的配合比等綜合因素對施工質量影響顯著。
2） 耐酸澆注料只有企業自已的標準，行業標準沒有，施工只能按照材料生產廠家的施工說明和參照行業相關標準的要求進行驗收，從而大大地增加了施工管理和質量控制的難度。
3） 施工過程中對環境條件變化較為敏感。
2.5 柔性膠粘接輕質隔熱塊材
柔性膠一般采用有機硅橡膠，通常由基礎聚合物、交聯劑、催化劑、填料及添加劑等配制而成。產品包裝在密封軟管中，使用時擠出，接觸空氣后能自行硫化成彈性體，使用方便。從廠家所提供的數據看，有機硅橡膠能在–40～+180℃溫度范圍長期使用，具有優良的電氣絕緣性能和化學穩定性，能耐水，耐臭氧，耐氣候老化，對多種金屬和非金屬材料有良好的粘接性。
輕質隔熱塊材可以分為以下幾種: 賓高德玻璃磚，國產泡沫玻璃磚，國產輕質?；沾纱u。
2.5.1 賓高德玻璃磚
賓高德玻璃磚內襯的主要材料是一種特級低膨脹硅酸硼玻璃，能抵御除氫氟酸以外的各種酸類的腐蝕，而且對氣體和凝結水具有抗滲透性能，同時，具有自重輕和*的隔熱性能。賓高德玻璃磚采用粘合劑將其粘接在內襯基面上，并用粘合劑材料對玻璃磚縫隙勾縫，阻斷了煙氣對排煙筒結構的腐蝕。粘結料的防腐、耐久性是內襯防腐的關鍵，它的老化、開裂都將直接影響整個內襯系統的防腐性能。據介紹，襯基上的賓高德粘膜在各種不同的煙氣環境下使用20年后，仍保持彈性，能有效地將襯基同高溫和侵蝕性氣體隔離開。但這種材料成本昂貴，在國內推廣較為困難。
2.5.2 國產泡沫玻璃磚
國產泡沫玻璃磚是以碎玻璃為主要原料，加入發泡劑、外摻劑，高溫發泡成型制成的一種輕質多孔材料。玻璃磚內部形成獨立的封閉微小氣孔結構，集隔熱保溫于一體，它不吸水、導熱系數小、耐酸堿（氫氟酸除外）。據資料介紹，與之配套的特種耐酸、耐高溫膠粘劑，粘接強度高，有較強的耐酸性和韌性。2007年至今，國內設計的電廠煙囪或煙囪改造方案中，國產泡沫玻璃磚內襯防腐因其造價適中，被廣泛采用。
2.5.3 輕質?；沾纱u（泡沫?；u）
輕質玻化陶瓷磚內襯是以陶瓷顆粒為主要原料，加入發泡劑、外摻劑，高溫發泡成型制成的一種輕質多孔陶瓷材料。陶瓷磚內部形成獨立的封閉微小氣孔結構，集隔熱保溫于一體，它不吸水、導熱系數小、耐酸堿（氫氟酸除外），材料強度高于發泡玻璃磚，是良好的內襯材料。其主要適用于火力發電廠等采用濕法脫硫煙囪的防腐蝕內襯，產品經濟性較好，其性價比優于目前同類防腐進口產品，具有較為顯著的經濟效益和社會效益。據資料介紹，與之配套的特種耐酸、耐高溫膠粘劑粘接強度高，有較強的耐酸性和韌性。
2.6 設置耐腐蝕鋼內筒
用于排放脫硫（濕法處理）煙氣的煙囪，無論燃煤含硫量的大小，煙氣均按強腐蝕性煙氣考慮，煙囪結構應采用排煙筒與結構筒脫開的布置形式。
2.6.1 鈦-鋼復合板煙囪內筒
工業煙囪協會（CICIND）在其發布的《鋼煙囪標準規程 Model Code For Steel Chimneys》（1999年第1版）中建議采用普通碳鋼板在其內側（與煙氣接觸側）增加一層非常薄的合金板或鈦板的方法進行處理。
鈦是一種極耐腐蝕的材料，這是由于鈦的表面容易生成穩定的鈍化膜。鈦鈍化膜由極薄的氧化鈦構成，在許多環境中是很穩定的，并且一旦局部破壞還具有瞬間再修復的特性。采用耐腐蝕的鈦合金板材與普通鋼板經爆炸復合而成的鈦-鋼復合板，能抵御多種腐蝕介質的侵蝕。鈦合金板材與普通鋼板爆炸復合后，兩種材料互相滲透結合牢固、性能穩定、密閉性好?，F場鈦-鋼復合板施工主要是進行成型和焊接，整體質量易于保證。常見的鈦合金復合層厚度為1.2mm，因鈦合金材料較薄，軋制和復合過程中易受雜質影響而出現穿孔或透漏情況，帶有此缺陷的鈦-鋼復合板在使用過程中遇腐蝕性煙氣便會出現嚴重的“點蝕”現象，材料使用時必須嚴格檢驗。該類材料造價昂貴，對現場拼裝時的焊接質量要求較高，內壁的缺陷往往會導致基層鋼板的腐蝕，據了解，國內老機組脫硫改造后的單筒鋼筋混凝土煙囪防腐極少采用鈦-鋼復合板內筒方案。
2.6.2 普通鋼或耐酸鋼煙囪內筒粘貼泡沫玻璃磚或輕質?；沾纱u
由于鈦復合鋼板過于昂貴，所以國內眾多工程采用了普通鋼或耐酸鋼鋼內筒內粘貼泡沫玻璃磚或輕質?；沾纱u方案。但從運行情況來看，也存在著諸多的問題。集中表現在以下幾個方面：
1） 泡沫玻璃磚或輕質?；沾纱u質量參差不齊。品質差的泡沫玻璃磚或輕質玻化陶瓷磚強度低、抗沖刷能力差，在煙氣流速高的區域，將產生嚴重的磚體沖刷剝落狀況。尤其是泡沫玻璃磚更應引起足夠重視，在反復高低溫作用下，易出現表層爆裂、剝蝕、破碎等現象，從而導致煙囪內筒基層鋼板腐蝕。
2） 施工工藝難以控制，造成磚背面粘接劑涂抹不均勻、磚縫之間粘接料不飽滿、粘接料配比不準確或攪拌不均勻，使粘貼的磚體在高速氣流作用下容易發生脫落。
如果選用高質量的泡沫玻璃磚或輕質?；沾纱u，并嚴格控制施工質量，此種防腐體系在電廠單筒混凝土煙囪改造工程中應具有一定的應用前景。
對于上述幾種常見的煙囪防腐材料，中國電力工程顧問集團公司電顧發電[2009]907號文件指出：
采用鈦鋼板或鈦-鋼復合板的套筒式煙囪的運行情況良好，但在施工時應嚴格檢查焊接點，避免出現漏焊。造成焊接處發生腐蝕。
在鋼內筒內采用粘貼進口賓高德煙囪防腐內襯系統的煙囪運行情況良好。
采用粘貼泡沫玻化磚與進口或國產硅樹脂膠作為粘接劑的防腐內襯系統運行效果基本良好。
在鋼內筒內噴（刷）涂玻璃鱗片、聚脲、OM涂料、薩維真導致煙囪（煙道）防腐受到損壞的狀況較多，以上防腐涂料不應直接噴（刷）涂在以砌體為基層的煙囪內壁上（特別是舊煙囪改造）。
采用粘貼國產泡沫玻璃磚對老煙囪進行的防腐改造項目，出現開裂、沖刷和脫落的狀況較為嚴重。
2.7 結語
以上為現在應用較多的幾種防腐方案，每種方案都具備了優缺點。所以作為火力發電企業來說選擇自身工況及條件的防腐解決方案是zui適宜的。作為磚加膠防腐方案來說是比較適宜技術改造項目，這是由于設計，施工，維護等方面來說相對比合金板和鈦金板來說性價比要高，比涂料類要更加耐用。我公司也出席了工業煙囪協會（CICIND）今年5月份在俄羅斯圣彼得堡召開的工業煙囪協會年度大會，在會上我們了解到國外80%的新建和技術改造項目都采用的是磚加膠系統。所以由此可以證明磚加膠系統在電廠脫硫改造煙囪防腐中是可行的，現在由于施工質量和一些產品自身，還有我國對于煙囪防腐處于起步階段，所以造成了很多失敗的案例。我公司現在針對了磚加膠系統的種種困難和注意事項，專門進行了解決方案，學習賓高德的施工管理，制定施工管理質量制定，堅決執行24時旁站監督，360°不間斷攝影監督等制度，嚴格控制施工質量。