湿法烟囱脱硫防腐必要性
湿法脱硫烟囱防腐必要性及方案的选择
一方科技发展有限公司
2011年10月13日
目录
一．湿法脱硫烟囱防腐必要性分析 (2)
1.1湿法脱硫烟气的特点 (2)
1.2烟囱运行工况 (2)
1.3总结 (3)
1.4烟囱腐蚀图片 (3)
二．防腐方案的选择 (4)
2.1常见的防腐方案 (4)
2.2 高性能耐热耐酸涂料 (4)
2.2.1 改性聚脲 (4)
2.2.2 玻璃鳞片复合材料 (4)
2.2.3 OM、固斯特、萨维真等涂料 (5)
2.3 耐酸刚性铠甲 (5)
2.4 内衬整体耐酸浇注料 (5)
2.5 柔性胶粘接轻质隔热块材 (6)
2.5.1 宾高德玻璃砖 (6)
2.5.2 国产泡沫玻璃砖 (6)
2.5.3 轻质玻化陶瓷砖（泡沫玻化砖） (7)
2.6设置耐腐蚀钢内筒 (7)
2.6.1 钛-钢复合板烟囱内筒 (7)
2.6.2 普通钢或耐酸钢烟囱内筒粘贴泡沫玻璃砖或轻玻化陶瓷砖 (8)
2.7结语 (9)
湿法脱硫烟囱防腐必要性及方案的选择一．湿法脱硫烟囱防腐必要性分析
1.1湿法脱硫烟气的特点
通常进行湿法脱硫处理且不设烟气加热系统GGH的烟气，水份含量高，湿度大，温度低，易出现结露现象，具有很强的腐蚀性，脱硫后的烟气主要有以下特点（1）湿法脱硫工艺对SO2脱除率很高（约95%），但对造成湿烟气腐蚀的主要成分SO3，脱除率很低（20%）。SO3重新溶解，会在烟囱内壁上形成腐蚀性很强的
硫酸酸液。
（2）烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度，在20℃和一个标准大气压下，氟化氢和氯化氢的质量分数超过0。025%、0.1%、0.1%时易形
成腐蚀强度高、渗透性较强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀，腐蚀等级
为高级。
（3）烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低。脱硫后的烟气温度一般在40~50℃，湿度很大并处于饱和状态，该温度低于烟气结露温度。烟气容易冷
凝结露，并在潮湿环境下产生腐蚀性的液滴。
（4）脱硫后，烟气温度低，上抽力小，流速低，容易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产生压力，局部会出现正压区，这时对拍烟筒壁产生渗透压力，加快腐蚀进
程。
（5）另外，冷凝酸液的温度在40~80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40~80℃时腐蚀速度比在其它温度时高出约3~4倍，且国内电厂脱硫装置
一般均设置旁路，如果旁路有未处理过的原烟气与处理后的净烟气混合，原
烟气吸收净烟气中夹带的大量水分，会增加硫酸和亚硫酸等酸液的生产量，
使腐蚀加重。
1.2烟囱运行工况
（1）脱硫系统全撤出（旁路全开），排放未经脱硫的烟气，此时进入烟囱的烟气温度多在120℃以上。烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀或腐蚀性很小。（高速烟
气对内壁存在冲刷）
（2）脱硫系统全部投入（旁路全关），排放经湿法脱硫后的烟气。进入烟囱的烟气温度在50℃左右，烟气水分含量很高，湿度大，湿度低，烟囱内壁有严重结露现
象，出现酸液流淌，腐蚀严重。
（3）脱硫系统部分撤出（旁路部分开启），未脱硫的高温干烟气与脱硫后的低温湿烟气在烟囱入口相混合，在烟囱内形成更复杂的腐蚀环境。
1.3总结
由上述分析可知，烟囱在三种实际工况下交替运行时均会被腐蚀，致使许多电厂的烟囱在脱硫改造完成后“伤痕”累累，严重影响电厂安全生产运行，所以对脱硫后的烟囱进行防腐是必须和重要的，同时在考虑防腐材料时，材料不仅要承受高速烟气的冲刷，还要适应酸性条件的变化，以及高温-低温、干-湿交替变化的环境。
1.4烟囱腐蚀图片
二．防腐方案的选择
2.1常见的防腐方案
腐蚀性介质对建筑材料的腐蚀作用，与介质的性质、浓度、温度、湿度以及作用情况都有密切关系。各种防腐材料在不同条件作用下的耐腐蚀性能是不同的。虽在国家和电力行业烟囱的现行设计规范标准中，对烟气脱硫处理后的烟囱防腐设计做出了相应的规定，但对于老机组脱硫改造后的旧烟囱防腐设计却缺乏具体可操作性。因此，目前国内烟囱改造工程所用的防腐材料种类繁多，大致可分为以下几类: 高性能耐热耐酸涂料、耐酸刚性铠甲、内衬整体耐酸浇注料、柔性胶粘接轻质隔热块材（如宾高德砖、国产泡沫玻璃砖、轻质玻化陶瓷砖）、设置耐腐蚀钢内筒（钛-钢复合板内筒）等。
2.2 高性能耐热耐酸涂料
2.2.1 改性聚脲
喷涂改性聚脲技术是20世纪80年代中期由美国Texaco公司率先研发成功的，改性聚脲是一种新型无溶剂、无污染的绿色环保材料。该项技术于1999年在我国投入商业应用，在海洋化工行业、结构防腐以及建筑防水、防滑、装饰等领域得到了广泛应用。
1)喷涂改性聚脲的化学原理
改性聚脲材料是双组分高分子聚合物，其喷涂工艺属于快速反应喷涂体系，原料体系不含催化剂，固化速度快，可以在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，工艺简单，施工方便。
2)材料性能
改性聚脲具有较好的物理性能，如耐介质性、抗拉强度、低温柔韧性、户外抗老化性、附着性、耐磨以及耐冲击性等。
3)施工性能好
改性聚脲施工时必须使用专业喷涂设备将原材料在喷头处加热到一定的温度后喷出，固化速度快，一次施工达到设计要求厚度，可以克服多层施工的弊病。该材料对水分、湿气不敏感，施工不受环境、湿度的影响。在基层干燥的情况下，一年四季均可施工。具有较好的耐久性及耐温性能。在大气环境中，改性聚脲具有良好的抗老化性能，耐久性可以达到15年。该技术在石油化工行业应用比较广泛，主要用于管道、储罐、储液池等设施的防腐，防腐温度多不超过50 ℃。
2.2.2 玻璃鳞片复合材料
1)玻璃鳞片的耐蚀机理
玻璃鳞片涂料是以乙烯基酯树脂材料为主材，加入玻璃鳞片等材料配制而成。玻璃鳞片
涂料在施工完毕后，扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，从而形成致密的防渗层结构。玻璃鳞片涂料固化后，由于乙烯基酯树脂的高交联密度，可以有效减弱水蒸汽和腐蚀性化学介质的渗透，玻璃鳞片的独特结构更能达到防渗或减渗的效果。
2)玻璃鳞片涂料的特点
附着力强：玻璃鳞片涂料与混凝土或碳钢基材之间的粘结强度高，粘结强度不低于2.0Mpa。
耐磨性：玻璃鳞片涂料固化后的硬度较高，比普通醇酸漆高2～3倍，耐磨性较好，受外部机械损伤时，玻璃鳞片涂料的破坏是局部的，其扩散趋势小，易于修复。
3)施工性能好
玻璃鳞片涂料的固体成分含量较高，可以一次性做成较厚的涂层，并具有现场配制和室温下固化的特点。
4)玻璃鳞片材料的应用
目前，玻璃鳞片材料在烟气脱硫装置的吸收塔以及净烟气烟道中多有采用，国内也有将其用做排烟（钢）筒内部防腐隔离层的做法。但在单筒钢筋混凝土烟囱防腐改造中，国内罕有采用玻璃鳞片复合材料的案例。
2.2.3 OM、固斯特、萨维真等涂料
目前市场上的多种防腐涂料各有不同的特殊性能，但是在耐热、抗老化和粘结性能方面都很难提供在稀硫酸、烟气冲刷、温度交变环境长期使用的可靠性依据，且出现损坏的情况较多，阻碍其在脱硫烟囱防腐中的广泛应用。
2.3 耐酸刚性铠甲
筒内喷涂防腐混凝土或钾水改性耐酸砂浆。
在耐酸钢排烟筒内焊上短锚筋，再挂上钢丝网，然后喷涂50～70mm厚耐热耐酸混凝土或钾水改性耐酸砂浆，形成刚性铠甲。
这样的防腐层对钢排烟筒，不论是自立式还是悬吊式都会增加较大的荷重，钢排烟筒的壁厚会增加不少。这样的防腐层较脆，连续结构达到100m以上，已远超过了混凝土类材料允许的最大温度分段长度，温、湿度变化时难免产生裂缝，裂缝处就成了烟囱防腐的薄弱（漏）点。
2.4 内衬整体耐酸浇注料
与其它防腐体系相比，内衬整体耐酸浇注料施工难度较大，施工质量难以保证，因此其使用受到了较大的限制。
广西合山电厂在国内首次采用烟囱内衬整体耐酸浇注料，但在施工和运行过程中出现了一些问题。设计方总结出以下几点原因：
1)施工时操作人员的技术熟练程度、浇注料的凝固时间控制和稠密度、材料的配合
比等综合因素对施工质量影响显著。
2)耐酸浇注料只有企业自已的标准，行业标准没有，施工只能按照材料生产厂家的
施工说明和参照行业相关标准的要求进行验收，从而大大地增加了施工管理和质
量控制的难度。
3)施工过程中对环境条件变化较为敏感。
2.5 柔性胶粘接轻质隔热块材
柔性胶一般采用有机硅橡胶，通常由基础聚合物、交联剂、催化剂、填料及添加剂等配制而成。产品包装在密封软管中，使用时挤出，接触空气后能自行硫化成弹性体，使用方便。从厂家所提供的数据看，有机硅橡胶能在–40～+180℃温度范围长期使用，具有优良的电气绝缘性能和化学稳定性，能耐水，耐臭氧，耐气候老化，对多种金属和非金属材料有良好的粘接性。
轻质隔热块材可以分为以下几种: 宾高德玻璃砖，国产泡沫玻璃砖，国产轻质玻化陶瓷砖。
2.5.1 宾高德玻璃砖
宾高德玻璃砖内衬的主要材料是一种特级低膨胀硅酸硼玻璃，能抵御除氢氟酸以外的各种酸类的腐蚀，而且对气体和凝结水具有抗渗透性能，同时，具有自重轻和极好的隔热性能。宾高德玻璃砖采用专用粘合剂将其粘接在内衬基面上，并用粘合剂材料对玻璃砖缝隙勾缝，阻断了烟气对排烟筒结构的腐蚀。粘结料的防腐、耐久性是内衬防腐的关键，它的老化、开裂都将直接影响整个内衬系统的防腐性能。据介绍，衬基上的宾高德粘膜在各种不同的烟气环境下使用20年后，仍保持弹性，能有效地将衬基同高温和侵蚀性气体隔离开。但这种材料成本昂贵，在国内推广较为困难。
2.5.2 国产泡沫玻璃砖
国产泡沫玻璃砖是以碎玻璃为主要原料，加入发泡剂、外掺剂，高温发泡成型制成的一种轻质多孔材料。玻璃砖内部形成独立的封闭微小气孔结构，集隔热保温于一体，它不吸水、导热系数小、耐酸碱（氢氟酸除外）。据资料介绍，与之配套的特种耐酸、耐高温胶粘剂，粘接强度高，有较强的耐酸性和韧性。2007年至今，国内设计的电厂烟囱或烟囱改造方案
中，国产泡沫玻璃砖内衬防腐因其造价适中，被广泛采用。
2.5.3 轻质玻化陶瓷砖（泡沫玻化砖）
轻质玻化陶瓷砖内衬是以陶瓷颗粒为主要原料，加入发泡剂、外掺剂，高温发泡成型制成的一种轻质多孔陶瓷材料。陶瓷砖内部形成独立的封闭微小气孔结构，集隔热保温于一体，它不吸水、导热系数小、耐酸碱（氢氟酸除外），材料强度高于发泡玻璃砖，是良好的内衬材料。其主要适用于火力发电厂等采用湿法脱硫烟囱的防腐蚀内衬，产品经济性较好，其性价比优于目前同类防腐进口产品，具有较为显著的经济效益和社会效益。据资料介绍，与之配套的特种耐酸、耐高温胶粘剂粘接强度高，有较强的耐酸性和韧性。
2.6设置耐腐蚀钢内筒
用于排放脱硫（湿法处理）烟气的烟囱，无论燃煤含硫量的大小，烟气均按强腐蚀性烟气考虑，烟囱结构应采用排烟筒与结构筒脱开的布置形式。
2.6.1 钛-钢复合板烟囱内筒
国际工业烟囱协会（CICIND）在其发布的《钢烟囱标准规程 Model Code For Steel Chimneys》（1999年第1版）中建议采用普通碳钢板在其内侧（与烟气接触侧）增加一层非常薄的合金板或钛板的方法进行处理。
钛是一种极耐腐蚀的材料，这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜。钛钝化膜由极薄的氧化钛构成，在许多环境中是很稳定的，并且一旦局部破坏还具有瞬间再修复的特性。采用耐腐蚀的钛合金板材与普通钢板经爆炸复合而成的钛-钢复合板，能抵御多种腐蚀介质的侵蚀。钛合金板材与普通钢板爆炸复合后，两种材料互相渗透结合牢固、性能稳定、密闭性好。现场钛-钢复合板施工主要是进行成型和焊接，整体质量易于保证。常见的钛合金复合层厚度为1.2mm，因钛合金材料较薄，轧制和复合过程中易受杂质影响而出现穿孔或透漏情况，带有此缺陷的钛-钢复合板在使用过程中遇腐蚀性烟气便会出现严重的“点蚀”现象（图3、图4），材料使用时必须严格检验。该类材料造价昂贵，对现场拼装时的焊接质量要求较高，内壁的缺陷往往会导致基层钢板的腐蚀，据了解，国内老机组脱硫改造后的单筒钢筋混凝土烟囱防腐极少采用钛-钢复合板内筒方案。
2.6.2 普通钢或耐酸钢烟囱内筒粘贴泡沫玻璃砖或轻质玻化陶瓷砖
由于钛复合钢板过于昂贵，所以国内众多工程采用了普通钢或耐酸钢钢内筒内粘贴泡沫玻璃砖或轻质玻化陶瓷砖方案。但从运行情况来看，也存在着诸多的问题。集中表现在以下几个方面：
1) 泡沫玻璃砖或轻质玻化陶瓷砖质量参差不齐。品质差的泡沫玻璃砖或轻质玻化陶
瓷砖强度低、抗冲刷能力差，在烟气流速高的区域，将产生严重的砖体冲刷剥落状况。尤其是泡沫玻璃砖更应引起足够重视，在反复高低温作用下，易出现表层爆裂、剥蚀、破碎等现象，从而导致烟囱内筒基层钢板腐蚀（图5、6）。
2) 施工工艺难以控制，造成砖背面粘接剂涂抹不均匀、砖缝之间粘接料不饱满、粘
接料配比不准确或搅拌不均匀，使粘贴的砖体在高速气流作用下容易发生脱落。 如果选用高质量的泡沫玻璃砖或轻质玻化陶瓷砖，并严格控制施工质量，此种防腐体系在电厂单筒混凝土烟囱改造工程中应具有一定的应用前景。
对于上述几种常见的烟囱防腐材料，中国电力工程顾问集团公司电顾发电[2009]907号文件指出：
采用钛钢板或钛-钢复合板的套筒式烟囱的运行情况良好，但在施工时应严格检查焊接点，避免出现漏焊。造成焊接处发生腐蚀。
在钢内筒内采用粘贴进口宾高德烟囱防腐内衬系统的烟囱运行情况良好。
采用粘贴泡沫玻化砖与进口或国产硅树脂胶作为粘接剂的防腐内衬系统运行效果基本良好。
在钢内筒内喷（刷）涂玻璃鳞片、聚脲、OM 涂料、萨维真导致烟囱（烟道）防腐受到
损坏的状况较多，以上防腐涂料不应直接喷（刷）涂在以砌体为基层的烟囱内壁上（特别是
图3钛板中的杂质
图4钛板出现“点蚀”
旧烟囱改造）。
采用粘贴国产泡沫玻璃砖对老烟囱进行的防腐改造项目，出现开裂、冲刷和脱落的状况较为严重。
2.7结语
以上为现在应用较多的几种防腐方案，每种方案都具备了优缺点。所以作为火力发电企业来说选择最适合自身工况及条件的防腐解决方案是最适宜的。作为砖加胶防腐方案来说是比较适宜技术改造项目，这是由于设计，施工，维护等方面来说相对比合金板和钛金板来说性价比要高，比涂料类要更加耐用。我公司也出席了国际工业烟囱协会(CICIND)今年5月份在俄罗斯圣彼得堡召开的国际工业烟囱协会年度大会，在会上我们了解到国外80%的新建和技术改造项目都采用的是砖加胶系统。所以由此可以证明砖加胶系统在电厂脱硫改造烟囱防腐中是可行的，现在由于施工质量和一些产品自身，还有我国对于烟囱防腐处于起步阶段，所以造成了很多失败的案例。我公司现在针对了砖加胶系统的种种困难和注意事项，专门进行了解决方案，学习宾高德的施工管理，制定施工管理质量制定，坚决执行24时旁站监督，360°不间断摄影监督等制度，严格控制施工质量。
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图6泡沫玻璃砖脱落后钢内筒腐蚀
图5烟囱钢内筒粘贴国产泡沫玻璃砖
后脱落的腐蚀情况图