摘要：分析了火电厂脱硫烟囱的腐蚀机理，并对脱硫烟囱几种防腐蚀技术进行了研究比较，然后推荐采用双相不锈钢复合衬里防腐技术。
关键词：脱硫烟囱；防腐蚀；双相不锈钢；复合衬里；应用
一、脱硫烟囱防腐的必要性
火电厂锅炉烟气过去只经电除尘处理，而未经脱硫脱硝处理直接排放，烟气中含有大量的SO2、SO3，进入大气后凝结形成酸雨，对生态环境、工农业生产和人类身体健康等带来极大的危害，因此按照国家环保政策要求和可持续发展的需要，现在各个新老电厂大多都在投资建设烟气脱硫装置（ＦＧＤ），这些脱硫装置当中８０％以上都是采用的无ＧＧＨ（再热器）的湿法脱硫．湿法脱硫后烟气温度降低，湿含量增加，进入烟囱的烟气温度大约在５０度左右，此温度远远低于烟气的露点，所以在烟囱内会出现严重的结露、集液现象，集液中含有大量的稀硫酸、少量的盐酸、氢氟酸、氯酸等。另外有些ＦＧＤ装置虽然一般也配置了GGH，但是实际运行证明，由于换热器的腐蚀、堵塞、结垢等原因，换热效果不好，冷烟气温度经换热后仅能达到80度左右，而烟气酸露点温度在120度左右，也就是说GGH后烟气温度仍远远达不到酸露点温度以上，同样在烟囱内也会出现酸液凝结，整个尾气烟囱处于强列腐蚀之下，烟囱的使用寿命就会大大缩短，烟囱使用安全性受到极大威胁。因此电厂烟囱的腐蚀防护势在必行。
二、目前国内外烟囱防腐技术的进展
脱硫后的烟囱需要防腐，这一观点在国内行业当中已达成了共识。设计防腐方案时，除了考虑技术的可行性外，更重要的是考虑方案的经济性，还要力求施工可行简便，施工周期短，运行维护费用低，并且方便检修。虽然防腐形式各种各样，采用的烟囱内筒及防腐材料各不相同。
a、烟囱内壁喷涂聚脲等防腐蚀涂料。其中聚脲弹性体在国际上已被广泛用于防水、防腐、建筑等领域。它是一种双组分无溶剂喷涂涂料，该方案无污染，施工简便，可在立面、曲面喷涂而无流挂，施工时不受环境温度、湿度的影响。优异的理化性能，如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等，同时具有良好的热稳定性，可在150 ℃下长期使用，可承受350 ℃的短期热冲击。此法国内投运业绩少，未有大的推广。
b、VP烟囱整体内衬方案
VP内衬技术是针对电厂防腐采用的新型高分子聚合物高科技产品，具有抗酸、耐温、保温、使用寿命长等特点，是将无机粒子填充于聚合物基体中的杂化聚合物，形成不同系列的超高分子量和高规整性的高分子聚合物，这类特殊结构的高分子聚合物具有某些线性高分子所不能具备的特殊性能。施工时通过特种专用喷射设备，全程采用喷涂施工，通常设计厚度为２５mm喷射于混凝土或钢基体表面，以达到良好的防腐蚀效果，其安装完全不同于传统的防腐内衬安装，这种方法对烟囱及FGD水平烟道提供了有效防腐衬里。本方案特点：耐酸、耐高温、整体性好、抗渗透、抗热震性好、耐烟气冲刷。日本１／３的烟囱防腐是使用的此方案，美国４０％的烟囱防腐使用的此方案，已经有２５年的成功使用业绩。
c、砖板衬里技术。常有耐酸转、耐酸陶瓷砖、泡沫玻璃砖衬砌方案。其中耐酸玻璃砖技术是在烟囱钢筋混凝土内壁衬砌轻质隔热发泡耐酸玻璃砖，此法国内最早应用在广东珠海电厂和江苏利港电厂，所用的泡沫玻璃砖砖和嵌缝胶泥都是进口材料。此方案在国外的烟囱防腐运用也较广泛，但使用寿命小于ＶＰ烟囱整体内衬方案，并且整体性不好，砖缝处属于防腐薄弱环节。
d、乙烯基脂玻璃鳞片
玻璃鳞片与树脂混合制成的玻璃胶泥或涂料，将其涂抹或喷涂在金属表面即成为防腐涂层。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在鳞片的衬里中，由于实体鳞片的阻挡性，使腐蚀介质只能沿着曲折的途径渗透，这相当于加厚了涂层的厚度，但又避免了涂层过厚的副作用。而且鳞片对应力的松弛作用，使应力的传导和加和成为不可能，加之鳞片对应力作用下引起的裂纹发展起到了限制作用，因此鳞片衬里确实能较好的满足FGD系统防腐要求。此项技术是在 70年代末80年代初期首先在日本、欧洲、美国得到了大量的应用，我国在80年代开发成功，并应用于脱硫系统的许多部位。玻璃鳞片树脂具有良好的抗渗透性，结合良好的机械强度，高的耐腐蚀性能，同时耐高温性能也很好的优点，尤其是酚醛类乙烯基玻璃鳞片涂层，在180℃以上仍具有良好的性能，我国引进的FGD装置许多采用了此项技术。此技术施工工作量大，施工较困难，成本较高。
e、金属衬里。用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬，内衬材料包括镍基合金板（C-276、C22）、钛板（TiCr2）等；镍基合金有优越的耐腐蚀性能和良好的机械性能，还有良好的加工和焊接性能，无焊缝开裂等问题，并具有良好的热稳定性，使用效果较为理想，但是镍基合金造价昂贵，增加了烟气脱硫的投资。钛及钛合金比重轻、强度高，而且耐温抗腐蚀，但是其造价昂贵。在福建漳州后石电厂、江苏常熟电厂等较早应用此法。
f.钛复合板烟囱。此法适合新建项目，但造价昂贵，并不适合老发电机组的改造。
三、双相不锈钢复合衬里防腐技术
笔者长期从事电厂凝汽器、冷却塔、除盐水箱和循环水管道等设备的防腐研究及施工，在防腐工程的研究和施工方面具有丰富的实际经验。曾经参与浙江本仑发电有限公司合金烟囱防腐蚀试验研究项目，参与完成了该厂钢烟囱防腐蚀可行性报告。北仑发电厂Ⅱ期烟囱采用“一筒三束”形式，砼外筒高232米，每支内筒高240米，内径6.5米，自上而下壁厚分别为10mm、12mm、14mm、16mm，在砼外筒内呈三角形布置三支等直径钢内筒，钢内筒材质除顶部10米一段为0Cr18Ni9Ti不锈钢外，均为10CrMnCuTi耐硫酸腐蚀钢板。该研究通过对不同材质在不同介质环境中的腐蚀速率进行测定对比，得出四种材质的腐蚀指示片的腐蚀速率均随酸浓度的增加而增加，其中腐蚀速率的顺序依次是Q235－A＞10CrMnCuTi＞0Cr18Ni9（304）＞0Cr17Ni12Mo2（316）。试验表明，FGD系统后的烟囱中，如果采用0Cr17Ni12Mo2（316）材质作金属衬里，能有效防止0CrMnCuTi基体金属的腐蚀。
近几年来，随着电力行业脱硫技术的不断发展，烟囱防腐技术同时有了很大进步和完善，如前所述的几种方案虽然在技术和经济上可行，但是由于施工质量无法很好的保证，导致烟囱在投运后出现了各种问题，目前应用还很不理想，如有的烟囱外壁渗黄水等，严重威胁到电厂烟囱的安全运行。后来经过大量的实验室模拟研究，并借鉴国内外先进的施工技术，本文推荐采用双相合金不锈钢技术： 20Cr-18Ni-6MO-0.8X-0.2Y 以及18Cr-15Ni-4MO-3X-0.16Y，还有几种经过改良的优秀的耐硫酸露点腐蚀的不锈钢等，并在双相合金不锈钢表面喷涂1～1.5mm有机涂层，以延长脱硫烟囱衬里的使用寿命。尤其含钼双相不锈钢具有优良的抗孔蚀和抗磨蚀性能。施工中采用分段焊接、分层固定方法，并进行焊缝无损检测以确保施工质量。
参考文献：
[1]《实用防腐蚀施工工程手册》 化学工业出版社 涂湘缃 主编
[2]《化工工艺设计手册》上海化工研究院
[3]HG/T20678-2000《衬里钢壳设计技术规定》
[4]《化工设备设计手册》上下卷 化学工业出版社 朱有庭 2005.6
[5]GB50051-2002《烟囱设计规范》
论文作者:孙卫军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
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