摘要：随着经济的不断发展，现今大型工业建筑的数量也越来越多。进入21世纪后，发展带来的环境恶化，造成社会上对环保问题愈加关注，大型工业建筑烟囱所冒出的浓浓黑烟不仅不能让人们认同工业发展带来的喜悦，还会引起人们的忧虑。本文从湿法脱硫防污技术出发，分析了如何在低成本条件下实现烟囱的抗腐蚀，并在此基础上，充分考虑性价比，设置了一套烟囱防腐方案，最后研究了可塑性耐温防腐蚀特种胶对脱硫烟囱抗腐蚀的作用，以期为实践工作提供相应指导。
关键词：可塑性、耐高温、防腐蚀、脱硫烟囱
经济基础决定上层建筑，国家的不断进步与发展，也使得人们的观念发生变化。以往一味追求经济发展而不顾环境保护的观念已经被淘汰，现今从国家到个人都越来越关注环境保护，实践绿水青山就是金山银山的理念要求。在这一背景下，我国电力行业对环境保护的相关政策要求执行力度也不断加大。电力行业出台了新的规定：就燃煤发电机组来说，必须限期在其中加装好湿法脱硫装置，从而将燃煤所带来的环境污染控制在一定范围内[1]。在这一规定要求下，各个火电集团对国家环保政策积极响应，对烟囱脱硫装置加紧安装，加大脱硫力度，保证在限期时间内安装到位脱硫装置，从而将电厂烟囱烟气排出浓度控制在国家环保标准内。
一、湿法脱硫防腐技术
现今，我国所采用的燃煤机组中，脱硫装置多是采用全烟气石灰石或石膏湿法烟气脱硫的方法。在燃煤机组的一炉一塔中，并且设置的全烟气脱硫装置有着很好的效果。近十年的脱硫项目的实施研究表明，该装置的脱硫效率控制在95%以上。在这样高效率的脱硫工作装置下，已经达到国家环保标准，烟囱也不再生产出滚滚浓烟。但这样的情况，对烟囱本身提出的耐力要求也就更高了。这是因为烟囱产生的黑烟脱硫后为湿饱和的烟气，烟气湿度大大降低，至45℃左右，且烟气中含有很多的水蒸气以及二氧化硫[2]。这些生成物在烟囱的内部相互作用，会在烟囱内部烟道中产生凝结水。而凝结水的主要成分有氯化氢、硫酸以及各种腐蚀气体或腐蚀性液体。产生的这些化合物对烟囱管道损害极大，很容易腐蚀烟囱管道，导致烟囱的使用寿命受到影响。既要达到国家环保要求，又要保证大烟囱的使用寿命，就需要研究出大烟囱防腐蚀的有效方法。因此燃煤机组在运用湿法脱硫技术后，如何保证大烟囱防腐是下一步研究的重点工作。
对全烟气石灰石或者石膏湿法烟气进行脱硫后，这时烟气中所含有的二氧化硫含量经检测已经明显降低，二氧化硫含量得到有效控制。但是这种本质上是洗涤的方法对烟气中含有的三氧化硫去除效果不佳。由于采用的方法是湿法脱硫，导致烟气中含有的湿度大大增加，而温度又突然降低，这时烟气很容易在内管道中结露。而烟气中原本含有的三氧化硫在一定条件下溶解后，就会形成稀硫酸液，拥有很强的腐蚀性[3]。有实际研究发现，传统技术中采用的脱硫方法对烟囱防腐中的烟气有以下弊端：一是烟气中含有较高的水分含量，导致这是烟气中的湿度含量大。二是这种方法导致烟气温度突然降低。三是烟气本身含有带有酸性性质的氯化物，导致烟气本来的酸露点温度产生降低。四是，烟气中所含有的酸液浓度大大降低，且具有很强的渗透性，对烟囱结构产生的腐蚀性是很大的。由于这种脱硫法技术上的不足，导致社会上很多采用这种技术的企业受到负面影响。主要是：一是烟气具有较大湿度，这时烟气中含有的一定腐蚀性介质在产生的烟气压力下，加上湿度大的作用，导致烟道内侧结构若存在致密性差的情况，很容易出现烟道内部腐蚀，导致烟囱结构原本具有的耐久受到影响。二是各种条件作用下产生的浓度较低的稀硫酸液，它所具有的腐蚀性相较于高浓度硫酸液来说更强，对烟囱内道产生的伤害也就越强。三是酸液温度在50℃-80℃条件下，对烟囱结构材料产生的腐蚀性最强。就拿钢材来说，温度条件在50-80℃之间，它所达到的腐蚀性可以比平常温度条件下高3倍-8倍。在这种条件下，烟囱被腐蚀的几率就大大增加，使用寿命也大大减少[4]。另外，在烟囱实际运行过程中，所产生的烟气很有可能没有经过脱硫装置中，而从另外的内道进入烟囱，而这时进入烟囱的烟气温度很高，有时会达到130摄氏度。在这种情况下，在对烟囱进行设计时，不仅要考虑理论温度条件下对烟囱的影响，还需要考虑从旁道进入烟囱时的烟气温度对烟囱产生的影响。
虽然现今全球都在开展对传统烟囱的抗腐蚀性研究，国内为防止烟囱烟道腐蚀也生产出了一些产品，并在实践中得以应用，但由于各种条件的限制加上研究还不够成熟，导致防腐蚀性效果并不理想。目前许多应用于市场的产品由于效果不佳已经被淘汰，一些电厂也由于生产条件或环保条件达不到要求而被淘汰。有资料显示，很多电厂虽然使用了烟道防腐的方法或产品，但未实现烟道防腐的目的，如以往使用的发泡玻璃砖、OM1防腐涂料、耐蚀鳞片胶泥等。有调查发现，在一些生产发泡玻璃砖的厂家中，80%以上都没有自己的生产基地，多是对其他厂家的产品进行购买后贴牌售卖，或者就是利用废玻璃生产发泡玻璃砖，这样产生的效果自然不佳[5]。由于废玻璃本身成分的不稳定性，导致利用这种原材料生产出来的发泡玻璃砖成分很不稳定，且强度很低，相较于国外的同类型产品来说，使用感、质量、强度都比不上，后续产生的质量问题也很难控制，因此不是一个理想产品。而耐蚀鳞片胶泥本质上就是水玻璃耐酸胶泥，市场上这种产品主要有两大类：一是钠水玻璃胶泥，它是由钠水玻璃与氟硅酸钠固化剂、耐酸填料等配制而成的耐酸胶泥；二是钾水玻璃胶泥，它是由钾水玻璃与磷酸铝固化剂，融合耐酸填料等物质复配而成的胶泥。水玻璃所具有的基本特征是耐高温、耐浓酸，但在耐水性以及耐稀硫酸上性能不佳。在采用脱硫工艺情况下，烟囱的内管道处于低温条件下，且管道内部含有稀硫酸饱和水蒸气，在这种条件下，水玻璃类材料的耐腐蚀性并不好，导致脱硫后的烟气很容易对内管道产生腐蚀。而OM1这类防腐涂料，它本身的弊端在于防腐材料所需要的施工条件很高，而实际施工达不到要求，对其进行质量控制有着较大的难度。并且生产这种产品的多是挂牌企业。利用湿法脱硫技术的烟囱会排放大量水蒸气，加上内部会产生较大的温差变化，且OM1涂料多是利用树脂作为其中的粘合剂，很容易在其中产生细微的裂纹，导致其发挥的防腐作用大打折扣[6]。由于烟囱中的烟气不可避免会对防腐材料产生一定的腐蚀，加上这类烟囱需要定期维护，还需要对内筒定期检修，导致其成本投入也很难控制。因此，一些企业在选择防腐涂料时，这几类都不是理想选择。
二、低成本实现烟囱防腐
对烟囱烟道进行防腐，就目前来看，还存在许多技术难关，虽然市场上有的产品在烟道防腐上有着很大的作用，但是产品其高昂的价格又让许多企业望而却步。企业所要求的防腐产品不仅要有很好的防腐作用，在成本上还要有效控制。而可塑性耐温防腐特种胶就是这样的一种产品，它不仅有着很好的防腐效果，成本还低廉，成为烟道防腐体系结构中的重要一项。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这个产品是新研制出的新型产品，它具有很好的粘合性，拉伸强度也很好，具有较高的抗腐蚀性，属于耐温硫化胶的一种[7]。另外，该产品的特性还表现在具有很好的电绝缘性，密封性及特性耐老化性也很突出，在耐温200摄氏度以下都可得到很好应用。这种产品的最低使用温度在-50摄氏度，在烟气管道中可作用防腐涂料长期使用。另外，还具有对耐火材料、水泥混凝土、其他金属介质等有很好的防护作用，防止出现其他介质侵蚀的情况。它所具有的防腐蚀防渗水防冲刷的性能，使它与管道内部的轻质耐酸浇筑材料共同作用，形成良好的防腐蚀防渗透作用。且这种材料的施工十分方便，在一些新建的大型工业建筑烟囱以及老旧烟囱改造中都可得到很好应用。
目前来看，国内市场上应用较多的烟囱防腐技术多是钛板、玻璃钢、钛钢复合板等材料，将它们自身的优缺点进行比较可以发现，可塑性耐高温防腐特种胶的各项性能是其中最好的。这种材料不仅对工期时间进行了突破，还突破了防腐时间、防腐效果等要求，尤其在成本价格控制上以及施工难度上都有着很突出的特点[8]。可塑性耐温防腐特种胶这种产品出现之前，市场上应用最好的防腐产品是钛板和钛钢复合板。但是这两类产品的劣势在于价格过于高昂，且对施工要求很高，有着很大的施工难度，焊件质量很难有效控制，施工的工期也很长，对企业来说，投入的时间成本、经济成本都过高，很难承受。可塑性耐温防腐特种胶在施工中很容易应用，难度低，且施工需要工期较短，经济成本低廉，对企业控制成本有着很好作用。而玻璃钢的应用效果就实际来看，的确不错，但是它的施工采用的是分段整体成型的方式，在老旧烟囱改造中应用效果不佳。在这一点上，新问世的可塑性耐温防腐特种胶弥补了这一缺憾，体现了自己的优势。可塑性特种胶的使用温度最低到-50摄氏度，最高可达到200摄氏度，对环境温度的要求较低，应用更容易。而耐蚀鳞片胶泥与其他防腐涂料相较于可塑性特种胶，缺点更为明显，加上可塑性特种胶在施工后可以无缝隙粘合，施工质量得到保证，因此现今已经成为市场上烟囱防腐采用的主要材料。传统烟囱使用的国产泡沫玻璃砖、玻璃鳞片、0M涂料以及耐酸胶泥砲筑耐酸砖内筒成本造价为200 元/m2～240 元/m2；可塑性耐温防腐特种胶其造价为160 元/m2～200 元/m2。对烟囱烟道进行有效的防腐效果，也降低了投资成本。
三、可塑性耐温防腐特种胶的应用
由我公司承建的吴忠热电发电有限公司烟囱脱硫改造项目，是2016年9月国家实施脱硫装置是采用全烟气石灰石或石膏湿法烟气脱硫的方法项目之一。对大型工业建筑烟囱进行防腐，主要由于：首先，涉及面广。目前我国脱硫烟囱所采用的防腐方案中很多方案由于防腐材料本身的质量、施工质量等原因造成烟囱防腐出现过不同程度的损坏现象。其次，比例高。出现开裂、冲刷或脱落、酸液渗漏等问题较严重的有：国产泡沫玻璃砖、玻璃鳞片、0M涂料以及耐酸胶泥砲筑耐酸砖内筒等。最后，时间短。根据相关规范的规定，烟囱结构应满足设计基准期50年要求，排烟功能设计应满足工艺系统设计寿命30年的要求[9]。但有的工程仅投运2个月即发现由于泡沫玻璃砖脱落对钢内筒造成严重腐蚀；有的脱硫改造单筒烟囱工程项目投运后仅4个月即发生酸液沿烟囱外筒壁渗漏，造成对钢筋混凝土筒身腐蚀。加上施工质量没有满足相关设计、施工和验收规范，特别是对于粘贴防腐块材类的，由于粘贴量大，且高空作业，加之监理旁站等措施不到位，这是导致脱硫烟囱防腐出现问题的主要原因。部分防腐材料本身的质量不能满足脱硫后烟气环境的要求，目前我国应用于脱硫烟囱防腐的产品种类繁多，防腐产品的研发、应用及其成果的评审与鉴定等组织机构宽泛，难免鱼目混珠，以致使防腐产品质量存在问题[10]。发电企业对脱硫烟囱防腐的认识和重视程度不够，没有将脱硫烟囱防腐纳人到脱硫设备管理的范畴，低价中标及不合理的工期要求十分普遍，且疏于巡检，导致部分脱硫烟囱防腐一旦发现问题即对机组运行带来影响，甚至危及烟囱结构安全。因此在进行烟囱防腐前首先要搞清楚的是烟囱使用的现有损伤情况和实际承载力状态，对烟囱目前的安全性、可靠性、耐久性进行全面的评估。最终制定出科学的防腐施工方案及防腐材料的选择。可塑性耐温防腐特种胶这种新型材料自问世以来，就收到市场的广泛关注，且在多家企业实际应用后广获好评。有企业应用可塑性耐温防腐特种胶进行老旧烟囱改造，也有在新型烟囱中使用可塑性耐温防腐特种胶，均取得很好的效果[11]。在烟囱管道中应用可塑性耐温防腐特种胶，采用密实性轻质耐酸浇筑料，并利用科学的施工工艺，可实现防腐抗渗效果及施工工艺质量明显高于其他材料的目标，主要表现在可塑性特种胶的韧性好，具有很好的弹性，防腐性能佳，加上抗拉强度较强，尤其在耐低温及高温条件下可实现瞬间交替[12]。另外，密实性轻质耐酸浇注料具有很好的耐磨性，耐酸耐碱性也很好，各种综合性能很强 ，对原有的烟囱腐蚀问题和渗透问题进行了有效解决，因此使用效果较好，也得到了业内的普遍认可。
综上所述，可塑性耐温防腐特种胶的优点十分明显，具有良好的电绝缘性、抗腐蚀性以及密封性，是一种高强度吸附性的材料。另外，这种材料不溶于水及其他任何一种液体，可在烟囱各种管道内部应用，也可在冷换热器设备中应用，具有很好的防腐防渗作用。
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论文作者:段兴燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/2/3
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