湿法脱硫烟囱防腐调研结果研究 通过实地调研，对湿法脱硫烟囱防腐进行研究，现将调研成果汇报如下： 一、国内湿法脱硫后烟囱防腐的几种方案 1、增设钢内筒加钛板防腐（钛钢复合板） 钛的耐腐蚀性是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜，该钝化膜是由 几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化薄膜构成，在 许多环境中是很稳定的，并 且一旦局部破坏在强氧化剂条件下， 还具有瞬间再修补的特性。因此，钛在 酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，比现有的 不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好。 2、在混凝土烟囱内加装钢排烟筒，砌筑玻璃砖 发泡耐酸玻璃砖由粘合材料直接粘贴于烟囱内筒表面，并由粘合材料 对玻璃砖间的缝隙勾缝，阻断了烟气对内筒结构的腐蚀。泡沫玻璃砖有优良 的绝热、耐腐 蚀性能， 轻质。目前有 进口和国 产两种。目前 华能各厂大部分 采用国产材料招标。这是一种目前国内应用较广的烟囱内衬材料。施工 时经 高压水清洗后的内筒表面，然后对烟囱内壁局部修补，首先滚涂底层涂料， 然后刷胶粘剂，紧接粘贴发 泡玻璃砖。玻璃砖之间缝隙宽度不低于 3mm，用 胶粘剂填满。 发泡耐酸玻璃砖存在问题：一是根据国内外烟囱的实际运行情况，粘接 剂是该工艺关键所在，粘接 剂属于高分子材料，其高温下的老化性及粘接性 能将决定长期运行是否可靠的关键性技术数据。长期高温下保持弹性和良1 好的粘接强度，是消除上下内衬的刚性应力的核心要素，特别是如何适应烟 囱实际运行条件下的交替冷热应力的变化。此外烟囱实际运行条件下的耐 老化性指标、耐热后的粘接指 标等目前资料极少。二是耐磨性差是泡沫玻璃 砖的一项重要缺陷，作 为烟囱内衬材料要求要经受夹带粉尘的高速流动的 烟气的冲刷磨损，提高泡沫玻璃砖的耐磨性能是必须考虑的。目前厂家已经 推出几项措施，但效果需要实际运行一段时间后确认。 3、在混凝土烟囱内加装钢排烟筒，钢排烟筒内用聚脲弹性体防腐 聚脲材料是双组分高分子反应聚合物。 该工艺属于快速反应喷涂体系， 原料体系不含溶剂、固体含量高，常温下耐腐蚀强 度好，固化速度快、常温 下与基地的粘接力强，工艺简单。 某电力设计院曾经对某进口聚脲代理商提供的聚脲试样进行试验室加 热试验，发现 在 150试验 7 天左右，聚脲试样就出 现表面发硬、变脆现象； 另据华电某电厂采用该聚脲代理商提供的试块，先后进行了 2 次实际未脱 硫烟温运行试验，2 次的试验结果均表明，聚脲材料不能满足该厂烟气旁路 运行时的温度条件，试验进 行 1 周后， 试板表面的聚脲涂层就不知去向。基 于以上关于聚脲材料的实验室试验结果以及电厂实际运行过程中的投样试 验结果，建 议对于可能高于 120使用环境的部位并伴随交替冷热烟气的环 境下，谨慎采用聚 脲材料。 4、在现有的烟囱防火砖上喷涂涂料，主要有耐酸胶泥、OM 涂料 4.1 耐酸胶泥：该材料类似萨尔维真 60 米以下的无机双内衬材料和 vp1 体系类似，其底剂膈膜和美国技术有较大的差距，面层材料为喷涂型，与美2 国喷涂技术从材料配比、施工方法、抗脱落、抗开裂有差距，该材料价格低 廉。 4.2 OM 型烟囱涂料：其技术来源于冶金部建筑研究总院的”高炉热风炉 用 YJ250 耐热耐酸涂料” 。 该材料在国内应用较多，历史长，价格低廉， 施 工方便。 从使用情况和目前掌握的资料和应用实际情况看，该体系中，底 剂材料和面层材料均为刚性材料，在冷 热环境下使用失效的案例较多。 5、采用轻型耐酸浇注料进行整体浇筑 耐酸浇注料是通过部级鉴定可以在电厂烟囱内衬中使用的材料，可在 240 米烟囱内衬中整体浇注和烟囱外壁同步施工。 这种材料的主要特点：耐 久性好，能在强腐蚀性烟气作用下正常运行 50 年；体积密度小，强度高。一 般体积密度在 800KG 左右，抗 压强度在 8MPA 以上，耐冲刷；密 闭性能好， 内衬整体浇注，没有 缝隙；耐 热性好，使用温度范 围广，最高可达 400。但 该材料施工工艺复杂，运行寿命有待于确定。 二、脱硫烟囱防腐出现的主要问题 本次对脱硫烟囱防腐调查的结果揭示：其一，涉及面广；目前我国脱硫 烟囱所采用的13 种防腐方案中有10 种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。其二，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、OM 涂料以及耐酸胶泥砌筑耐酸 砖内筒等。其三， 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。但本次调研发现，有的工程仅投运2 个月即3 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。 我们对采用 OM 涂料的某烟囱内部 进行了实 地考察，通 过检查发现， 烟囱内壁防腐涂层每隔 2 米左右有一条纵向裂缝，但外筒壁无泄漏痕迹，水 平烟道与烟囱之间伸缩缝有白色浆液渗出，从烟囱 积灰平台底部看有白色 浆液渗出。OM 涂料在胜利发电厂二期烟囱的 应用情况也不乐观，水平烟道、 积灰平台有多处泄漏。 通过对采用耐酸胶泥涂料的烟囱内部进行检查发现，烟囱内壁防腐胶 泥产生大面积裂纹，虽然外筒壁无泄漏痕迹，但水平烟道墙面大面积起鼓， 水平烟道入烟囱处有不同程度的白色浆液渗出。目前山 东百年电力发展股 份有限公司另建一根钢烟囱专门走脱硫后湿烟气，其他电厂利用停机机会 对水平烟道和烟囱出现的问题按原方案进行修补。 广西钦州电厂、合山 电 厂、来宾电厂的烟囱均采用轻型耐酸浇注料对烟 囱进行整体防腐，脱硫设施均装有 GGH ，从使用情况看，效果良好，烟道烟 囱无浆液和水渗漏，其中只有钦州电厂曾经停双机对烟囱的运行情况进行 过检查，未 发现问题，其他电厂只是从外观上观察没有出现问题，但几家电 厂水平烟道入烟囱处均有泄漏痕迹，业主均称目前已处理好泄漏，运行中也 确实未见浆液和水泄漏，可能与脱硫设施带 GGH，湿烟气带水少有关，来 宾电厂在建 2600MW 机组烟囱也采用轻型耐酸浇注料对烟囱进行整体防 腐。4 常熟二电厂 3600MW 机组烟囱采用复合钛板防腐，烟道采用玻璃 鳞 片防腐，脱硫设施未装 GGH ，烟囱运行三年未 发现问题，烟道有泄漏现象。 从浙江浙能镇海发电有限公司反馈的情况看烟囱烟道均采用复合钛板防腐， 能够做到无泄漏、无腐蚀，而且免维护，效果很好。 我们在湖南某电厂#1 烟囱停双机时对烟囱内部进行了实地考察，烟囱 底部发泡玻璃砖磨损厉害，部分砖已经被磨透，据 电厂介绍，由于磨损厉害， 他们已经对下部的发泡玻璃砖更换过一次， 实践证明耐磨性差是泡沫玻璃 砖的一项重要缺陷。辽宁东 方发电有限公司、河北大唐国际唐山热电有限责 任公司、天津军粮城发电有限公司反馈的情况与上述电厂基本相同。 三、烟囱防腐工艺出现问题的原因分析 1、湿法脱硫烟气的特点 湿法脱硫工艺对烟气中的 SO 2 脱除效率较高，但对造成烟气腐蚀主要 成分的 SO 3 脱除效率不高，湿法脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯 化物等强腐蚀性物质，是一种腐蚀强度高、渗透性 强、且较难防范的低温高 湿稀酸型腐蚀状况。 根据国内外相关烟囱防腐蚀资料的介绍，湿法脱硫烟囱冷凝结露液的 PH 值约在 2.0 左右，烟气腐蚀性应被视为“ 高” 化学腐蚀等级，即强腐蚀性 性等级，烟囱 应按强腐蚀性烟气来进行烟囱的结构安全性设计。 2、烟气流场的影响 烟气对烟囱表面的腐蚀与表面烟气的流动状态有很大关系。对于中上 部的烟囱表面，尽管烟气流速较高，但此时烟气流动状态变化比较平缓，烟5 气基本沿平行表面方向流动， 对表面的冲刷作用相对较弱。在烟囱下部，烟 气由于受气流入口的影响，局部区域气流流态变化较大，会对烟囱局部表面 有较强的冲刷作用，因此，该位置处烟气对 烟囱的冲刷腐蚀作用也较强，这 是发泡玻璃砖在烟囱底部磨损厉害的主要原因。通过对脱硫后烟囱下部气 流不稳定区域的流动情况进行模拟分析，可以确定出受气流冲刷比 较严重 的区域，从而为下部烟囱的防腐提供指导。 3、烟囱内温度场的变化对烟囱带来的影响 电厂干烟气的温度通常为 120150，脱硫后烟温为 50左右，烟囱 内烟温的变化对烟囱带来以下影响：一是由于烟气温度的降低，烟囱内壁面 温度明显降低，低于烟气酸露点，产生凝结， 结露形成的冷凝液 为硫酸，也 可形成氟化氢和氯化物， 对烟囱内壁形成腐蚀；二是由于烟温的降低，导致 烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，使烟囱内压力分布发生改变，正压 区范围扩大，在正压区烟气会通过内衬裂缝渗入到内筒表面，导致腐蚀加速； 三是在脱硫装置正常运行切换至旁路运行和两台机同时停运时，由于烟气 温度的大幅度变化会使烟囱内壁防腐层产生较大的温变应力，当温变应力 达到一定程度时可以撕裂防腐层，所以说涂料类防腐材料不能在冷热环境 下作为烟囱防腐材料使用。 四、结论 1、烟囱防腐的成败不 仅取决于防腐材料要具有耐腐蚀性、耐温性、耐 磨性等必备性能以及与之适应的施工工艺，更取决于烟囱内的运行工况，脱 硫后烟囱内流场、温度 场以及 压力分布的变化较大，烟囱下部的运行工况极6 为复杂，所以烟囱下部的防腐是重中之重。 2、在对烟囱内流场、温度场以及压力分布分析的基 础上，胜利发电厂 提出了对烟囱底部应进行重点防腐的技术方案。目前已 对一期烟囱下部 50 米进行了钛钢复合板改造，投运后效果良好。 五、建议 1、电厂要高度重视脱硫烟囱防腐工作。实施烟气脱硫以后，由于烟囱 防腐系统失效导致对烟囱结构安全的影响已经越来越突出，发电企业要高 度重视脱硫烟囱防腐设计、施工、监督、 检查 及验收等各项工作，抓好影响 脱硫烟囱防腐质量的各个环节。不 应将脱硫烟囱防腐看作为简单的土建工 程，应将其 纳入到脱硫设备管理的范畴。 2、采用湿法脱硫的烟囱排烟筒内宜为全程负压。 3、防腐材料选择应结 合脱硫工艺（是否设置 GGH）、运行工况（是否设 置旁路烟道）等实际情况选定， 应明确对采用的防腐材料性能指标的要求， 目前设置 GGH 的脱硫工 艺可采用耐酸浇注料进行烟囱防腐，未设置 GGH 的可根据实际情况对烟囱进行下部或整体钛钢复合板防腐。 4、充分认识设置烟气烟气换热器（GGH ）的必要性，特别是对于采用 “砌体内筒”和“ 粘贴防腐块材”作为防腐的湿法脱硫烟囱， 设置GGH 可从根 本上改变烟囱运行条件，烟囱在腐蚀渗漏方面出现问题的几率大为降低，对 减少烟囱对机组的运行安全性、可靠性的总体影响具有积极作用。 5、根据2009年国家电 力规划总院上海烟囱防腐研讨会的精神对老烟囱 的防腐改造方案，应综合考 虑老烟囱改造后的服务年限、脱硫工 艺（是否设7 置GGH）以及运行工况（是否设置旁路烟道）等条件，根据 对原烟囱结构、内 衬的鉴定结果，采用相适应的防腐处理方案。