脱硫防腐技术方案

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1、脱硫防腐技术方案 随着国内环保法规的日益严格，已建机组正在陆续加装烟气脱硫装置。国内200MW及以上机组大都采用石灰石石膏湿法烟气脱硫技术，而且一部分机组不设置烟气换热器，这就产生了所谓“湿烟囱 ”如何进行防腐处理的问题。我公司对已建机组加装湿法脱硫装置后烟囱防腐方案的选择从技术经济的角度提出了目前较为可行的烟囱防腐处理的方案。我公司设计三个初步方案可供选择：1)粘贴发泡耐酸玻璃砖内衬2)玻璃鳞片烟囱内衬；3）烟囱内壁喷涂聚脲内衬； 下面对烟囱防腐方案的技术、经济特点进行比较并逐一详细说明脱硫对烟囱的影响 烟气经过脱硫后，虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少，但是，洗涤的方法对除去烟气中少量的三

2、氧化硫效果并不好。由于经湿法脱硫，烟气湿度增加、温度降低，烟气极易在烟囱的内壁结露，烟气中残余的三氧化硫溶解后，形成腐蚀性很强的稀硫酸液。脱硫烟囱内的烟气有以下特点： 1）烟气湿度大，处于饱和状态的湿烟气含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性。 2）低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。 3）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时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8 倍。电厂烟囱运行工况 目前，电厂烟囱主要在以下三种工况下运行： 1)排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在125 左右。

3、在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀。 2)排放经湿法脱硫后的烟气，并且烟气经烟气换热器系统加热，进入烟囱的烟气温度在80左右，烟囱内壁有轻微结露，导致排烟内筒内侧积灰。根据排放烟气成分及运行等条件的不同，结露腐蚀状况将有所变化。 3)排放经湿法脱硫后的烟气，未经烟气换热器加热升温，进入烟囱的烟气温度在4050 ，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露的酸液流淌。 由于在运行时，烟气有可能不进入脱硫装置，而通过旁路烟道进入烟囱。此时，烟气温度较高，一般在 125 左右，故设计烟囱防腐时，还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。 烟囱设计时应考虑在锅炉事故状态排放烟气的

4、温度，一般该温度在 200 左右，最高时可达 300 350 左右。 电厂烟囱安全运行的必要条件是承重的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀，排烟内筒在电厂运行期间尽可能的抵抗烟气腐蚀。 由上所述，在有无烟气换热器系统的情况下，烟囱内壁均存在酸结露状况。在实际运行状况下，内壁的酸液由此而不可避免沿其缝隙向烟囱外壁渗透，而在外壁内侧的防护层通常由有机材料组成，无论从材料的使用寿命及施工质量都不能保证在烟囱设计使用期该防护层能有效地阻隔对外壁产生腐蚀，此外，由此对外壁产生的腐蚀在一般条件下很难检测和发现，对于烟囱安全运行是一个致命的隐患。 脱硫后烟囱内衬材料烟囱内筒选择一个合适的内衬，必须考虑以下几方面的因

5、素： 1）技术可行性，满足复杂化学环境下的防腐要求； 2）经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低； 3）施工条件好，质量控制方便，施工周期短； 4）运行维护费用低，并且方便检修。 需注意的是，用材的选择不仅应考虑初期成本，还应综合考虑装置的可运行周期（即大修周期）和总使用寿命等相关问题。 欧美等发达国家电厂烟气脱硫开始的时间比较早，根据国内外的经验，目前湿法脱硫后的烟囱内筒内衬防腐主要有四类形式： 1）采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； 2）采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴，隔绝烟气和内筒接触，如发泡耐酸玻璃

6、砖内衬； 3）第三类采用耐酸、耐热、隔热、保温；隔绝烟气和钢内筒接触，使用喷涂方式内衬安装，如VP烟囱内衬； 4）玻璃鳞片、聚脲等涂层防酸腐蚀涂料。 1.镍基耐蚀合金板 C-276 合金是一种含钨的镍-铬-钼合金，其硅、碳的含量极低，在氧化和还原状态下，对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性，出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀，钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。 C-276合金在10硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0.35mm/y，而316L 为1.615mm/y，317为0.785mm/y； 近年来，国际国内市场镍价持续上涨，使得C276合金材料初期成本

7、较高，制约了 C-276 耐腐合金在脱硫烟囱中的应用，国内尚无应用于烟囱内筒耐腐内衬的工程实例。2.钛板 (TiCr2) 内衬 钛是一种很耐腐蚀的材料，这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜，钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成，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。 这里的钛腐蚀一般为均匀腐蚀和孔腐蚀，均匀腐蚀产生的膜，根据燃媒介质的不同，其含氧化性物质有差别，环境介质不同，氧化膜生成遵循的规律有差别，如果是遵循对数规律，这时的膜具有保护性；如果是

8、遵循直线规律则不具备保护性，腐蚀迅速。 认识到这层氧化膜被破坏后，若不存在修复的环境介质，或环境介质有限，这时钛的腐蚀速度比钢还大，一般认为：钛的耐蚀介质是指那些能使钛的钝化膜处于稳定状态的介质，这些介质属于氧化性，中性，弱还原性。硫酸虽然是一种含氧酸，但稀硫酸的氧化性很弱，属于非氧化性酸，氧化物修复的作用极其有限。 钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，但是，钛中杂质的存在，显著影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生

9、反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应，从而产生腐蚀。故应对工程实际烟气成份及结露情况进行分析后（谨慎）应用。 3.发泡耐酸玻璃砖内衬 发泡耐酸玻璃砖是以硼酸玻璃为基础制成的，耐各种浓缩酸（除 5 以上的氢氟酸）和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀，导热性低。由发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里，在化学环境与温度变化的情况下，都具有防腐能力。由于其导热性低，使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。 玻璃砖由粘合材料直接粘贴于烟内筒内表面，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。粘结料的防腐、耐久性是关键，它的老化、开裂都将直接

10、影响到整体内衬系统的防腐性能。玻璃砖的强度较金属要低得多，但其强度要求必须能耐烟气冲击。玻璃砖在国外烟囱有应用。但底剂的选择非常重要，国内的底剂普遍都难以达到要求，国外有成熟的应用在烟囱内衬的底剂，已经有30年以上的使用业绩。 4.耐蚀鳞片胶泥内衬 玻璃鳞片胶泥含有 10%-40% 片径不等的玻璃鳞片，胶泥在施工完毕后，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。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大的延长，相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。 玻璃鳞片胶泥采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂，该类型树脂

11、具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能。由于基体树脂是有机材料，鳞片胶泥的寿命保证期为510年。根据国内脱硫的实际运行情况，温度的冲击是需要慎重考虑的因素。鳞片树脂材料的主要成分及配比：成 分 比 例 (%) 备 注 树脂 5565 随环境温度变化调整 玻璃鳞片 30 无机功能性填料 010 根据衬里结构设计调整 其它 5 合 计 100 鳞片树脂（乙烯基树脂）的选择依据：烟囱钢内筒防腐衬里必须适应烟气脱硫装置全工况运行和旁路运行的要求，烟温变化区间为 45160 ，并能满足事故状态下短期高温达180的工况。鳞片衬里在国外FGD装置旁路烟道的应用已经超过30年，其耐温性和耐腐蚀性已得到工程实践的充分证

12、明。 鳞片树脂衬里的耐温性和耐腐蚀性主要取决于树脂的性能，所选用的酚醛环氧乙烯基树脂应是耐温性较高的乙烯基树脂，长期运行温度可达200 ，并被烟囱钢内筒鳞片树脂衬里防腐工程中成功应用的业绩验证过。 玻璃鳞片胶泥具有抗渗性好、施工难度小、易修补造价较低等特点。因此，鳞片胶泥在烟气脱硫设备上应用较多。5.烟囱内壁喷涂聚脲 聚脲材料介绍 烟囱内壁防腐可采用聚脲弹性体材料。该材料是由一种双组合、无溶剂聚脲喷涂涂料，经专用喷涂设备喷涂成型的弹性体材料。该材料是继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。聚脲

13、产品的特点 聚脲弹性体涂层具有优异的防水、耐腐蚀特性，同时具有优良的机械性能。该材料采用专用喷涂设备进行喷涂或浇注聚脲弹性体。该工艺不含溶剂、固化速度快、工艺简单，可很方便的在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。在国际上已被广泛应用于防水、防腐、建筑等领域。 聚脲产品的优点 喷涂聚脲弹性体技术具有以下优点： 1)对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。（可在冰上施工；在 -28 下施工；可在冰柜中固化）； 2）双组分,100% 固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好。可按1:1体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度范围可以从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的弊病

14、。 3）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。 4）具有良好的热稳定性，可在150下长期使用，可承受350的短时热冲击。 5）配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵 D65 ） 6）原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝、无针孔，美观实用。 7）使用成套设备，施工方便，效率极高；一次施工即可达到设计厚度要求，克服了以往多层施工的弊病。设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可浇注。 综合以上方案的概况列于下表中：项目 合金复合湿烟囱 聚脲 钢套筒内壁粘贴泡沫玻璃 玻璃鳞片等耐酸胶泥 进口底剂复合泡沫玻璃砖内衬 制作 方法 在地面制作出合金复合板片，在现

15、场将合金复合板焊接成型。 将聚脲喷涂在混凝土、砖内筒或钢内筒的表面 采用有机防腐蚀胶泥将一定厚度、尺寸的泡沫玻璃粘贴在钢套筒内壁。 将玻璃鳞片胶泥材料刮涂或喷涂在被保护基体上 采用防腐性能优良的进口烟囱内衬底剂，将泡沫玻璃砖粘贴底剂上 优点 理论上讲，镍基合金的耐腐蚀性能极为优异 耐腐蚀性能好，有一定的保温性能，使用寿命长，施工速度快 耐腐蚀性能好，有一定的保温性能 施工工期短，耐腐蚀、磨损性能好 防腐和保温性能综合效果好，泡沫玻璃砖质量轻，增加的负荷低 缺点 施工难度极大，不可能达到合金的全部焊接要求。 目前国内没有投运业绩 施工要求高，可能会脱落。 烟气温度过高可能烧蚀破坏其结构 施工要求

16、高 综上所述根据我国的实际情况，和用户的要求，施工的便捷兴和经济性，我们推荐较为可行的三种烟囱脱硫烟囱防腐方案：1.内壁粘贴泡沫玻璃砖施工工艺泡沫玻璃砖内衬系统是由底涂、玻璃砖、粘胶剂三部分构成，形成了一个完整的隔热、防腐体系，缺一不可。除了玻璃砖本身的防腐、隔热、低膨胀率等优点外，粘胶剂的防腐、耐久性是最为重要的，粘胶剂是连接底涂与砖及砖与砖之间的关键材料，它的粘结性、膨胀可逆性都将直接影响到整体内衬系统的防腐性能。泡沫玻璃砖由专用的粘合材料直接粘贴于烟囱内筒表面，从而阻断了烟气对烟囱内筒结构的腐蚀。由此形成一套完整的复合内衬系统，该系统避免了单一内衬防腐材料的缺点，增强了整个防腐衬里结构的

17、综合防护能力，使得在各种化学环境与温度大幅度变化的情况下，都具有超强的防腐能力，从根本上提升了烟囱的实际运行能力从而延长了使用寿命。该系统既有有机材料特有的在不同温度下膨胀可逆伸缩弹性以及高强度的粘结性能，又有泡沫玻璃砖无机材料的耐温、耐渗、耐湿、耐腐蚀、抗老化等特性，具备了能承受高、低温和干、湿腐蚀烟气交替变化而产生的高强度抗腐蚀能力，是湿法脱硫工况模式下灵活运行烟囱的首选防腐内衬材料。对湿烟囱防腐而言，衬里材料的可靠性至关重要，如果湿烟气中腐蚀性液体和颗粒物对烟囱造成损坏以至衬里失效将造成严重后果。泡沫玻璃砖内衬系统是多层的组合，有着多重保护功能，它是一个完整的系统，不仅要求砖块自身有特定

18、性能而且对粘胶剂和底涂也有特定性要求，整个系统中的每一层都是专门针对烟气脱硫而开发的，对维护系统整体性能至关重要。底涂是各种不同基底安装泡沫砖防腐内衬系统的基础；胶粘剂是基底的主要保护层，玻璃砖保护胶粘剂，所有部分一起工作，从而使系统长期安全运行。2.烟囱内壁玻璃鳞片树脂耐酸胶泥内衬施工工艺2.1表面检查：是否符合施工条件，基层无裂纹裂缝，无疏松损坏基层；2.2表面处理：修复基层缺陷，对表面进行喷砂处理，露出平整均匀新表面；2.3清理检查：检查喷砂质量，清理浮尘；2.4涂底涂：达到均匀无漏涂2.5涂第一道玻璃鳞片树脂胶泥：达到均匀，平整无气泡2.6涂第二道玻璃鳞片树脂胶泥：达到均匀，平整无气泡

19、2.7局部加强层施工：达到整体协调，无气泡毛刺，层数合格；2.8检测：修补缺陷2.9刷面涂：均匀无漏刷，颜色光泽一致；2.10检测：均匀平整，电火花检测合格，厚度达标3.烟囱内壁喷涂聚脲内衬施工工艺3.1、施工条件的确定施工应在各种设备、柱子、管路、贯穿件的安装以及油漆施工之前进行。保证环境和现场的条件适合于施工和材料的固化，底材表面的温度应高于露点温度5以上。3.2施工所需材料所选用的喷涂SPUA 材料；密封胶；底漆；面漆（非必选项）；堵缝料；层间粘合剂；防滑粒子（石英砂、橡胶粒子等）；背衬材料（聚乙烯泡沫棒材等）；增强层所需卷材（如玻璃纤维布、化纤无纺布、聚酯无纺布等）、涂料；防污胶带。3

20、.3施工工具除GUSMER 公司生产的H-3500、H-20/35 主机及GX-7 喷枪外，其余均为常用工具。3.4 施工3.4.1 底材处理3.4.1.1 混凝土底材新水泥底材应完全水化，干燥28 天后，待水分充分挥发后才能进行施工，否则，其内部所积蓄的水分在受热后会挥发，导致涂层鼓泡。用喷砂处理混凝土底材表面，使混凝土底材表面无油污、灰尘及碎裂的水泥块等杂质。混凝土底材表面应保持干燥和完整。收头部位按图纸要求进行处理。3.4.2 金属底材处理打磨金属底材至Sa2.5级，然后按图纸要求对收头部位进行处理。3.5底漆、堵孔料、密封胶的施工施工配套底漆。不要让底漆弄脏或者堵死收头部位的槽式结构。

21、金属底材一般不需要底漆，如果喷涂SPUA 材料用来做衬里，则金属底材需要涂刷底漆。用堵缝料填充底材上的孔洞，要堵实，否则，SPUA固化过程中所释放的热量会使孔洞中的空气膨胀，造成涂层鼓泡。密封胶的施工。按施工图纸的要求施工密封胶：在施工根、孔、座、角等部位时，密封胶的剖面应是一个直角边为5 mm 的直角三角形；施工其它部位时，按图纸要求过渡下来就可以了。3.6 增强层的施工 按图纸要求进行增强层的施工。增强层的具体施工是这样的：在前面所需工序施工后，在需要施工增强层的底材表面，用我院所开发的增强层专用涂料粘贴一条增强卷材，边缘要向外扩展5060mm，厚度大约为1 mm。3.7 SPUA 材料的

22、施工尽量在增强层施工12 小时内施工SPUA 材料，如超过12 小时，应打磨增强层，刷涂或喷涂一道层间粘合剂，20 分钟后再施工SPUA 涂层。施工SPUA 涂层时，下一道要覆盖上一道的50%，俗称“压枪”，只有这样才能保证涂层均匀。人为造粒的具体操作是这样的：利用SPUA 技术快速固化的原理，通过施工者对喷射角度和流量的控制，在最后一道涂层还没有完全固化前，在距离施工部位一定距离的地方，打开喷枪，让已混合雾化的喷涂料自由地降落在施工部位上，从而形成一定大小的颗粒，得到具有粗糙的防滑颗粒表面，起到防滑和消光（主要用于影视、娱乐业及室内灯光球场等场合）作用。人为造粒时应注意风向和风力，施工者应处

23、于上风口，风力以3 级以下为宜，以减小雾化粒子向施工人员和设备的飘落。手工铺撒防滑粒子是这样进行的：在最后一道涂层还没有完全固化之前，手工将防滑粒子均匀地抛洒在施工部位上，待涂层固化后，清扫撒防滑粒子的部位，将未粘上的防滑粒子清扫干净。3.8.面漆施工芳香族SPUA材料经紫外线照射后会出现泛黄现象，这对有浅色要求的场合是不利的，因此，建议涂刷相应的耐黄变面漆。涂刷面漆应在SPUA涂层施工12小时内进行。如果超过12小时，应打磨SPUA 涂层，刷涂或喷涂一道层间粘合剂，然后再施工面漆。3.9.修补SPUA材料本身的力学性能十分优良，正常使用时，一般不会损坏。一旦出现意外损坏（如重物砸落、撞击等）

24、，可用我院所开发的SPUA-202S 修补料进行局部修补。具体步骤如下：打磨待修补的表面，打磨的边缘要比待修补的表面向外扩展150mm。施工层间粘合剂。在已打磨的部位施工修补料。要注意使修补料的涂层平滑过渡到周围涂层。对于特殊应用，施工与之相匹配的面漆。在实际施工过程中，如果遇到不为本文所涉及的其它情况，施工者应根据实际情况，按照本文原则具体处理；SPUA技术自1999 年在我国投入商业应用以来，已引起了国内材料界、工程界的极大关注，呈现出了蓬勃发展的势头，市场前景非常广阔。我们根据目前积累的施工经验，对施工设计及施工工艺进行了简要的说明，希望能给大家起到借鉴和指导的作用。造价分析 目前，随着

25、湿法脱硫装置的加装，烟气的腐蚀问题更为严重，如果不采取适当的防腐蚀措施，肯定会带来更为严重的烟囱腐蚀问题。几种防腐方案的国内大体造价比较见下表。 玻璃鳞片树脂胶泥内衬 800元 /m2 1000元/m 2 底剂（进口）嵌缝胶（进口）泡沫玻璃砖1800元/m 2 2200元/m 2喷涂聚脲弹性体内衬1000元/m21200元/m2 注：由于材料来源和涂装厚度的不同，会使造价有较大的差别，具体报价应参照业主或设计要求的参数为依据，在确定施工方案的情况下给出比较精确的报价。对于已建机组加装湿法烟气脱硫后烟囱的防腐，采用初步建议的方案，可以为电厂节约基建费用。随着国内烟囱设计的改进和结构材料的发展以及防腐材料的发展，目前我公司正在不断探索采用各种方法进行湿烟囱的防腐。