燃煤電廠濕法煙氣脫硫塔體防腐技術(shù)

趙怡凡

摘 要：本文總結(jié)歸納了現(xiàn)有燃煤火電廠石灰石-石膏濕法脫硫吸收塔內(nèi)防腐材質(zhì)的種類、性能和用途，并對其優(yōu)缺點進行分析比較；著重總結(jié)了現(xiàn)有新型防腐涂料的國內(nèi)外研究進展，并基于現(xiàn)有材料存在的問題提出后續(xù)可能的研究方向。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠 濕法脫硫 吸收塔 防腐

中圖分類號：X701 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（a）-0071-02

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)是目前國內(nèi)燃煤火電廠普遍采用的煙氣凈化技術(shù)。為避免煙氣、吸收劑及反應(yīng)產(chǎn)物對塔壁的腐蝕和磨損，吸收塔通常需要進行防腐，其重點主要體現(xiàn)在防腐材質(zhì)的選擇上，大致分為兩大類：耐腐蝕材料和非金屬材料襯里[1]。

1 常用防腐材料介紹

鎳基合金是目前應(yīng)用效果較好的耐腐蝕塔體材料，該合金具有良好的機械強度，良好的加工和焊接性能，無焊縫開裂問題，并具有良好的熱穩(wěn)定性，國際上有使用十多年未出現(xiàn)腐蝕的例子[2]。但鎳基合金的價格太過昂貴，大型煙氣脫硫設(shè)備制作成本過高，因此并沒有大規(guī)模普及使用，現(xiàn)在國內(nèi)一般不再設(shè)計使用[3]。

脫硫塔設(shè)備中常用的非金屬襯里材料有以下幾種：（1）橡膠襯里，目前常用的為丁基橡膠類產(chǎn)品，一般由工廠預(yù)制后現(xiàn)場安裝，整體性好、致密度高、抗?jié)B性強，且具有耐拉、抗沖刷的優(yōu)點，但耐溫性較差，與硬物和利器接觸容易造成機械損傷。（2）玻璃鱗片樹脂，是由玻璃鱗片和樹脂混合制成的膠泥材料，目前常用的是乙烯基酯樹脂玻璃鱗片，一般采用現(xiàn)場配置涂敷的安裝方式，其具有抗?jié)B透、耐高溫、耐蝕、易修補等特性，目前已成為我國脫硫吸收塔防腐的首選材料，應(yīng)用極為廣泛。（3）玻璃鋼，由環(huán)氧樹脂等耐酸、耐堿、耐高溫材料搭配高強度玻纖制成的復(fù)合材料，與傳統(tǒng)樹脂材料相比，增加了重量輕、強度大、隔熱好等特點，制品可一次性成型，但對燃煤機組配套的大直徑吸收塔而言制作難度較大，易出現(xiàn)加工缺陷。（4）聚脲涂料，是由異氰酸酯組分與氨基化合物組分反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)，其基本特性是防腐、防水和耐磨，可在任意表面上迅速固化，即使在極端惡劣的環(huán)境條件下也可正常施工，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象。（5）納米復(fù)合涂料，對常用的防腐涂料進行納米改性來提高防腐性能，可顯著提高涂料的抗腐蝕、抗?jié)B透、抗熱沖性能，其機械強度和附著力也有顯著提升，適用于高低溫環(huán)境[4]。

2 現(xiàn)有防腐涂料的缺點

目前濕法脫硫塔大都采用乙烯基玻璃鱗片作為內(nèi)部防腐材料，已有較多成熟的脫硫塔防腐工程案例。但在玻璃鱗片防腐施工和固化過程中，玻璃鱗片會釋放出揮發(fā)性可燃?xì)怏w，即使在其防腐施工過程中采取嚴(yán)格的安全施工措施，也較易發(fā)生火災(zāi)造成安全事故，給脫硫塔的安全施工和運行產(chǎn)生影響。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國已累計發(fā)生脫硫吸收塔失火事故30多起，既造成了重大經(jīng)濟損失，又延誤了脫硫工程的工期，有的事故甚至造成人員傷亡。從直接原因來看，是由于交叉施工等管理因素造成的，但實質(zhì)問題在于玻璃鱗片膠泥沒有阻燃性能，氧指數(shù)過低，一旦過火沒有自熄性，造成防腐層大面積快速著火自燃。

乙烯基玻璃鱗片的基材是乙烯基樹脂，它是由環(huán)氧樹脂與甲基丙烯酸經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后溶于苯乙烯得到的，在現(xiàn)場使用過程中通過觸發(fā)乙烯基產(chǎn)生聚合反應(yīng)而達(dá)到防腐的目的。在乙烯基樹脂玻璃鱗片防腐施工和固化過程中，玻璃鱗片會釋放出苯乙烯等揮發(fā)性可燃?xì)怏w，且玻璃鱗片膠泥沒有阻燃性能，氧指數(shù)過低，一旦過火不具有自熄性，因此一旦遇到火星容易發(fā)生火災(zāi)燒塔的安全事故，給脫硫塔的安全施工和運行產(chǎn)生影響，既造成了重大經(jīng)濟損失，又延誤了脫硫工程的工期。

3 新型防腐涂料研究

美國先進聚合涂料（Advanced Polymer Coatings）公司開發(fā)了一種新型重度耐腐蝕涂料PowerLINE784（簡稱784涂料），該涂料的主要成分是熱固性樹脂，是多反應(yīng)性無機-有機雜化化合物通過高交聯(lián)形成高致密度的聚合物，交聯(lián)結(jié)構(gòu)致密，具有優(yōu)異的耐磨蝕特性和耐高溫特性，長期高溫耐受可達(dá)260℃。在國外，784涂料已應(yīng)用于濕法脫硫吸收塔、遠(yuǎn)洋運輸和化學(xué)工業(yè)等行業(yè)，工程實例表明，784涂料能有效提高脫硫系統(tǒng)的使用壽命。

為了降低涂料的滲透率，M.Nematollahi和M.Heidarian等[5]人在環(huán)氧樹脂中加入納米玻璃鱗片和有機膨潤土，并對混合物的耐腐蝕性能進行比較，經(jīng)多種測試，二者均可有效提高環(huán)氧樹脂的耐腐蝕性能，并以納米玻璃鱗片的增強效果更佳。Messori等[6]對乙烯基酯樹脂及不飽和聚酯樹脂進行改性，利用羥基全氟聚醚與己內(nèi)酯的共聚產(chǎn)物顯著降低了固化物的水?dāng)U散系數(shù)。

徐永祥等[7]人自主研制了一種低收縮劑，并研究了其乙烯基酯樹脂固化體積收縮率和熱變形溫度的影響，并據(jù)此研發(fā)了低收縮率的耐熱沖擊重防腐鱗片涂料，該涂料經(jīng)多次冷熱循環(huán)均無開裂脫落，有望用于脫硫煙道等重腐蝕環(huán)境。王興鎮(zhèn)以玻璃鱗片優(yōu)化了環(huán)氧-四氟樹脂體系，并研究出環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂的比例為3∶7時涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司開發(fā)了MFE-1、MFE-2、AE-1、W2-1等耐腐蝕性能優(yōu)異的樹脂品牌。鑒于美國先進制造公司PowerLINE784的優(yōu)異防腐性能，國內(nèi)的武漢掌聲科技有限責(zé)任公司采用無溶劑反應(yīng)體系，通過多反應(yīng)性無機-有機雜化化合物高交聯(lián)形成高致密度的聚合物，研制了柔性陶瓷防腐材料作為PowerLINE784的進口替代品，其防腐性能達(dá)到PowerLINE784的性能指標(biāo)，具有優(yōu)良的防腐性能。

4 結(jié)論

脫硫系統(tǒng)中具有脫硫塔入口的高溫干濕交界面、噴淋層處的高速漿液沖刷界面等多種防腐界面，并存在碳鋼、不銹鋼、雙向合金鋼及玻璃鱗片、襯膠等金屬和非金屬基材，所篩選的阻燃型防腐涂料需要對不同基材具有強結(jié)合力、接近的膨脹系數(shù)、耐溫及耐溫驟變性，并對不同界面具有很好的適應(yīng)性。

而大型脫硫塔由于防腐面積巨大，對施工的合理化銜接要求更高。探討大型脫硫塔作業(yè)環(huán)境下，噴砂等基層處理方法及噴涂、滾涂、刮涂等涂料涂覆工藝等施工工藝對涂料防腐涂層的阻燃防腐性能的影響，考察涂料固化特性對其施工工藝的影響。

現(xiàn)有的以乙烯基玻璃鱗片為代表的第三代樹脂材料不具有阻燃性能，而在此基礎(chǔ)上研發(fā)的改性酚醛樹脂、柔性陶瓷防腐材料及第四代“有機-無機”多官能團交聯(lián)熱固性樹脂具有阻燃、耐腐蝕、耐磨蝕、耐溫等特性，理化性能優(yōu)異。但交聯(lián)度越高聚合物的脆性也越大，新型材料在提供高致密度從而提高阻止腐蝕介質(zhì)的滲入的能力的同時，往往又伴隨著脆性過大等一系列問題。今后相關(guān)研究的主要方向應(yīng)為篩選適合的防腐性和耐沖擊、耐磨損、阻燃的涂料，并開發(fā)適宜的防腐噴涂工藝，考察涂層厚度對阻燃防腐性能的影響。

參考文獻

[1] 許蘭飛，崔新安，劉希武，等.非金屬襯里材料在煙氣脫硫裝置上的應(yīng)用[J].表面技術(shù)，2015，44（12）：33-40.

[2] 張斌.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的腐蝕及防腐材料的選擇[J].科技與企業(yè)，2015（8）：255-256.

[3] 李守信，趙毅，王德宏.煙氣脫硫系統(tǒng)的防腐蝕問題[J].華北電力大學(xué)學(xué)報，2000（4）：70-74.

[4] 韓恩厚，劉福春，柯偉.納米復(fù)合涂料的研究與應(yīng)用[A].第二節(jié)全國重防腐蝕與高縣涂料及涂裝技術(shù)研討會論文集[C].2004.

[5] M.NEmatollahi，M.Heidarian，M.Peikari，et al.Comparison between the effect of nanoglass flake and montmorillonite organoclay on corrosion performance of epoxy coating[J].Corros.Sci，2010（52）：1809-1817.

[6] Messori M，Pilati F，Toselli M，et al.Vinyl Ester Resins modified with Perfluoropolyethers[J].International Journal of Surface Science and Engineering，2008（2）：310-324.

[7] 徐永祥，李運德.低收縮耐熱沖擊重防腐鱗片涂料的研究[J].涂料技術(shù)與文摘，2009（3）：16-20.