燃煤電廠濕煙囪防腐技術研究

朱文中，王曉霞，車方，曹榮，李志

(1.華電電力科學研究院，浙江 杭州 310030；2.杭州華電能源工程有限公司，浙江 杭州 310030)

0 引言

目前大多數燃煤電廠采用濕法脫硫(FGD)，由于FGD系統不設置煙氣-煙氣再熱器(GGH)，煙囪內的飽和濕煙氣溫度低至50～60 ℃，飽和濕煙氣中的SO3在低溫條件下與氟化氫和氯化物結合，形成腐蝕性強、滲透率高且不易處理的酸液。這些酸液在煙囪內壁附著冷凝，順著煙囪筒壁流淌和沖刷，對煙囪造成極強的腐蝕作用。

1 煙囪腐蝕原理

燃煤電廠煙囪腐蝕的主要原理有化學腐蝕、電化學腐蝕、應力腐蝕和磨損腐蝕。

1.1 化學腐蝕

煙氣中的硫化物、氯離子可與鐵元素反應生成可溶性鹽，主要原理如下[1]：

硫化物腐蝕：

氯離子腐蝕：

1.2 電化學腐蝕

煙囪內壁的金屬材料和電解質組成兩個電極，形成電化學腐蝕后逐漸腐蝕金屬材料，主要原理如下：

1.3 應力腐蝕

FGD系統經過長期運行后，稀酸液逐漸浸入到煙囪內壁，生成結晶鹽，結晶鹽的體積膨脹作用使煙囪內壁產生應力而引起破壞，導致煙囪粉化、脫皮、形成裂縫。

1.4 磨損腐蝕

飽和濕煙氣中的酸性物質遇到煙囪內壁后發生冷凝，順著煙囪內壁流下而造成磨損，磨損腐蝕也是煙囪腐蝕的常見形式。

2 煙囪構型

針對燃煤電廠濕法脫硫后煙囪面臨的惡劣環境，采用套筒式煙囪可以有效的防止腐蝕，常用的套筒式煙囪構型主要有以下三種[2]。

2.1 套筒式鋼內筒煙囪

通常采用普通鋼板或耐硫酸露點鋼板制作鋼內筒，內筒與外筒不直接接觸。該構型可正壓運行、無泄漏問題，適用于強腐蝕性煙氣，自重輕且便于維護檢修，選用合適的防腐材料可保證煙囪較長的使用壽命。

2.2 套筒式磚內筒煙囪

通常采用泡沫?；u或耐酸磚砌筑磚內筒，磚內筒與外筒同樣不直接接觸。該構型便于維護檢修，但只能允許負壓允許，且磚內筒采用耐酸砂漿砌筑，豎向灰縫不飽滿，酸液易透過縫隙腐蝕保溫層并產生泄漏。

2.3 套筒式玻璃鋼煙囪

煙囪內筒采用玻璃鋼制作，玻璃鋼內筒分段支承在外筒平臺。玻璃鋼在低溫下具有優良的耐腐蝕能力，但不能在高溫條件下長期運行。國外僅在不設GGH的工程上應用，國內極少采用此構型。

3 鋼內筒的襯里材料及性能

國內外燃煤電廠濕法脫硫后的濕煙囪絕大多數采用鋼內筒，鋼內筒的襯里材料又分為以下幾種：鈦合金襯里、鎳基合金襯里、玻璃磚襯里、高性能耐熱耐酸涂料襯里、耐酸混凝土或砂漿襯里[3]。

3.1 鈦合金襯里

鈦合金的化學性能十分穩定，對抗點蝕、酸蝕、應力腐蝕的能力非常強，對氯化物、硫酸也有優良的抗腐蝕能力。由于鈦板價格高昂，國際工業煙囪協會推薦使用鈦鋼復合板作為襯里材料。鈦鋼復合板套筒煙囪工作狀況良好，但應保證焊接質量，避免電化學腐蝕。

3.2 鎳基合金襯里

應用于燃煤電廠煙囪襯里的鎳基合金主要是哈氏合金(C-276)，貼襯厚度為2 mm左右。哈氏合金是一種鎳鉻鉬合金，硅、碳含量極低，對大多數腐蝕介質具有優良的耐蝕性。近年來，國內外哈氏合金價格持續上漲，嚴重制約了作為煙囪襯里材料的應用。

3.3 玻璃磚襯里

目前應用于濕煙囪防腐的輕質泡沫磚材料主要有進口賓高德泡沫玻璃磚和國產泡沫玻璃磚。

賓高德泡沫玻璃磚襯里由多層材料組成，發泡玻璃磚通過賓高德膠粘材料粘在煙囪內筒，具有耐酸腐蝕、隔熱、耐高溫、熱膨脹系數低等優點。由于導熱系數低，將煙囪襯里與保溫層緊密結合，該襯里的防腐效果很好，但價格昂貴。

國產泡沫玻璃磚是賓高德泡沫玻璃磚的國內替代產品，生產廠家比較多，產品性能不盡相同，所使用的粘結劑也不同。泡沫?；沾纱u是引進國外先進防腐材料的技術特性，根據濕法脫硫煙囪排放煙氣特點，研制出的一種新型防腐材料，耐酸耐熱性、強度、防水抗滲等主要技術性能不低于賓高德泡沫玻璃磚的性能，但還需要在生產工藝上解決降溫速度控制不夠穩定的問題，采用該襯里也不需設置外側保溫層，經濟性比較好，國內已有較多電廠在濕法脫硫煙囪中采用之，從運行情況看，有些效果良好，有些出現問題。

玻璃鋼業內簡稱FRP，是良好的耐腐材料，對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力，同時強度可與高級合金鋼媲美，具有重量輕、強度高、防腐性好和工藝性優良等特性。玻璃鋼襯里煙囪應用的主要問題是材料易老化、防火性能不足[4]。

3.4 高性能耐熱耐酸涂料襯里

高性能耐熱耐酸涂料的代表有RHF專用防腐漆，MC煙囪防腐涂料，GFT-1高性能防腐蝕涂料等，大多以特種合成樹脂和功能性材料為主要原料，添加功能性防腐蝕顏料和助劑等配制而成的高性能防腐涂料，在耐酸、耐熱、耐溫變等方面能夠滿足煙囪內壁對脫硫煙氣的防腐蝕要求和非正常工況條件下對煙囪內壁的耐熱、防腐等性能要求，在耐磨性、粘結性和施工性等方面也具有較優異的特點，但若長期處于壁面浸泡狀態，可能出現起皮或脫落的現象，在起皮或脫落處則易發生腐蝕。

3.5 耐酸混凝土或砂漿襯里

采用耐酸輕集料、耐酸粉料、粘結劑、固化劑及外加劑，按照適當比例和工藝混合、用澆筑方法施工而成，噴涂50 mm厚襯于鋼內壁，具有耐高溫、耐酸性介質化學腐蝕、防水、輕質、隔熱、高強、抗震等性能，但現階段在材料配比、施工質量控制、無機整體襯里長期運行是否會出現裂縫等方面還存在很多不確定性。

耐酸混凝土或砂漿襯里的工藝復雜，施工條件較差。且由于熱膨脹系數較大的緣故，機組啟停多次后，耐酸混凝土或砂漿襯里會出現微型裂縫，冷凝酸液會滲入鋼煙囪內表面造成腐蝕。目前廣泛應用于單筒煙囪，既作襯里又作隔熱層，但在套筒煙囪中效果不佳[5]。

4 國內常用濕煙囪防腐材料比較

我國濕煙囪中常用的鈦鋼復合板、賓高德泡沫玻璃磚、結構玻璃鋼復合材料及功能玻璃鋼復合材料的成本及性能比較(如表1所示)[6]。

表1 國內常用濕煙囪防腐材料比較

5 結語

綜上所述，燃煤電廠的濕煙囪面臨著嚴重的腐蝕，對電廠的運行安全存在一定威脅，需要對煙囪的防腐技術提升重視程度。一方面需要加快開發經濟實用的防腐材料，另一方面需要綜合考慮使用年限、檢修維護的便利性、施工質量控制及工程造價等因素，選擇合適的燃煤電廠煙囪防腐技術方案。