燃煤電廠脫硫煙囪防腐技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用探討

張慶虎，吳金土

(1．杭州順豪橡膠工程有限公司，浙江杭州 311121;2．國電浙江北侖發(fā)電有限公司，浙江寧波 315800)

燃煤電廠脫硫煙囪防腐技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用探討

張慶虎1，吳金土2

(1．杭州順豪橡膠工程有限公司，浙江杭州 311121;2．國電浙江北侖發(fā)電有限公司，浙江寧波 315800)

通過對現(xiàn)行燃煤電廠脫硫煙囪防腐技術(shù)分析，總結(jié)了脫硫煙囪防腐失效的原因，提出了脫硫煙囪防腐的技術(shù)創(chuàng)新思路。簡要介紹了采用自硫化丁基橡膠防腐襯里對燃煤電廠脫硫煙囪進(jìn)行防腐的可行性和成功案例。

燃煤電廠;脫硫煙囪防腐;技術(shù)創(chuàng)新

1 燃煤電廠煙囪防腐的歷史沿革

燃煤電廠煙囪承載著將鍋爐燃燒的煙氣排到大氣層中的重任，煙氣中含有對大氣環(huán)境污染的SO2和SO3等。許多案例表明，燃煤電廠脫硫煙囪的防腐問題已嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行［1］。因而，針對這一問題，對煙囪內(nèi)壁防腐展開了廣泛和深入的研究和工業(yè)應(yīng)用探討已是燃眉之急［2－3］。

1．1 磚砌內(nèi)襯防腐密封層

包括內(nèi)砌各種耐酸磚、發(fā)泡玻璃磚、板，是傳統(tǒng)的防腐手段。特點(diǎn)是耐腐蝕，耐高溫，施工簡單易行。但整體防腐性能差，襯體層受熱脹冷縮應(yīng)力影響，勾縫易產(chǎn)生開裂，造成滲漏腐蝕。如國內(nèi)現(xiàn)有的泡沫玻璃磚是以泡沫硼硅玻璃與合成橡膠復(fù)合而成，具有耐酸腐蝕、耐高溫、低熱脹系數(shù)及結(jié)構(gòu)安全性高等優(yōu)點(diǎn)。但造價(jià)高，磚縫受冷熱收縮易開裂。

1．2 涂覆各種防腐涂料

(1)噴涂或涂刷耐腐蝕玻璃鱗片樹脂防腐涂層。優(yōu)點(diǎn)是耐酸、耐高溫，但易起皮、龜裂或脫落。

(2)噴涂耐酸混凝土，表面再加抹一層乙烯基玻璃鱗片樹脂。其工藝比較復(fù)雜，而且增加了鋼筒的壁厚和基礎(chǔ)荷載。材料損耗大，煙氣溫度過高，防腐層易產(chǎn)生細(xì)小裂縫。若煙氣回到低溫潮濕狀態(tài)，冷凝的酸液易通過裂縫，滲透到鋼套筒內(nèi)壁，造成煙囪腐蝕。

(3)內(nèi)襯高性能的耐腐蝕金屬鈦板。鈦及鈦合金強(qiáng)度高，鈍化能力強(qiáng)，耐腐蝕性能好。采用爆炸復(fù)合、爆炸軋制復(fù)合工藝將鈦及鈦合金與鋼板結(jié)合成鈦鋼復(fù)合板，能抵御多種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，耐久性很好。缺點(diǎn)是工程造價(jià)高，焊接技術(shù)要求高，在長期腐蝕環(huán)境中，焊縫腐蝕滲透容易出現(xiàn)。

2 我國燃煤電廠脫硫煙囪防腐現(xiàn)狀

由于我國火電廠大規(guī)模推廣脫硫技術(shù)起步較晚，對于實(shí)施濕法脫硫后的煙囪防腐技術(shù)研究較少，雖然借鑒了部分國外經(jīng)驗(yàn)，但實(shí)際效果并不完全符合設(shè)計(jì)要求。近幾年，部分發(fā)電集團(tuán)、設(shè)計(jì)院以及行業(yè)協(xié)會(huì)對火電廠實(shí)施煙氣脫硫后煙囪的防腐方案及防護(hù)效果進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，基本上能代表目前國內(nèi)火力電廠煙囪的防腐狀況［4－6］。

2010年廣東省對所屬11家火電廠的脫硫系統(tǒng)及煙囪的腐蝕情況進(jìn)行了調(diào)研，11個(gè)電廠煙囪均為半濕煙囪工況，即脫硫系統(tǒng)均設(shè)有煙氣加熱裝置(GGH或蒸汽加熱)。采用防腐磚加膠粘劑或防腐涂料對煙囪進(jìn)行防腐處理后，運(yùn)行情況比較理想。

西北電力設(shè)計(jì)院收集了12項(xiàng)工程的13座煙囪以及全國各地10余項(xiàng)煙氣濕法脫硫機(jī)組不設(shè)GGH的煙囪工程腐蝕滲漏資料。結(jié)果表明，不設(shè)GGH的磚內(nèi)襯層煙囪或單筒式煙囪腐蝕滲漏情況十分嚴(yán)重，鋼內(nèi)襯層加防腐層的腐蝕滲漏情況也不是很理想，具體表現(xiàn)如下:砌體結(jié)構(gòu)的排煙內(nèi)襯層或內(nèi)襯，由于煙氣正壓運(yùn)行，煙氣冷凝結(jié)露，滲漏非常突出，出現(xiàn)腐蝕狀況的速度很快，最快者在脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后不到1個(gè)月就發(fā)生煙氣泄漏;鋼內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)的排煙內(nèi)襯層，由于局部防腐層的脫落導(dǎo)致短時(shí)間內(nèi)鋼內(nèi)襯層筒壁腐蝕穿透和滲漏，出現(xiàn)狀況的速度和嚴(yán)重程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)預(yù)期;外接煙道及與煙囪內(nèi)煙道相連接處的腐蝕滲漏突出。設(shè)GGH的磚內(nèi)襯層煙囪腐蝕滲漏狀況較少，個(gè)別磚套筒煙囪的磚砌體有微裂縫現(xiàn)象出現(xiàn)顯著。

中國電力工程顧問集團(tuán)公司對226個(gè)火力發(fā)電廠脫硫煙囪 (道)防腐工程開展了函調(diào)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，機(jī)組脫硫后煙囪防腐存在的問題比較嚴(yán)重，煙囪總數(shù)的20%及以上出現(xiàn)了防腐層開裂、沖刷或脫落、酸液滲漏等問題;有效防護(hù)壽命短。

綜上所述，目前我國火力發(fā)電廠濕法脫硫煙囪防腐的現(xiàn)狀雖然較改造初期有所改觀，但針對性較強(qiáng)、適用面較廣的防腐蝕方案和技術(shù)有待進(jìn)一步探討論證和創(chuàng)新應(yīng)用?，F(xiàn)行的方案還存在諸多問題，如:濕法脫硫煙囪防腐在我國大規(guī)模推廣是在“十五”后期到“十一五”中期這個(gè)階段，由于時(shí)間短暫，技術(shù)積累比較薄弱，使用的方案和技術(shù)很多，但大部分方案尚處于試用階段，可靠性沒有保障;從市場調(diào)研的情況看，目前還沒有成熟的、能夠?qū)崿F(xiàn)長效防腐的方案;由于防腐方案缺乏深入的煙囪防腐基礎(chǔ)研究和煙囪防腐施工技術(shù)研究做支持，因此造成方案設(shè)計(jì)不合理、材料質(zhì)量把控不過關(guān)、施工質(zhì)量控制不到位，出現(xiàn)了較多的煙囪防腐層一修再修的情況;當(dāng)然，也存在每個(gè)電廠煙囪的運(yùn)行工況復(fù)雜且各不相同，造成煙囪防腐方案的普遍適用性較低。

3 脫硫煙囪防腐失效原因分析

造成脫硫煙囪防腐失效的因素多種多樣，材料、工藝以及結(jié)構(gòu)性等都有可能導(dǎo)致防腐失效。實(shí)際上防腐應(yīng)用失效的直接因素是工藝和結(jié)構(gòu)因素，而并非主材料不耐化學(xué)防腐造成，也就是說所采用的防腐措施不能完全適應(yīng)脫硫煙囪的實(shí)際工況條件。如磚砌內(nèi)襯產(chǎn)生裂縫，玻璃鱗片涂層的脫層、裂縫，鈦復(fù)合板的焊縫應(yīng)力和電腐蝕等均因應(yīng)力集中、振動(dòng)、晃動(dòng)、內(nèi)外層材料的線脹系數(shù)不協(xié)調(diào)等因素，而致使煙囪防腐早期損壞產(chǎn)生失效。

這些原因均直接與煙囪結(jié)構(gòu)高而大、施工工藝要求嚴(yán)格這一特點(diǎn)關(guān)聯(lián)。煙囪高而大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其在運(yùn)行中必然會(huì)受到晃動(dòng)、振動(dòng)和應(yīng)力集中等力學(xué)作用，施工過程的工藝不到位等物理的和人為因素也會(huì)致使防腐層的完整性受到破壞。

4 脫硫煙囪防腐的技術(shù)創(chuàng)新思路

目前全國燃煤機(jī)組煙氣脫硫已經(jīng)強(qiáng)制性取消了旁路煙道，煙氣排放的介質(zhì)溫度已經(jīng)基本恒定，處于40～50℃之間。要克服當(dāng)前煙囪防腐普遍產(chǎn)生的磚砌內(nèi)襯裂縫、玻璃鱗片涂層的脫層、裂縫、鈦復(fù)合板的焊縫應(yīng)力腐蝕等問題，應(yīng)從避免防腐層施工缺陷以及防腐層結(jié)構(gòu)適應(yīng)脫硫煙囪的力學(xué)狀態(tài)等方面著手，設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫煙囪長效防腐的技術(shù)方案。建議采用自硫化丁基橡膠防腐襯里的技術(shù)和工藝。該技術(shù)具有以下特點(diǎn):耐腐蝕性能好，抗?jié)B透性能優(yōu)，抗沖刷磨損性能強(qiáng)、抗機(jī)械變形能力好，施工簡單，具有較好的耐化學(xué)介質(zhì)性能。目前，山東淄博某電廠的脫硫煙囪防腐采用自硫化丁基橡膠襯里技術(shù)已安全運(yùn)行3年，多次例檢未發(fā)現(xiàn)問題。

綜上所述，自硫化丁基橡膠襯里無論從技術(shù)上還是實(shí)踐上已經(jīng)是目前煙囪防腐最理想的技術(shù)和解決方案，特別是采用濕式脫硫又不設(shè)置GGH的燃煤機(jī)組電廠，應(yīng)盡早放棄傳統(tǒng)工藝技術(shù)所帶來的“負(fù)能量”，沿著這條脫硫煙囪防腐技術(shù)應(yīng)用的創(chuàng)新之路，以破解當(dāng)前燃煤電廠煙囪防腐的難題。

［1］馮云崗．煙氣脫硫改造后煙囪防腐的探討［J］．上海電力，2008，(1):39－41．

［2］李顏戈，徐大偉，孫強(qiáng)，等．濕煙囪內(nèi)襯防腐材料的選擇［J］．電力環(huán)境保護(hù)，2008，24(1):22－24．

［3］張大厚．火力發(fā)電廠煙囪防腐存在的問題及建議［J］．高科技與產(chǎn)業(yè)化，2009(1):88－92．

［4］崔永忠，廖永進(jìn)．火電廠脫硫系統(tǒng)及煙囪腐蝕情況分析［J］．廣西電力，2010，33(3):47－49．

［5］解寶安．火力發(fā)電廠新建工程濕法脫硫煙囪防滲防腐方案設(shè)計(jì)［J］．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)，2010，43(增刊):299－302．

［6］邢峻，劉福云．國內(nèi)火電廠濕法脫硫煙囪防腐現(xiàn)狀及展望［J］．全面腐蝕控制，2013，27(4):1－5．

Discussion on technology innovation of coal－fired power plant desulfurization chimney corrosion and its application

Through the analysis of the existing coal－fired power plant desulfurization chimney corrosion technology，summed up the basic reason desulfurization chimney corrosion failures，technological innovation ideas proposed chimney desulfurization corrosion．And briefly describes the use of self－vulcanized butyl rubber anticorrosion lining for coal－fired power plant desulfurization chimney antiseptic feasibility and success stories．

coal－fired power plant;desulfurization chimney corrosion;technological innovation

X701．3

B

1674－8069(2015)03－037－02

2014-12-16;

2015-02-05

張慶虎(1955－)，男，陜西西安人，教授級高工，杭州市政府引進(jìn)杰出人才，長期從事自硫化丁基橡膠襯里技術(shù)研究。E－mail:fgd@btpp．com．cn