火電廠煙囪腐蝕機(jī)理及內(nèi)部耐腐蝕材料的選擇

郭玉龍

【摘 要】在火力發(fā)電中，燃煤產(chǎn)生的煙氣中存在很多的SO3，這些SO3會(huì)降低煙氣中的酸露點(diǎn)，導(dǎo)致電廠煙囪中的水蒸氣和燃煤產(chǎn)生的SO3結(jié)合形成具有腐蝕性質(zhì)的硫酸蒸汽，硫酸蒸汽遇冷凝結(jié)下來之后會(huì)對(duì)混凝土和煙囪產(chǎn)生低溫腐蝕。通過對(duì)電廠煙囪遭受腐蝕的原理進(jìn)行研究，以此來選擇出適合的耐腐蝕材料，提高電廠運(yùn)行的安全性。

【Abstract】In thermal power plants， coal-fired flue gas includes a lot of SO3， these SO3 will reduce acid dew point of flue gas， and cause corrosive sulfuric acid vapor， which is formed by combination of the water vapour and the SO3 ，and the SO3 is from the coal-fired gas in power plant chimney. This sulfuric acid vapor will erosion the concrete and chimney when it has cooled down. Paper analyzes the principle of chimney corrosion in thermal power plant， based on this research ， we select a suitable corrosion-resistant material to improve the operation safety of thermal power plant.

【關(guān)鍵詞】電廠；煙囪；腐蝕機(jī)理；耐腐蝕材料

【Keywords】power plant ； chimney ； corrosion mechanism； corrosion-resistant material

【中圖分類號(hào)】TU398.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0146-02

1 引言

電廠煙囪受到腐蝕的最主要的原因就是燃煤產(chǎn)生的含硫等煙氣對(duì)煙囪造成的液態(tài)腐蝕。所以電廠要想解決煙囪受到腐蝕的問題，首先要對(duì)煙氣腐蝕的機(jī)理進(jìn)行研究，從而選擇出耐腐蝕的煙囪內(nèi)壁材料，減少因?yàn)闊焽韪g而產(chǎn)生的安全隱患和財(cái)產(chǎn)損失。

2 電廠煙囪受腐蝕的機(jī)理

電廠煙囪在運(yùn)行的時(shí)候受到的腐蝕受到多種因素的影響，其中最主要的原因就是電廠在燃煤發(fā)電的時(shí)候產(chǎn)生帶有SO3的煙氣。①當(dāng)電廠不能夠在煙氣排放前進(jìn)行脫硫處理，加上排放的煙氣溫度達(dá)到了100℃以上，所以煙囪的內(nèi)壁會(huì)比較干燥，帶有SO3的煙氣會(huì)對(duì)煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生很低程度的腐蝕。②有的電廠會(huì)使用濕法脫硫的技術(shù)來解決電廠燃煤生成煙氣中的SO3成分，但是這種情況下就會(huì)造成煙氣的溫度下降到50℃至80℃左右，這時(shí)煙氣中的水蒸氣會(huì)和殘留的SO3結(jié)合形成硫酸蒸汽，而且較低的溫度很容易就產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象[1]。當(dāng)煙氣通過煙囪內(nèi)部的時(shí)候硫酸蒸汽會(huì)產(chǎn)生結(jié)露的現(xiàn)象，從而對(duì)煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕。在電廠燃煤的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的具有腐蝕性的NOX和SOx等物質(zhì)，經(jīng)過電廠的濕法脫硫工藝之后，煙氣中還會(huì)殘留10%的SOx，除此之外，還會(huì)有水和HCI等一些物質(zhì)的存在，水蒸氣和硫化合物會(huì)產(chǎn)生蒸汽硫酸，而這些蒸汽硫酸在結(jié)露后會(huì)形成酸液，從而給電廠煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生非常嚴(yán)重的腐蝕危害。

3 我國(guó)電廠煙囪防腐的現(xiàn)狀

因?yàn)槲覈?guó)對(duì)電廠煙氣進(jìn)行脫硫處理技術(shù)起步非常晚，所以我國(guó)在進(jìn)行電廠煙囪的設(shè)計(jì)和施工以及防腐技術(shù)中都會(huì)對(duì)國(guó)外相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行借鑒。但是由于我國(guó)的實(shí)際情況和國(guó)外的不同，導(dǎo)致這些借鑒的技術(shù)并沒有達(dá)到它應(yīng)有的效果。通過對(duì)目前我國(guó)大多數(shù)的電廠煙囪脫硫技術(shù)的調(diào)查和分析，我們可以明顯看出我國(guó)電廠煙囪防腐的現(xiàn)狀是不太樂觀的。有一些電廠煙囪由于煙氣結(jié)露的情況比較嚴(yán)重，所以腐蝕的情況非常嚴(yán)重，有的電廠的煙囪在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)燃煤煙氣泄漏的情況。還有一些鋼內(nèi)襯結(jié)構(gòu)煙囪會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)局部的防腐層脫落而導(dǎo)致內(nèi)部受到非常嚴(yán)重的腐蝕。目前我國(guó)很多電廠的煙囪在運(yùn)行中都出現(xiàn)了酸液滲漏、防腐層脫落和開裂的現(xiàn)狀，這些防腐系統(tǒng)中有的只使用了兩個(gè)月就出現(xiàn)了非常嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

4 電廠煙囪內(nèi)筒型式的選擇

對(duì)于采用濕法脫硫的電廠，必須要重視煙囪內(nèi)壁受到腐蝕比較嚴(yán)重的問題，在進(jìn)行內(nèi)壁材料選擇的時(shí)候，除了要對(duì)材料的性能進(jìn)行考慮之外，還要保證內(nèi)壁的材料是耐腐蝕的，這樣才能夠最大化的延長(zhǎng)電廠煙囪的使用壽命，同時(shí)還能夠幫助電廠節(jié)約一定的成本。

我國(guó)電廠在建設(shè)煙囪時(shí)采用的主要方案有如下幾種，分別為：①把防腐玻化磚襯在鋼內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)；②復(fù)合鈦板；③Henkel防腐玻璃磚襯在鋼內(nèi)筒的內(nèi)側(cè)。這三種方案是我國(guó)電廠最常用的煙囪建設(shè)方案，但是這些方案都存在各種各樣的缺點(diǎn)，雖然把Henkel防腐玻璃磚襯在鋼內(nèi)筒內(nèi)側(cè)具有較高的防腐效果，但是這種方法的施工難度非常的大，施工的周期也比較長(zhǎng)，而且Henkel防腐玻璃磚這種材料主要是依靠進(jìn)口，在施工的質(zhì)量方面也有著非常高的控制要求。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的材料有鋼內(nèi)筒內(nèi)側(cè)襯防腐?；u，但是這種材料在電廠煙囪中防腐的效果并不好。而復(fù)合鈦板這種材料價(jià)格比較昂貴，而且復(fù)合鈦板這種材料在內(nèi)筒中還存在膨脹節(jié)和焊接頭，接頭的地方防護(hù)能力比較弱，這些防護(hù)能力弱的地方很容易就遭受嚴(yán)重的腐蝕。目前具有施工簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和高效等特點(diǎn)的玻璃鋼煙囪內(nèi)筒則是我國(guó)電廠煙囪最好的選擇材料。

5 玻璃鋼材料作為電廠煙囪內(nèi)壁的適用性

作為由纖維和高溫樹脂共同組成的材料，玻璃鋼具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。玻璃鋼具有較強(qiáng)的化學(xué)惰性，所以在耐化學(xué)腐蝕方面有著非常好的效果，除此之外，玻璃鋼還具有熱率導(dǎo)低、強(qiáng)度高和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

目前在很多工業(yè)企業(yè)的煙囪、煙道和洗滌塔中，玻璃鋼都有了很長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，玻璃鋼的使用有著非常廣泛的經(jīng)驗(yàn)，所以玻璃鋼在電廠煙囪中的應(yīng)用具有很高的技術(shù)可行性。作為一種在力學(xué)性能上各向異性材料，玻璃鋼經(jīng)過我國(guó)相關(guān)科研人員50年的研究，基本的力學(xué)性能已經(jīng)被掌握了。雖然玻璃鋼在電廠煙囪的使用中存在剛度不足的缺點(diǎn)，不過在使用玻璃鋼進(jìn)行電廠煙囪的建設(shè)的時(shí)候可以設(shè)計(jì)使用中空結(jié)構(gòu)或者增設(shè)加強(qiáng)筋來完善玻璃鋼剛度不足的缺點(diǎn)。我國(guó)制作玻璃鋼的技術(shù)非常的高，我國(guó)的冶建總院在40年前就已經(jīng)利用玻璃鋼制作了煙囪，并且這個(gè)煙囪經(jīng)過了11年的使用都有沒受到腐蝕的損害，玻璃鋼可以達(dá)到80MPa的抗壓強(qiáng)度，如果是順著纖維方向的話能夠達(dá)到300MPa以上的抗壓強(qiáng)度，所以使用玻璃鋼制作的煙囪可以達(dá)到40米的高度。所以玻璃鋼是一種建設(shè)電廠煙囪的最佳選擇，它不僅僅具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，而且還有非常好的絕熱功能，煙囪內(nèi)壁比較光滑，內(nèi)壁摩擦力比較小，水煙氣在排放的時(shí)候非常地順暢，能夠?yàn)殡姀S節(jié)省一定的保溫費(fèi)用。

6 電廠煙囪玻璃鋼內(nèi)筒的施工

在使用玻璃鋼作為電廠煙囪內(nèi)壁的施工過程中，纏繞工藝是最常用的一種施工工藝。根據(jù)電廠煙囪大小的需求，直接在現(xiàn)場(chǎng)制作煙囪的內(nèi)筒、法蘭和彎頭等環(huán)節(jié)[5]。在進(jìn)行煙囪玻璃鋼工藝的制作過程中，要能夠保證周圍環(huán)境的溫度不能夠低于10℃，同時(shí)也不能夠高于35℃，除此之外，周圍環(huán)境的濕度不能高于75%，因?yàn)楫?dāng)濕度高于75%的時(shí)候，會(huì)對(duì)玻璃鋼煙囪的質(zhì)量產(chǎn)生影響，而周圍的溫度比較低的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致玻璃鋼的強(qiáng)度無法達(dá)到要求，制作玻璃鋼的過程是一個(gè)放熱的過程，如果周圍環(huán)境溫度過高的時(shí)候，玻璃鋼內(nèi)壁很容易就出現(xiàn)爆裂的情況。

電廠煙囪玻璃鋼內(nèi)壁和其他部分的連接程序中最常使用的是法蘭。電廠鋼制脫硫塔和煙囪之間、煙囪內(nèi)部和玻璃鋼內(nèi)壁都是使用法蘭進(jìn)行連接。使用法蘭對(duì)電廠煙囪玻璃鋼內(nèi)壁進(jìn)行安裝，不僅僅安裝程序非常的快捷和方便，減少了使用高空手糊作業(yè)的強(qiáng)度和難度，但是在進(jìn)行煙囪內(nèi)部和玻璃鋼內(nèi)壁的連接中使用法蘭，會(huì)增加對(duì)電廠煙囪玻璃鋼施工過程中吊裝次數(shù)進(jìn)行增加。

7 結(jié)語

在解決電廠煙囪耐腐蝕的材料的選擇中，玻璃鋼是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。玻璃鋼具有耐久性好、防腐性能優(yōu)異和造價(jià)相對(duì)比較低等方面的優(yōu)點(diǎn)，非常適合電廠煙囪建設(shè)的材料需求。隨著近幾年我國(guó)科研人員的不斷研究，玻璃鋼在電廠煙囪制作和設(shè)計(jì)方面存在的問題都得到了有效的解決，玻璃鋼在我國(guó)電廠煙囪的建設(shè)中有著非常廣闊的應(yīng)用空間。

【參考文獻(xiàn)】

【1】歐陽明輝，劉煥安，葉際宣，等.燃煤電廠煙氣脫硫系統(tǒng)濕煙囪的腐蝕及防護(hù)[J].電力科技與環(huán)保，2014（5）：12-16.