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电厂烟筒玻璃钢防腐的若干问题

燃煤火电厂对大气环境主要污染物是二氧化硫。采用湿式石灰石洗涤烟气脱硫的方法控制燃煤火电厂二氧化硫的排放是目前相对成熟、且应用较J一的主导工艺方法。

本文以湿式石灰石烟气脱硫工程为例,说明在脱硫系统设置烟气加热器(简称G(;H)的湿法脱硫工艺流程中,对烟囱的防腐机理与必要性、防腐方法、防腐材料以及防腐过程中的问题进行探讨与研究,其目的旨在为湿法脱硫(WFCD)系统工程选择防腐设计理想工艺方案与环保脱硫工程项目的实施提供参考与借鉴。

二、湿烟囱的腐蚀机理
(一)烟囱简介
火电厂烟囱大多是套筒式或多管式烟囱。套筒式烟囱是指外筒壁内设置一个排烟囱;多管式烟囱指两个或多个排烟囱共用一个外筒壁。对套筒式或多管式烟囱内筒结构材料一般有钢内筒型结构和砖砌内筒型两种。火电厂脱硫机组的烟囱通常分为干、湿两种。湿烟囱可分为:湿法洗涤后的烟气不加热;部分烟气加热;FGD故障等原因造成锅炉高温烟气直接排人烟囱(旁路状态)等三种类型。湿法脱硫处理后不经GGH换热的净烟气,其水分含量高,湿度大,温度低,烟气处于全结露现象,通称湿烟囱。根据经验和理论计算,1台60()MW机组湿烟囱,烟气中水气结露后形成的具腐蚀性水液的量约为40一50吨/每小时。

(二)湿烟囱腐蚀机理
通常湿法脱硫对烟气中50:脱除效率较高(一般大于90%一95%),但对能造成烟囱腐蚀的主要成份之一烟气中503脱除效率并不是很高(仅20%左右),脱硫处理后烟气中不仅含有503,还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质,湿烟道和湿烟囱的内壁暴露于硫酸、亚硫酸、氯化物和氟化物的冷凝物、气溶胶状物质或其他固型物等低pH(往往pH不超过2)环境中,遇部分烟气加热或定期排放旁路烟气时,受高温、高酸性和高浓度氯化物、氟化物的浸渍,烟囱处于腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况,显然火电厂经湿法脱硫后的烟气环境(低温、高湿等)使烟囱腐蚀状况较未脱硫时的状况进一步加剧。对已砌筑的普通钢筋混凝土烟囱来说,结露的酸性液体在沿着内壁下流的时大量渗人砌块内,一方面加大r烟囱的负荷,另一方面形成了对混凝土烟囱的持续腐蚀。

三、湿烟囱防腐的必要性
(一)设置GGH的利弊分析
锅炉原烟气从引风机出口侧的烟道接口进人烟气脱硫系统,在烟气进人脱硫吸收塔之前,通过GGH将烟气热量传输给吸收塔出口烟气,使吸收塔入口烟气温度降低(有利于吸收塔安全运行),同时吸收塔出口的净烟气(清洁烟气)则由GGH升温换热,使烟气温度升高。经GGH加热的烟气温度一般在80℃左右。在无GGH的湿法脱硫系统中,烟气直接进人吸收塔,而经过吸收塔处理后的净烟气直接进人烟囱,净烟气的烟温一般在45℃左右,烟气湿度大于95%。通常设置GGH占WFGD总投资费用的7%左右。在燃用高硫煤的火电厂脱硫系统设置GGH,一是检修、改造与运行费用高,二是GGH也是造成FGD事故停机的主要设备。若取消GGH,不仅可以降低FGD总压损、FGD增压风机容量和电耗,而且可大大减少运行和检修费用。之前许多FGD系统(特别是德、日)均设置GGH,但自20世纪80年代中期以来,美国设计的大多数FGD已选择不设GCH。近期,我国也涌现出一批火电厂WFGD不设GGH的脱硫系统。

一般的烟气湿法脱硫处理是依靠加设GGH来提高脱硫处理后排放的烟气温度(约80℃及以上),以减缓烟气冷凝结露产生的腐蚀性水液液体。而不设GGH的烟气温度一般在40℃一50℃之间,且湿度很大并处于饱和状态,低于烟气结露的温度,烟气易于冷凝结露并在潮湿环境下产生腐蚀性的水液液体。从理论上讲,采用烟气加热系统(GGH)能有利于减缓烟气的腐蚀(即提高烟气温度,减少结露),但烟气湿度、水分这些诱发腐蚀的因素依然存在,而且GGH的运行能否满足运行温度值的要求,尤其是在发电机组低负荷运行、机组开启和关停期间及其它不利工况时GGH运行温度值很难达到理想要求值。

烟气温度低、湿度大,烟囱内的烟气上抽力就降低,它影响着烟气的流速和烟气抬升高度及烟气扩散效果,这对排放烟气满足环保要求(特别是氮氧化物NO,指标)会带来不利的因素。从这点看设置GGH的优点为:
①增强污染物的扩散;
②降低烟羽的可见度;
③避免或减少烟囱降落液滴;
④避免或减少洗涤器下游侧设备腐蚀。


四、烟囱保温砖内壁的防腐
在国内湿法脱硫改造工程中,对普通钢筋混凝土烟囱的砌筑内衬的表面防腐抗渗处理已有了一定数量的工程实例,一些防腐研究机构陆续推出了可以长效保护耐酸内衬的渗透腐蚀的新型复合多组分的材料,在国内已经被越来越多的设计院和业主所认同。

(一)砖内筒防腐前的积灰清理和修复
老烟囱砖内衬防腐工艺一般采用以下常用的防腐处理工序为:烟囱砖内筒清理。内衬检查、修复、砖缝清理后采用防腐腻子刮平。烟囱砖内筒整体打磨找平。封底漆。喷涂高性能防水抗渗型耐热MC烟筒防腐涂料数层。防冲刷层喷涂(依据产品性能确定)*出口及正压区等重点区域的特殊加强处理。

1.烟囱内筒壁清理:首先采用人工清扫烟囱筒壁,再用压缩空气清理干净勾缝、孔隙以及其他附着物,钢结构防腐,要求清理后无尘、无其它附着物。

2.整体机械打磨:采用角向磨光机,对内衬凸出部分进行打磨,要求每平方平整度簇25mmo

3.采用高温防腐抗渗涂料进行勾缝
防腐耐火胶泥是由高温耐酸涂料与耐酸填料构成的一种密实型胶泥,具有耐高温、耐酸抗渗的性能,防腐抗渗勾缝胶泥技术指标。

FRP材料是发展较早、应用广泛的一种复合材料,与金属材料或其他无机材料相比,它重量较轻、传热慢、防水、能提供更广泛的耐腐蚀性能。玻璃钢作为一种新型的防腐蚀材料,其中树脂的选择是相当重要的。目前国内用的比较多的是防腐树脂主要有双酚A型不饱和树脂,氯化不饱和树脂和环氧乙烯基醋树脂等。其中环氧乙烯基醋是国际上世纪80年代公认的高度耐腐蚀树脂,是由甲基丙烯酸与环氧树脂反应合成。它结合了环氧树脂的优良耐热、耐腐蚀的化学特性。

在脱硫后烟囱中使用FRP内筒一般采用倒装法分别就位,分段通过钢结构件安装在混凝土烟囱的内部钢结构承重(操作)平台。各段玻璃钢烟囱段以其他纤维或橡胶材料软性连接伸缩节,既能有效地克服玻璃钢因温差引起的材质伸缩性变化,而且分段起吊安装更方便,可减少施工周期和费用。

玻璃钢烟囱段的生产工艺比较简单,可以在安装附近另设临时的缠绕场地,将树脂、玻璃纤维按一定的组分、程序,机械缠绕到烟囱段尺寸的模具表面,达到一定的厚度后进人环境温度下的养护阶段,达到规定的固化程度后,将玻璃钢烟囱段从模具上脱下,转运至安装场地上即可使用。

FRP烟囱段在倒装到位后涂刷专用粘结剂对接并安装支撑件,全高程管段四处与混凝土烟囱的悬挂牛腿固定。
总之,脱硫后的湿烟囱的防腐是十分必要的,采用何种防腐方式应结合烟囱的结构特性、施工工期、湿烟囱服役年限等因素综合考虑,合理选材。

随着高性能防腐材料的不断开发和烟囱防腐施工措施的不断优化,湿烟囱防腐工程将日趋可靠与经济。鉴于目前国内各电力设计院主要是依据自己的经验和参考资料进行设计,建议国家尽快将脱硫工程烟囱防腐设计要求规范化、标准化,使得脱硫后烟气的腐蚀机理和腐蚀防范措施的。

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