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湿法脱硫工艺中GGH取消后烟囱防腐方案探讨点击：1683 日期：[ 2014-04-26 21:39:30 ] |
| 湿法脱硫工艺中GGH取消后烟囱防腐方案探讨 马晓峰1,毛玉如2 (1.山西省电力勘测设计院,山西太原030001; 2.中国环境科学研究院,北京100012) 摘 要：分析了湿法脱硫后烟气特点及腐蚀性,探讨了GGH取消后烟囱的防腐方案。 关键词：湿法脱硫;烟囱防腐;烟气换热器 中图分类号：X701. 3 文献标识码：A 文章编号:CN23-1249(2007)02-0036-03 0 引 言 湿法烟气脱硫(FGD)工艺是否需要进行烟气升温,即烟气脱硫是否需设置烟气换热器(GGH)的问题一直困惑着脱硫产业界。湿法FGD工艺后排放净烟气的烟囱都必须采用防腐措施,与是否安装GGH无关,因此认为安装GGH后可以不对烟囱采取防腐措施并以此节省烟囱防腐所需费用的观点,不但是错误的而且是危险的[1]。因此,无论是否装设GGH,湿法脱硫工艺的烟囱都必须采取防腐。 1·湿法脱硫后烟气特点及腐蚀性 湿法脱硫后的烟气主要有如下特点:含水量高,烟气湿度很大;烟气温度较低,不设GGH时,烟温仅50℃左右;脱硫后的出口烟气内仍含有如SO3、HCl、HF等强腐蚀性介质;烟气温度的降低使得烟温低于酸露点,产生凝结,会对烟囱内壁产生腐蚀作用,并且腐蚀速率随硫酸浓度和烟囱壁温的变化而变化[2]。 1)当烟囱壁温达到酸露点时,硫酸开始在烟囱内壁凝结,产生腐蚀,但此时凝结酸量尚少,浓度也高,故腐蚀速度较低。 2)烟囱壁温继续降低,凝结酸液量进一步增多,浓度却降低,进入稀硫酸的强腐蚀区,腐蚀速率达到最大。 3)烟囱壁温进一步降低,凝结水量增加,硫酸浓度降到弱腐蚀区,同时,腐蚀速度随壁温降低而减小。 4)烟囱壁温达到水露点时,壁温凝结膜与烟气中SO2结合成H2SO3溶液,烟气中残存的HCl/HF也会溶于水膜中,对金属和非金属均也会产生强烈腐蚀,故随着壁温降低腐蚀重新加剧。脱硫后的烟气腐蚀性不但没有降低,反而由于烟温的降低而大大增加,根据国际烟囱工业协会的定义,湿法脱硫后的烟囱需按照强腐蚀环境考虑。 另外,由于脱硫系统在故障状态时,烟气将通过旁路烟道进入烟囱。此时,烟气温度较高,一般在130~150℃左右,故设计烟囱防腐时,还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。 2·湿法脱硫后烟囱内部防腐处理方案 由于国内脱硫烟囱的设计及运行历史较短,专项的腐蚀调查研究资料较少,经验也不多,因此,对于湿法脱硫后烟气对烟囱结构的腐蚀性分析以及防腐处理属于探索。 在烟囱内部进行防腐处理主要是指:采用一些耐高温,耐腐蚀的特种材料,贴衬或涂抹在原有烟囱内壁,形成一道屏障,隔离湿烟气与烟囱基底,从而防止在露点温度下凝结的酸液对烟囱的腐蚀。因为采用同一根烟囱来排放干、湿两种类型的烟气,工作环境比较恶劣,防腐材料的特性无疑对防腐效果有着决定性的作用[2-5]。目前采用的防腐材质主要有以下几种。 2. 1 采用合金钢贴衬 合金钢是一种防腐性能很好的材料,主要类型有:钛合金板(TiCr2)和镍基合金板(C-276)。钛是一种很耐腐蚀的材料。钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的,但是,钛中杂质的存在,显著影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质,它们可以使钛晶格发生畸变,而影响钛的各种性能。常温下钛的化学活性很小,能与HF等少数几种物质发生反应,但温度增加时钛的活性迅速增加,特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应,从而产生腐蚀。 国外湿法脱硫后电厂烟囱有应用钛板内衬的实例。国内有台塑集团福建省漳州后石电厂6台600MW机组烟囱(海水脱硫不设GGH)采用现场挂贴钛板内衬、常熟电厂3台600MW机组(不设GGH)烟囱采用钛复合钢板内衬以及山西武乡发电厂2台600MW机组(不设GGH)等工程的烟囱防腐采用了钛板内衬方案。 C-276是一种含钨的镍-铬-钼合金。 其硅、碳的含量极低,在氧化和还原状态下,对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性[2]。尤其具有:出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀,钨元素的存在也进一步提高了该合金板的耐腐蚀性。 C-276在10%硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0. 35 mm/y,而316L为16. 15 mm/y, 317为7. 85 mm/y。采用C-276内衬,钢内筒结构设计计算时,不必预留腐蚀富裕度,合金板内侧也不必采取防腐措施。钢内筒钢板与C-276内衬合金板有工厂轧制复合和现场挂贴等多种方式。 近年来,国际国内市场镍价持续上涨,使得C-276合金材料初期成本较高,制约了C-276合金在脱硫烟囱中的应用。国内尚无应用于烟囱内筒耐腐内衬的工程实例,在国外该合金已广泛应用于脱硫塔及烟囱中。 无论钛合金还是镍合金均是一种防腐性能很好的材料。但由于其价格过于昂贵,达数千元/平方米,且合金贴衬重量较重,增加了烟囱的承重负荷。对于合金贴衬的施工要求也较高,因此,一直未能在国内推广使用。 2. 2 采用耐高温鳞片树脂涂料 采用耐高温的鳞片树脂涂料做烟囱的防腐材质是一种较为经济的方案,鳞片树脂防腐的原理主要是迷宫效应,一般采用喷涂或镘刀涂抹的施工方法,但厚度较薄,仅为2 mm左右[3]。 鳞片树脂涂料价格较为经济,单价为合金材料的10% ~20%,但是,该材料的防腐能力较弱,耐高温性能较差,寿命较短,需要定期的检查、补缺。 2. 3 采用聚脲涂料 采用聚脲涂料做烟囱的防腐材质也是一种较为经济的方案。一般采用喷涂的施工方法,厚度为1~3 mm左右,一次成形,不会受空气中水分或温度变化的影响,材料不易燃。施工采用喷涂方式,简单易行,时间短,材料对不同工况适应性较好。 聚脲涂料价格也较为经济,单价略少于鳞片树脂。且其抗腐蚀、抗冲击、耐磨性能好,具有高抗张强度,柔韧性好,对基底要求不高,但耐高温性能较差。 聚脲可以喷涂在混凝土基底的烟囱内壁,但目前国内尚无烟囱防腐应用业绩。 2. 4 采用轻质发泡耐酸玻璃砖内衬 发泡耐酸玻璃砖是以硼酸玻璃为基础制成的,耐各种浓缩酸和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀,导热性低。由发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里,在化学环境与温度变化的情况下,都具有防腐能力。由于其导热性低,使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。 玻璃砖由粘合材料直接粘贴于烟内筒内表面,并由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝,阻断了烟气对内筒结构的腐蚀。粘结料的防腐、耐久性是关键,它的老化、开裂都将直接影响到整体内衬系统的防腐性能。美国公司从1979年开始,已将发泡耐酸玻璃砖应用于烟囱内衬。最近,取了数个不同时期烟囱内粘合材料实样进行了试验,从试验数据延伸推断,粘结料在烟囱的使用寿命在30~40a。 该种玻璃砖在高温和高浓度的SO2和SO3气氛中有很强的抗腐蚀能力,可靠、耐用、维护量小、对基地要求也较低、可直接粘贴在钢板、混凝土和砖面上、无须锚固、施工简单、施工时间短。此外,该材料的绝热性较好,能起到烟囱保温的作用。但这种硼硅玻璃砖单价较高,一般为涂料的3~4倍,相对而言价格偏高,且玻璃砖比较厚,大约在38 mm左右。 目前国内的霍二电厂、利港电厂采用了贴玻璃砖的防腐方案,同时未设置GGH。 2. 5 采用SL300复合高温防腐抗渗涂料 SL300复合高温防腐抗渗涂料是专门针对湿法脱硫后且不设置GGH的混凝土烟道、烟囱防腐抗渗的一种材料。它通过渗透作用,沿耐酸砖表面形成深度达10 mm的复合防腐层。复合防腐层具有耐酸、耐高温、耐磨损、抗渗透功能[2]。 复合涂层间良好的配伍性和特点明显的功能叠加,形成了复合涂层的优异性能:抗渗层厚、高温性能优良、耐酸性能优良、热震稳定性好、使用寿命长。 3 结 论 脱硫后的烟气腐蚀性不但没有降低,反而由于烟温的降低而大大增加,湿法脱硫后的烟囱需按照强腐蚀环境考虑。 对于具体烟囱防腐工程要综合技术、经济及环境性考虑选取合金钢贴衬、耐高温鳞片树脂涂料、聚脲涂料、轻质发泡耐酸玻璃砖内衬或SL300复合高温防腐抗渗涂料,贴衬或涂抹在原有烟囱内壁,形成一道屏障,隔离湿烟气与烟囱基底,从而防止在露点温度下,凝结的酸液对烟囱的腐蚀。 参考文献 [1]赵鹏高,马果骏等.石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺不宜安装烟气换热器.中国电力, 2005, 38(11): 62-65. [2]张爽.镍基及钛合金在湿法脱硫钢烟囱防腐中的应用.电力建设, 2005, 26(9): 62-64. [3]杨杰,宋晓红.湿法烟气脱硫机组烟囱防腐措施.河北电力技术, 2006, 25(1): 33-35. [4]杨杰.湿法烟气脱硫烟囱防腐技术探讨.电力环境保护, 2005, 21(3): 9-10、27. [5]顾咸志.湿法烟气脱硫装置烟气换热器的腐蚀及预防.中国电力, 2006, 39(2): 86-91.(编辑:陈青云) |
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