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南京大自然环境科技有限公司是专业从事重防腐及废水处理型企业,主要从事经营玻璃鳞片胶泥材料生产、脱硫防腐施工、烟囱防腐工程、防腐型膨胀节生产、脱硫废水及其零排放系统工程总承包(含系统设计、设备配套、技术咨询服务、调试、技术改造等)。

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关于烟囱内壁防腐问题的分析及解决方案
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关于烟囱内壁防腐问题的分析及解决方案

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2017-01-12 17:23
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关于烟囱内壁防腐问题的分析及解决方案

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  一、湿法烟气脱硫工艺的烟囱运行工况条件

  湿法石灰石洗涤法是国外应用最多和最成熟的工艺,也是国内火电厂脱硫的主导工艺。湿法脱硫工艺主要流程是,锅炉的烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫(FGD)系统。在烟气进入脱硫吸收塔之前经增压风机升压,然后通过烟气—烟气加热器(GGH),将烟气的热量传输给吸收塔出口的烟气,使吸收塔入口烟气温度降低,有利于吸收塔安全运行,同时吸收塔出口的清洁烟气则由GGH加热升温,烟气温度升高,有利于烟气扩散排放。经过GGH加热器加热后烟气温度一般在80℃左右,可使烟囱出口处达到更好的扩散条件和避免烟气形成白雾。GGH之前设的增压风机,用以克服脱硫系统的阻力,加热后的清洁烟气靠增压风机的压送排入烟囱。但目前国内大部分烟气脱硫(FGD)系统都已不设GGH加热器加热系统,当不设GGH加热器加热系统时,烟气温度一般在40~50℃。

  烟气经过脱硫后,烟气中的二氧化硫的含量大大减少,而洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好,因此仍然残留近10%的二氧化硫和三氧化硫。由于经湿法脱硫,烟气湿度增加、温度降低,烟气极易在烟囱的内壁结露,烟气中残余的三氧化硫溶解后,形成腐蚀性很强的稀硫酸液。所以,脱硫烟气中SO2含量虽有所降低,但对烟囱具有腐蚀性的物质总量反而增多了。脱硫烟囱内的烟气有以下特点:

  1. 烟气中水份含量高,烟气湿度很大;

  2. 烟气温度低,脱硫后的烟气温度一般在40~50℃之间,经GGH加温器升温后一般在80℃左右;

  3. 烟气中含有酸性氧化物,使烟气的酸露点温度降低;

  4. 烟气中的酸液的浓度低,渗透性较强。

  5. 烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸,它的化合温度约为60℃,低于氯酸露点温度时,就会产生严重的腐蚀,即使是化合中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。

  6. 由于脱硫烟囱内烟气的上述特点,对烟囱设计有如下影响:

  6.1 烟气湿度大,含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,结露形成的冷凝物具有很强的腐蚀性,对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀,影响结构耐久性。

  6.2 低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。

  6.3酸液的温度在40-80℃时,对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例,40-80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。

  7. 当烟气经过FGD洗涤后,烟囱的进口烟温由120℃降至47~50℃,导致烟气密度增大,烟囱的自抽吸能力降低,这样会使烟囱内压力分布改变,正压区扩大。烟气正压运行时,易对烟囱筒壁产生渗透压力,加快腐蚀进程。

  由此可知,排放脱硫烟气的烟囱比排放普通未脱硫烟气的烟囱对防腐蚀设计要求要高得多,这也许与我们的传统观念有所不同。目前,电厂烟囱主要在以下三种工况下运行:

  排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在130℃左右。在此条件下,烟囱内壁处于干燥状态,烟气对烟囱内壁材料属气态均匀腐蚀,腐蚀情况相当轻微。

  排放经湿法脱硫后的烟气,并且烟气经GGH系统加热,进入烟囱的烟气温度在80℃左右,烟囱内壁有轻微结露,导致排烟内筒内侧积灰。根据排放烟气成分及运行等条件的不同,结露腐蚀状况将有所变化。

  排放经湿法脱硫后的烟气,进入烟囱的烟气温度在40~50℃,烟囱内壁有严重结露,沿筒壁有结露的酸液流淌。

  在设有脱硫系统的电厂,由于在运行时,烟气有可能不进入脱硫装置,而通过旁路烟道进入烟囱。此时,烟气温度较高,一般在130℃左右,故障温度180℃左右,考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。同时在烟囱的防腐蚀设计中还应该考虑到以下几个综合因素:残留的灰粉平均粒度(大约10um)、灰粉的硬度(约莫式硬度7.0)、灰粉的冲击能量(2.05*10-12J)、灰粉的浓度(600mg/m3)、烟囱的最大曲率变化(实际不大于1%)。

  二、不设GGH湿法脱硫烟囱内壁防腐要求

  由于目前国内电厂烟气脱硫系统大部分都已不设GGH装置,所以,电厂烟囱安全运行的必要条件就是其中的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀,排烟内筒或内壁在运行期间尽可能抵抗烟气腐蚀。为了达到有效防腐的目的,必须保证防腐材料在以上3种工况和温度下都能有效抵御烟气的腐蚀。从不设GGH湿法脱硫烟气的腐蚀性特点可以看出:由于脱硫后烟气成分、压力、温(湿)度的变化,电厂运行机组脱硫改造时,必须选用合适的防腐内衬系统,对现有烟囱内壁采取防腐蚀措施。

  根据烟囱的运行工况分析,要求内衬材料具有抗强酸腐蚀能力及抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不裂缝并且具有长久的寿命。选择合适的烟囱内筒内衬还必须考虑以下几方面的因素:

  (1)技术可行性。满足复杂化学环境下的防腐要求。

  (2)经济合理。建筑成本低,一次性投资少。

  (3)施工容易、周期短。

  (4)适合于老烟囱的防腐改造,重量要轻。

  (5)使用寿命长。防腐内衬的可靠运行周期即总使用寿命长。

  三、烟囱防腐技术方案分析

  1.几种可选方案

  根据国内外的经验,目前湿法脱硫后的烟囱防腐技术方案主要有以下几种:

  (1)贴衬合金薄板。采用抗渗密闭性好,整体性强,自重轻,耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,如钛板(TiCr2)、镍基合金板(C-276、C22)或铁-镍基耐蚀合金板(AL-6XN)等。贴衬钛钢复合板材料在烟气湿法脱硫,且不设GGH的条件下是较为理想的防腐处理方案。但价格昂贵,不易施工。

  (2)用耐腐蚀的轻质隔热制品粘贴。如发泡耐酸玻璃砖内衬,以美国宾高得(PENNGUARD)玻璃砖内衬系统为代表,隔绝烟气与内筒接触,具有耐腐蚀和保温的双重性能。发泡耐酸玻璃砖由专用的粘合材料直接粘贴于烟筒内表面,并且由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝,阻断了烟气对烟囱内筒结构的腐蚀。其发泡耐酸玻璃砖内衬材料本身,在化学环境下具有较好的防腐能力。但由于施工工艺(粘贴缝隙及与内壁粘接强度)难以避免的不利因素,导致目前采用该工艺衬层脱落、渗漏等很多失败案例。且价格偏高,施工周期较长。

  (3)采用玻璃鳞片胶泥防腐涂层。在FGD吸收塔、烟道等脱硫设备上应用较多,目前国内应用在烟囱防腐中,防腐效果很好,成功案例也比较多。且成本造价低,施工方便,施工周期短,便于维修。从在FGD吸收塔、烟道等脱硫设备上多年的应用经验中及近些年的烟囱防腐应用效果可知,玻璃鳞片胶泥防腐寿命周期长。

  (4)采用有机、无机复合纤维涂层。根据目前掌握的资料,该类产品有美国萨伟真Systems公司开发的各类纤维涂层产品,将有机涂层、耐高温纤维衬里,无机耐腐蚀、耐酸、耐火材料结合,国内也有类似产品。该方案采用喷涂作业,施工方便,施工周期短,但由于其材料的抗渗透性稍差,在目前施工案例中防腐寿命不够理想。且国内同类产品,由于成本原因,质量也参差不齐。

  从以上论述中可以得出如下结论:方案1的贴衬合金薄板和方案3的玻璃鳞片防腐涂层均适合目前电厂的湿法烟气脱硫后的烟囱防腐改造要求,施工方便、使用寿命长且技术上可行。但方案3比方案1性价比更具优势。此两种方案的较长寿命周期,可以减小维修花费和维修期间的停机经济损失。通过分析,我们认为方案3的玻璃鳞片防腐涂层方案,和方案1的贴衬合金薄板方案在电厂烟囱防腐中均可行。

  四、南京大自然烟囱防腐专用的玻璃鳞片胶泥

  根据对烟囱本体的特性及烟囱防腐问题的分析,结合多年对玻璃鳞片胶泥材料的研究、生产和在烟气脱硫系统等多年防腐施工的经验,南京大自然环境科技有限公司在原有脱硫防腐玻璃鳞片胶泥的基础上对玻璃鳞片胶泥工艺配方进行优化改进,研制出适合于混凝土烟囱防腐的专用玻璃鳞片胶泥。它是将具有一定片径和厚度的玻璃片与高分子聚合物乙烯基树脂及相应的各种功能性填料混合,经专用设备在真空状态下配制而成。

  

 

  

 

  真正的烟囱专用玻璃鳞片胶泥是镘涂型的,绝不是喷涂型的。

  真正的烟囱专用玻璃鳞片胶泥就是解决传统玻璃钢的抗渗透问题,并加强了自身的抗腐蚀、抗磨损性能。所以它才能在工业领域承担起重防腐的重任,是其它配方防腐涂料所无法实现的。

  

 

  南京大自然环境科技有限公司烟囱专用玻璃鳞片胶泥是由乙烯基树脂、玻璃鳞片、多种填料、固化剂等为主要材料加工而成,其特点:

  ——优良的耐化学介质、高温湿态腐蚀性气体性能

  ——极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率小、线性膨胀系数低。

  ——充分抵挡高温及稳定巨变,较低的磨损性能。

  ——常温硬化、成型施工简单、修补容易

  ——充填性能好,粘接力强,可与金属、混凝土、砖、玻璃、木材、塑料、橡胶、保温材料等任何材料物体粘接,与金属的粘接强度大于15MPa,与混凝土的粘接强度大于25MPa。混凝土的线性膨胀系数1×10-5cm/m.℃、乙烯基玻璃鳞片胶泥1.03×10-5cm/m.℃,所以它与建筑材料具有很好的粘接和膨胀性能。

  五、南京大自然烟囱(冷水塔)防腐

  由于烟囱运行及检修的特点,所以对烟囱防腐的材料性能、工艺结构、施工质量控制等尤为重要。

  玻璃鳞片胶泥材料所形成的防腐层是多层连续型结构,加之它相当强的抗渗透能力、抗磨能力、耐气候能力,使得玻璃鳞片胶泥材料所形成的保护层可以在有腐蚀性溶液里浸泡;玻璃鳞片胶泥与混凝土基底的粘接力可达25MPa以上,用玻璃鳞片胶泥做防腐层,他将与混凝土结构形成永久性结合体,所以它非常适合烟囱、(烟塔合一的)冷水塔内壁防腐,而保护基底结构不受腐蚀侵害。

  由于玻璃鳞片胶泥材料(镘涂型)在脱硫装置上多年的成功使用经验,且烟囱的防腐蚀工况远好于脱硫装置,所以玻璃鳞片胶泥在烟囱(冷水塔)防腐领域有着很好前景。我公司的玻璃鳞片胶泥用于烟囱防腐主要有以下几种形式:

  1)、钢内筒(新建或改造)防腐

  2)、混凝土内壁(无衬砖)防腐

  3)、老烟囱(有内衬转)防腐

  ★钢内筒烟囱防腐

  由于钢内筒的烟囱内壁光滑完整,完全等同于脱硫装置内的状况,所以总体参照脱硫装置(钢基底)方法施工。但是由于烟囱有它的特殊性和结构,一些部位要依据我公司的专门方案进行处理施工。

  ——烟囱口部

  ——烟囱口部外部

  ——烟囱顶部一定高度内(混凝土部分)

  ——烟囱顶部平台、爬梯

  ——烟囱顶部避雷装置

  ——烟囱与烟道接口部位

  ——烟囱与烟道接口膨胀节

  ——烟囱底部

  ——烟囱底部排水口

  ——钢内筒的防腐型膨胀节

  防腐层厚度为1.8-2mm,局部有加强、抗磨部位按照设计实施。

  总体步序:(打磨)、喷砂、底漆、防腐层、加强层、抗磨层、面漆。

  ★混凝土内壁(无衬砖)防腐

  由于现在所有的烟囱基本都是导流脱硫后的烟气,烟气温度大都在40--85℃间,而且是基本饱和状态下的烟气。有旁路烟道且事故状态下会有130℃左右烟气流过。

  结合上述工况,我们建议直接在混凝土烟囱壁上直接做玻璃鳞片胶泥防腐层,一是省去钢内筒的高昂造价,二是大大缩短了施工工期。其主要有以下施工要点:

  ——烟囱口部

  ——烟囱口部外部一定高度内

  ——烟囱顶部平台、爬梯

  ——烟囱顶部栏杆及避雷装置

  ——烟囱与烟道接口部位

  ——烟囱与烟道接口膨胀节

  ——烟囱底部

  ——烟囱底部排水口

  防腐层厚度为2-2.5mm,局部有加强、抗磨部位按照设计实施。同时注意基底的干燥度。

  总体步序:打磨、喷砂、底漆、防腐层、加强层、抗磨层、面漆。

  (建议:1、直接在混凝土烟囱内壁上做玻璃鳞片胶泥防腐,可节省大量资金;2、烟囱顶部航标灯选用耐酸型材料;3、避雷针及栏杆选用耐酸腐蚀材料,不能用镀锌型)

  【冷却塔内壁防腐参照此做法!】

  ★老烟囱防腐——加强网型玻璃鳞片胶泥烟囱防腐工艺

  所谓的老烟囱都是(以前)没有脱硫而建造的烟囱,这些烟囱都衬有各种(保温隔热、耐磨)砖、有的也贴过防腐砖(但由于质量不好,脱落现象较为严重)。经总结,老烟囱的防腐主要有以下几个问题(或难点):

  ——防腐材料自身的防腐性能和寿命

  ——防腐层结构与基底的粘接

  ——牛腿部位的处理

  ——局部边、孔、棱、角的连续防腐处理

  ——烟囱与烟道接口部位的密封防腐、防泄漏处理

  ——烟囱底部积水汇集和疏放

  ——回避或减少人为造成的施工质量缺陷

  南京大自然环境科技有限公司研发的“加强网型玻璃鳞片胶泥烟囱防腐工艺” 就解决上述问题提供了很好的解决方案,主要的工艺内容有:

  ——基底处理方案

  ——烟囱口部防腐方案

  ——烟囱口部外部一定高度内防腐方案

  ——烟囱顶部平台、爬梯防腐方案

  ——烟囱顶部栏杆及避雷装置处置

  ——牛腿部位防腐方案

  ——烟囱与烟道接口部位处置

  ——烟囱底部防腐方案

  ——烟囱底部隔烟墙防腐方案

  ——烟囱底部排水口处置

  ——采取多层、多次施工方法,回避施工过程可能会造成的局部缺陷

  防腐层厚度大约在4.5-5.5mm,局部有加强或抗磨,同时注意基底的干燥度。

  总体步序:基底打磨处理、喷砂、底漆、找平层、加强网、防腐层二边、牛腿处理、烟道口处理、底部排水通道处理、加强层、抗磨层、面漆。

  由于本工艺材料的特殊性和结构的优越性、完整性,对于采用了其它防腐工艺而又出现问题的,本工艺都能行之有效的处理,并达到解决的目的!

  ★【目前这套工艺结构的成功开发,解决了困扰多年的老烟囱防腐问题。这种工艺可以对新旧有内衬(各种)砖的烟囱、贴过各种砖的烟囱、涂刷过各种涂料的烟囱进行新的防腐处理和修复,处理修复后的烟囱防腐性能具有相当高的可靠性,是有内衬型新旧烟囱防腐的理想方案!】

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