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烟囱脱硫.烟囱防腐方案的技术、经济特点比较 .

发布日期:2018-05-06    人气:166    栏目:新闻动态

脱硫后的烟气对烟囱的影响

  烟气经过脱硫后,虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少,但是,洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好。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。脱硫烟囱内的烟气有以下特点:

   1)烟气湿度大,处于饱和状态的湿烟气含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀,影响结构耐久性。 

   2)低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。 

   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。


电厂烟囱运行工况

   目前,电厂烟囱主要在以下三种工况下运行:

   1)排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在125℃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不直接产生腐蚀。


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 125 ℃ 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。  

  烟囱设计时应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度,一般该温度在200℃ 左右,最高时可达300℃~350℃ 左右。 

   电厂烟囱安全运行的必要条件是承重的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀,排烟内筒在电厂运行期间尽可能的抵抗烟气腐蚀。

   2)排放经湿法脱硫后的烟气,并且烟气经烟气换热器系统加热,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。 

   3)排放经湿法脱硫后的烟气,未经烟气换热器加热升温,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。


 综上所述,在有无烟气换热器系统的情况下,烟囱内壁均存在酸结露状况。在实际运行状况下,内壁的酸液由此而不可避免沿其缝隙向烟囱外壁渗透,而在外壁内侧的防护层通常由有机材料组成,无论从材料的使用寿命及施工质量都不能保证在烟囱设计使用期该防护层能有效地阻隔对外壁产生腐蚀,此外,由此对外壁产生的腐蚀在一般条件下很难检测和发现,对于烟囱安全运行是一个致命的隐患。 



脱硫后烟囱内衬材料烟囱内筒选择一个合适的内衬,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,较低的建筑成本,一次性投资费用要低;

    3)施工条件好,质量控制方便,施工周期短;

    4)运行维护费用低,并且方便检修。

  需注意的是,用材的选择不仅应考虑初期成本,还应综合考虑装置的可运行周期(即大修周期)和总使用寿命等相关问题。 

  欧美等发达国家电厂烟气脱硫开始的时间比较早,根据国内外的经验,目前湿法脱硫后的烟囱内筒内衬防腐主要有四类形式: 

   1)采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,内衬材料包括镍基合金板( C-276 、 C22 )、钛板( TiCr2 )等; 

   2)采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴,隔绝烟气和内筒接触,如发泡耐酸玻璃砖内衬; 

   3)第三类采用耐酸、耐热、隔热、保温;隔绝烟气和钢内筒接触,使用喷涂方式内衬安装,如 VP 烟囱内衬; 

   4)玻璃鳞片、聚脲等涂层防酸腐蚀涂料。 



1.镍基耐蚀合金板 

   C-276 合金是一种含钨的镍 - 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,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,钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。 

   C-276 合金在10 %硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0.35mm /y,而316L为1.615mm /y,317为 0.785mm/y ; 

   近年来,国际国内市场镍价持续上涨,使得 C276 合金材料初期成本较高,制约了 C-276 耐腐合金在脱硫烟囱中的应用。 

   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方式。 

   国外 C276 合金广泛应用于脱硫塔及烟囱中。由于 C276 合金材料初期成本较高等原因,国内尚无应用于烟囱内筒耐腐内衬的工程实例。 



2.钛板 (TiCr2) 内衬 

  钛是一种很耐腐蚀的材料,这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜,钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成,在许多环境中是很稳定的,并且一旦局部破坏还具有瞬间再修补的特性。因此,钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性,比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好。 

  这里的钛腐蚀一般为均匀腐蚀和孔腐蚀,均匀腐蚀产生的膜,根据燃媒介质的不同,其含氧化性物质有差别,环境介质不同,氧化膜生成遵循的规律有差别,如果是遵循对数规律,这时的膜具有保护性;如果是遵循直线规律则不具备保护性,腐蚀迅速。 

  认识到这层氧化膜被破坏后,若不存在修复的环境介质,或环境介质有限,这时钛的腐蚀速度比钢还大,一般认为:钛的耐蚀介质是指那些能使钛的钝化膜处于稳定状态的介质,这些介质属于氧化性,中性,弱还原性。硫酸虽然是一种含氧酸,但稀硫酸的氧化性很弱,属于非氧化性酸,氧化物修复的作用极其有限。

  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,而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小,能与氢氟酸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。故应对工程实际烟气成份及结露情况进行分析后(谨慎)应用。 



3.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(除 5 %以上的氢氟酸)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。玻璃砖的强度较金属要低得多,但其强度要求必须能耐烟气冲击。玻璃砖在国外烟囱有应用。但底剂的选择非常重要,国内的底剂普遍都难以达到要求,国外有成熟的应用在烟囱内衬的底剂,已经有 30 年以上的使用业绩。



4.耐蚀鳞片胶泥内衬 

  鳞片胶泥含有 10%-40% 片径不等的玻璃鳞片,胶泥在施工完毕后,扁平型的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径,因此在一定厚度的耐腐蚀层中,腐蚀渗透的距离大大的延长,相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。 

   鳞片胶泥采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂,该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能。由于基体树脂是有机材料,鳞片胶泥的寿命保证期为 5 ~ 10 年。根据国内脱硫的实际运行情况,温度的冲击是需要慎重考虑的因素。 

   鳞片胶泥具有抗渗性好、施工难度小、易修补造价较低等特点。因此,鳞片胶泥在烟气脱硫设备上应用较多。国外电厂烟囱早期有应用,但现已较少采用。 



经济性分析 

  国内有众多的干排气烟囱存在腐蚀严重。目前,随着湿法脱硫装置的加装,烟气的腐蚀问题更为严重,如果不采取适当的防腐蚀措施,肯定会带来更为严重的烟囱腐蚀问题。五种烟囱防腐材料的性能分析见表 2 ,几种防腐材料的国内造价比较见表 3 。


表 2


项目


合金复合湿烟囱


聚脲


钢套筒内壁粘贴泡沫玻璃


玻璃鳞片等


耐酸胶泥


进口底剂复合泡沫玻璃砖内衬


制作方法


在地面制作出合金复合板片,在现场将合金复合板焊接成型。


将聚脲喷涂在混凝土、砖内筒或钢内筒的表面


采用有机防腐蚀胶泥将一定厚度、尺寸的泡沫玻璃粘贴在钢套筒内壁。


将玻璃鳞片胶泥材料刮涂或喷涂在被保护基体上


采用防腐性能优良的进口烟囱内衬底剂,将泡沫玻璃砖粘贴底剂上


优点


理论上讲,镍基合金的耐腐蚀性能极为优异


耐腐蚀性能好,有一定的保温性能,使用寿命长,施工速度快


耐腐蚀性能好,有一定的保温性能


施工工期短,耐腐蚀、磨损性能好


防腐和保温性能综合效果好,泡沫玻璃砖质量轻,增加的负荷低


缺点


施工难度极大,不可能达到合金的全部焊接要求。


目前国内没有投运业绩


施工要求高,可能会脱落。


烟气温度过高可能烧蚀破坏其结构


施工要求高



表 3


国 内


镍基合金


6500 元 /m 2 ~ 7500 元 /m 2


钢-泡沫玻璃砖(进口)


- 2200 元 /m 2 ~ 2600 元 /m 2


VP 烟囱内衬


- 2000 元 /m 2 ~ 2400 元 /m 2


玻璃鳞片


500 元 /m 2 ~ 800 元 /m 2


底剂(进口) - 嵌缝胶(进口)-泡沫玻璃砖(国内生产出口美国,日本砖)


1716 元 /M 2


聚脲


700 元 /m 2 ~ 800 元 /m 2



    对于已建机组加装湿法烟气脱硫后烟囱的防腐,采用初步建议的方案,可以为电厂节约基建费用。随着国内烟囱设计的改进和结构材料的发展以及防腐材料的发展,目前我公司正在不断探索采用各种方法进行湿烟囱的防腐。


成功案例


1、朝鲜人民民主主义共和国.平壤环保局烟囱防腐

2、中国南方航空动力机械公司热电厂烟囱防腐

3、山东莱芜汶源热电厂烟囱防腐

4、张家港市印染厂自备电厂烟囱防腐

5、贵州中烟工业公司烟囱防腐

6、江苏省无夕市印染厂烟囱防腐

7、成都长峰钢铁公司烟囱防腐

8、贵州贵府酒业有限公司烟囱防腐


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