|
4 FGD系统中的几种典型防腐技术介绍 4.1 镍基合金薄板衬里（俗称“贴壁纸”工艺） 镍基合金薄板衬里目前多用于WFGD系统吸收塔烟气入口干湿界面，高温烟气进入吸收塔后与上部喷淋下来的浆液接触，在吸收塔烟气入口段形成呈强腐蚀性的高酸环境干湿界面,同时该部位还存在从浆液中电离出的CL-，此外在金属结构的缝隙或焊缝、表面缺陷等特殊结构处由于缺氧、水解与离子扩散困难等原因，金属基体的不同部分之间产生电位差形成原电池，缝隙腐蚀和CL-造成的孔蚀均因此原因引起，这种局部腐蚀比起吸收塔内可以预期的均匀腐蚀危害性更大。 国外大量WFGD工程实践证明，镍基合金用于WFGD系统恶劣腐蚀环境下十分有效。镍基合金通常定义为以镍为主要成份或主要元素的材料，镍基合金良好的耐腐蚀性能在于其表面有薄薄一层富含铬和氧的钝化膜，当钝化膜遭到破坏时，如果有足够氧存在，钝化膜会自动重新形成，钝化膜的成份由合金成分决定，镍基合金中由于添加了其他合金元素，和普通钢材相比具有低溶解率的特性，所以即使钝化膜遭到破坏，也具有很好的耐腐蚀性能。为提高镍基合金耐腐蚀性能而增加的合金元素通常为镍、钼、铬，镍有助于受损的保护膜复原，改善加工性能，特别是焊接性能；铬形成保护性钝化膜；钼可以提高合金耐点腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀的能力。 在湿法FGD系统中对镍基合金材质的使用主要有整体镍基合金、镍基合金与基材爆炸复合、镍基合金与基材轧制复合、贴镍基合金薄板衬里（俗称 “贴壁纸”工艺）几种形式。和其他几种工艺相比贴镍基合金薄板衬里技术因其工艺简单、成本低、施工方便；不需要特殊的工具、设备和高技术的受训人员；既可以在车间完成也可以在现场进行，所以应用非常广泛，特别是在旧系统的翻新改造工程中更是首选工艺，迄今为止该技术在世界上的湿法FGD装置中已经成功运用了近20年，根据国外的调查统计这种衬里系统的平均寿命长达15年。 所谓贴衬板技术就是使用较薄衬板（厚度通常在1.6mm～3.2mm）在基材上搭接重叠，通过焊接形成一个密封的耐腐蚀系统。贴衬板技术原理如图1所示。
4.2 玻璃鳞片衬里 玻璃鳞片衬里因优异的抗腐蚀性能、超强的抗介质渗透性、低热膨胀系数、较低的经济成本和良好的施工性能等优势在FGD系统中得到了广泛的应用。WFGD系统中用的玻璃鳞片衬里主要成分为乙烯基酯树脂(55%～65%) 、微玻璃鳞片(30%左右)及其他功能性助剂，在FGD系统中使用的乙烯基酯树脂主要有标准型双酚A环氧乙烯基酯树脂和酚醛环氧乙烯基酯树脂两种。玻璃鳞片是指采用一定材质的(硅酸盐)玻璃料，经特定工艺加工而成的鳞片状薄玻璃制品，与树脂结合形成防腐涂料。 乙烯基酯树脂本身具有优良的耐腐蚀性能，微玻璃鳞片具有优异的耐酸性能，乙烯基酯树脂内添加微玻璃鳞片使这一防腐衬层内部形成起由不连续的片状填料构成的迷宫型密封体系结构(见图2) ，它有效延长了腐蚀介质渗透的途径，并且通过有序分散的鳞片分散松弛了衬里层固化成型时所产主的残余应力，从而克服了传统衬里技术的介质渗透及残余应力的破坏腐蚀失效的两大要素。
4.3 玻璃钢 玻璃钢是发展较早的一种兼具功能和结构特性的复合材料，具有十分显著的性能特点，其耐腐蚀性主要取决于树脂，随着合成技术的不断进步，树脂的性能也在不断提高，尤其在二十世纪六十年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能、物理性能以及耐热性。玻璃钢经过合理的设计、制造和安装，用于WFGD系统中具有明显的技术、经济和社会效益，国外将用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢装置成功地用于比WFGD系统更苛刻的腐蚀环境已经有很长的历史。 WFGD系统吸收塔烟气进口位置的温度范围为 国外有已经有FRP脱硫塔长期使用并获得巨大成功，乙烯基酯树脂玻璃钢做成的脱硫塔，可用于更高的温度，寿命更长，也更可靠，目前美国Dow Chemical公司开发并已生产出可以用于使用温度为 我们国家珞璜电厂从日本引进的湿式石灰石（石灰）——石膏法烟气脱硫装置中的除雾器、喷淋管、塔壁冲洗管均用玻璃钢生产；德国Steinmuller公司在我国承建的北京国华热电公司脱硫工程、奥地利AE公司在我国承建的广东粤连电厂脱硫工程中浆液输送管道和浆液贮罐均为玻璃钢材质；华东理工大学在四川白马电厂建立的氨洗涤回收法（称NADS技术）烟气脱硫工程的吸收塔也用玻璃钢生产。与发达国家相比，我国用于烟气脱硫系统的玻璃钢制品还比较少，目前主要于吸收塔内的浆液喷淋管道。 4.4 橡胶 在WFGD系统中应用比较多的主要是丁基胶。从理论上讲，橡胶衬里的耐热性比玻璃鳞片差，而耐磨性、抗渗透性比玻璃鳞片要好，因此橡胶衬里一般应用于机械负荷大的区域，如吸收塔内部、石灰石浆液系统、石膏脱水系统、温度较低的烟道等。 4.5 喷涂聚脲弹性体（SUPA） 该技术是国外近十年来为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，其主要原料是美国Texaco/Huntsman公司开发的端氨基聚氧化丙烯醚，该工艺属于快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单，该技术一面世便得到了迅猛的发展，目前该技术在国内FGD系统中的应用还处于起步阶段，但已经有小范围的成功应用范例。 5 湿法烟气脱硫系统中典型设备的防腐技术 结合国内WFGD工程的实际情况，对WFGD系统中的几个典型设备防腐技术做简单介绍。 5.1 烟道 烟道包括原烟气引入点至吸收塔烟气入口的原烟气通道和吸收塔烟气出口到烟囱的净烟气通道。烟道主体多由普通碳钢焊接而成，目前也有完全用玻璃钢制作的。干烟气流经的烟道，采用普通碳钢制造即可，与湿烟气接触的烟道均应该采取防腐蚀措施，多采用碳钢基体内衬玻璃鳞片的形式，包括GGH之后的到烟囱的烟道，工程实践证明，虽然饱和烟气经过GGH之后温度升至80度以上，但仍处于烟气露点附近，低温腐蚀不能绝对避免。位于原烟气烟道末端的吸收塔烟气入口干湿界面部位由于是腐蚀条件恶劣，所以多采用包覆耐腐蚀性能优良的镍基合金薄板工艺，且包覆合金投影长度不少于 5.2挡板门 挡板门的防腐措施主要靠选用适合的金属材料来保证，原烟气温度在烟气温度露点以上，水蒸气含量较少，不存在低温腐蚀问题，所以进口挡板门可整体采用碳钢制造，密封件可采用普通不锈钢，而净烟气温度则通常在烟气露点温度之下，虽经除雾器去水，但湿度很大，且有液滴夹带，存在低温腐蚀现象，因此对于出口挡板门与旁路挡板门，暴露在净烟气中的框架、叶片、轴应采取防腐蚀措施，一般采用贴衬镍基合金的方法，挡板的弹性密封片及其与主体连接的紧固件应全部采用耐腐蚀合金制造，其他不与净烟气接触的零部件可采用普通碳钢制作。 5.3补偿器（膨胀节） FGD系统中一般选用经有机硅、氟等高分子材料涂覆处理过的非金属膨胀节，非金属膨胀节在耐高温、耐腐蚀、密封性能方面具有明显的优势。 5.4增压风机 在WFGD系统中增压风机通安装在原烟气烟道上或者净烟气烟道上，目前大部分FGD工程把增压风机布置在GGH前的原烟气烟道上，习惯上称为干风机，因为该段的烟气是直接从锅炉来的高温干烟气，无酸性腐蚀及CL-腐蚀、对风机各部件的沾污程度也最小。 5.5烟气再热器（GGH） GGH提高了出口烟气温度，较大程度上保护了其后管道及烟囱免受腐蚀，但其本身却面临严重的腐蚀问题，目前对接触烟气的静态部件多采取玻璃鳞片树脂涂层保护。 5.6循环浆液泵 循环浆液泵所处的工况存在CL-腐蚀、酸腐蚀、以及严重的磨损腐蚀，目前较多使用的是衬里泵，衬里泵的叶轮仍采用耐腐蚀、耐磨损的特殊合金材料制造，普通碳钢泵壳基体采用内腔衬SiC陶瓷或橡胶。 5.7 浆液管路和阀门 WFGD系统中的浆液具有腐蚀性且固体含量高，所以对于浆液管路及阀门最基本的要求是耐腐蚀、耐磨损，目前管路多采用碳钢衬胶管道或玻璃钢管，阀门阀体多采用带耐腐蚀衬里的碳钢制造，阀板采用耐蚀和金。 5.8吸收塔 吸收塔是整个烟气脱硫系统的核心设备，腐蚀情况十分复杂，而且有些区域又存在严重磨损。在吸收塔烟气入口干湿界面区域由于腐蚀条件恶劣，目前多采用镍基合金衬里；在喷淋吸收区及浆液池底部磨损严重区域多采用耐磨型玻璃鳞片衬里或者内衬丁基橡胶；浆液喷淋管一般采用FRP制造； 除雾器通常采用改性PP材料， 对于存在震动或容易产生变形的部件一般采用衬胶或者衬玻璃鳞片同时玻璃丝布加强；其余区域通常采用耐腐蚀玻璃鳞片或橡胶防腐；浆液池搅拌器的搅拌轴及搅拌桨叶采用整体合金。 5.9烟囱 烟气对于烟囱的腐蚀主要是指烟气对钢制内筒及承重的混凝土外筒的低温露点腐蚀。为避免和减小腐蚀，通常采取以下措施： 1）．避免混凝土外筒与烟气接触。 2）．耐酸砖或耐酸钢内筒涂覆耐酸涂料。 3）．提高烟气温度，以避免露点腐蚀，GGH的设置、烟道或烟囱内筒外壁保温层的设置均是为了提高或保持烟气温度不至过低。 6 WFGD系统中几种典型防腐技术存在的问题及解决办法 6.1整体镍基合金或镍基合金薄板衬里 镍基合金已经被证明如果正确使用能够完全适应WFGD系统内的腐蚀工况，但如果对系统工况分析了解不够而造成合金种类选择不当、不良设计、焊接或加工质量存在缺陷都会影响合金性能，仍可能造成合金腐蚀，所以设计时一定要对系统内不同区域的工况进行仔细的分析，根据不同腐蚀条件可选用不同合金，既可以满足防腐蚀要求，又可以尽可能的降低成本。 关于镍基合金的选择使用、加工、焊接等方面的具体要求，在国际镍协会的资料上都有详细的介绍，另外其资料上还介绍了不同镍基合金在烟气脱硫系统中不同区域使用大量成功经验，给我们提供了很好的借鉴作用。 6.2玻璃鳞片衬里 国内外大量工程实践证明，乙烯基树脂玻璃鳞片材料是一种完全适用于FGD装置的防腐材料，但在具体的FGD项目中也出现了很多防腐失效的案例，具体有以下几种表现：不耐腐蚀、涂层附着力低、成片脱落与钢基体脱层、穿孔、涂层机械强度低等。这些失效情况的出现，原因是多方面的，涉及到工程设计、材料选择、施工、装置运行及维护等因素。首先在工程中选择技术过硬、质量稳定、产品可靠、有技术支撑能力的厂家是相当重要的；其次材料本身特性是一个基础保障，但如何运用高性能的衬里材料包括设计方案更是一个高要求技术性工作；另外施工质量的好坏很大程度上会决定防腐蚀工程的质量，在正确设计，合理选材的基础上，施工质量的好坏是决定防腐工程质量的关键。 国内外的有关FGD装置的设计要求及经验表明，若采用鳞片衬里结构，钢结构应具有足够的强度和刚度，防止鳞片产生震颤疲劳破坏；在设计中优化结构，使气流尽量平缓，防止支撑内件等结构产生抖动变形，导致焊接部位衬层开裂；为了更好的防止局部质量事故（例如脱层等）的蔓延和扩散，在一些部位采用膨胀节连接方式；对于宜产生振动的内部件，采取玻璃丝布加强等方式。 ７ 结语 本文借鉴国外脱硫公司在烟气脱硫工程中的成功经验，结合国内脱硫公司在烟气脱硫工程中的大量实践，针对WFGD系统内的不同腐蚀环境及其采取的防腐工艺、WFGD装置中典型的防腐技术及存在问题和解决办法、WFGD系统内典型设备的具体防腐方法等方面进行了详细的介绍。 参考文献： [1] 张华. 湿法FGD系统中的贴衬板技术[J].电力建设.2007(4) [2] 郭东明. 脱硫工程技术与设备[M].北京:化学工业出版社.2007 [3] 乔光辉 魏荭. 玻璃钢在烟气脱硫装置中的应用研究[J].纤维复合材料.2001，18(1) [4] 中国环境工程技术中心. 玻璃钢/复合材料在湿法烟气脱硫装置中应用的可行性研究[DB/OL]. http://cms./dqzl/jxsbzl/ [5] 刘俞铭等.火电厂湿法烟气脱硫新技术与FGD设备选型设计及典型实例剖析实用手册[M].中国电力电子出版社.2006 [6] 吴杨 吴凡. 玻璃鳞片衬里防腐材料在电厂烟气脱硫中的应用[J].清洗世界.2007(6) [7] 王天堂 陆士平. VEGF鳞片胶泥在烟气脱硫装置中的应用[J].中国环保产业.2002(1~2) [8] 赵舒超等. 燃煤电厂脱硫烟道聚脲防腐涂层设计与应用[J].上海涂料.2007.45(9) 第一作者简介： 张华 （1972-） 男 汉族 山东青岛人高级工程师 大学本科 中国华电工程（集团）有限公司环保部设备工程师，长期从事烟气脱硫系统设计工作。 |
|
|
