湿法脱硫烟囱防腐改造建议及改造实例

周业绩

（山西瑞光热电有限责任公司，山西晋中 030600）

0 引言

目前国内火电厂烟气脱硫的工艺很多，石灰石—石膏湿法脱硫工艺是最常用的工艺之一[1]，但在脱硫系统投运后，烟囱的防腐仍存在不少问题。许多电厂的脱硫系统在运行1～2 a内就出现了烟囱防腐层脱落，甚至烟囱钢内筒穿孔渗漏现象，严重影响了脱硫设施和机组的安全运行[2]。由于烟气脱硫后烟囱腐蚀的调查和研究资料都较少，经验也有限，国家和电力行业关于烟囱的现行设计标准中，均未对进行脱硫处理后的烟囱防腐设计做出具体规定，只是从烟气的腐蚀性等级对烟囱的防腐设计进行了要求[3-7]。本文将结合实例介绍国内电厂烟囱出现的腐蚀问题和防腐改造方案，并着重介绍使用杂化结构类的改造案例。

1 湿法脱硫烟气腐蚀机理

湿法脱硫处理后的烟气，水分含量高，温度较低，含有氟化氢、氯化物和亚硫酸，但酸液浓度低。设置烟气-烟气再热器时，烟温在80℃左右，不设烟气-烟气再热器时，烟温在50℃左右。根据环境温度的不同，当烟气温度低于烟气酸露点时，会产生凝结，结露生成的冷凝液主要为硫酸，同时还有氟化氢和氯化物以及硝酸等。其中，烟气冷凝物中氟化氢和氯化物的存在将提高其对烟囱的腐蚀程度。另外，烟温降低导致烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，这样使烟囱内压力分布改变，造成正压区范围扩大，导致筒壁腐蚀穿孔。对于干、湿烟气交替运行的烟囱，干烟气烟温高，烟囱自拔能力强，烟气流速较高，烟囱处于负压或者微正压状态运行；湿烟气温度较低，烟囱自拔能力弱，烟气流速慢，结露的酸液渗透力强[8]。

2 耐酸钢板选用中存在的问题

目前，大多数无烟气-烟气再热器的湿法脱硫烟囱，设计院选型形式均为钢内筒，内部防腐形式大多为泡沫玻璃砖、宾高德、防腐涂料、钛钢复合板、挂接钛板等[9]，且大多数设计院都选用JNS耐酸钢板作为钢内筒的材质。JNS耐酸钢板是采用Cu、Cr、Ti、Sb等复合微合金化技术生产的耐硫酸露点腐蚀专用钢，由济南钢铁股份有限公司于2006年研制成功。通过调研发现，济南钢铁股份有限公司生产的JNS耐酸钢板其成分和性能与上海第三钢铁厂生产的10CrMnCuTi钢板类似，在研制生产期间没有进行过针对电厂湿法脱硫烟囱应用条件的相关试验。

在实际应用中，大多数电厂8～12 mm厚的JNS耐酸钢板钢内筒使用0.5～1 a便发生了腐蚀穿孔现象，腐蚀速率达8～16 mm/a。因此，JNS耐酸钢板不能作为钢内筒防腐的最后一道防线，其根本起不到很好的防腐作用，使用后不但增加了前期投资，还造成了误解，认为耐酸钢板可以抵御酸液的腐蚀，影响了最佳的改造时期。

3 几种防腐方案选型分析

3.1 选用泡沫玻璃砖的改造方案

砌砖的施工工作量繁重，受人为因素的影响，监管难度大，一旦某一块砖的施工出现问题将会慢慢发展到整体出现腐蚀穿孔，此方案如首次应用会减少烟囱钢内筒截面积，造成烟气流速提高、石膏雨形成量增大、烟囱整体承重增加，且施工工艺难度较大。多数使用泡沫玻璃砖出现腐蚀的烟囱都不再选用此方案。

3.2 选用宾高德内衬方案

美国宾高德防腐系统，采用宾高德系统底漆、宾高德系统胶黏剂、宾高德88号泡沫玻璃砖，这些材料均从美国海运进口，现场外籍监理全程指导。目前宾高德内衬方案在改造烟囱上尚无应用案例，如首次应用需要考虑烟囱通流面积减少、石膏雨形成量增加、对周围环境的污染及对烟囱承载量的影响。宾高德内衬方案对使用国产泡沫砖的烟囱进行改造会有一定的效果。

3.3 选用杂化聚合结构方案

国内杂化聚合结构是吸取美国聚合结构层材料技术研发的一种杂化聚合结构层技术。目前，在国内应用此种防腐方式进行改造的烟囱已有多个，改造后运行情况良好。

3.4 选用钛钢复合板方案

国内在烟囱改造中选用此方案的发电厂不多，此方案受现场场地、原钢内筒的拆除、工程造价、施工难度的影响比较大，目前只有鄂州发电厂、渭河发电厂改造中选用了此方案，改造后运行情况良好。

3.5 选用重防腐涂料的方案

选用萨维真、玻璃鳞片、OM涂料、重防腐涂料进行改造的方案很少，使用这些材料的新建烟囱大多出现了腐蚀穿孔问题，与其联合体施工方式和施工质量有很大的关系，因此不建议改造烟囱使用此类方案。

4 改造案例

某电厂一期工程烟囱钢内筒防腐改造项目为2台炉合用1个套筒烟囱，钢内筒直径6.5 m（净空），高205 m，标高 0～65 m为自立式，标高 65 m以上为悬吊式，标高135 m、197.5 m处设置2层悬吊平台，标高138.4 m、68.4 m处设置2套膨胀节，钢内筒外设保温层。

钢内筒使用JNS耐酸钢+HF83—RHF重防腐涂料的防腐系统，机组投产后1 a即发现有防腐层吹出烟囱，烟囱筒壁及底部漏酸严重，多处筒壁都腐蚀殆尽。

4.1 防腐改造方案

经过各类方案对比、分析及到相关单位调研后，决定将钢内筒修复后采用杂化聚合结构层防腐材料，此防腐材料由底涂层、杂化层、面涂层组成，烟囱标高20 m以下部分的防腐层总厚度为3.0 mm，20 m以上部分的防腐层总厚度为2.5 mm。

4.2 施工工序

钢内筒修复前进行一次喷砂，查找腐蚀点，挖补修复后进行二次喷砂。防腐施工采用分段施工方法，标高0～65 m为第一个防腐段，标高65～135 m为第二个防腐段，标高135～205 m为第三个防腐段。每个防腐段底涂层、杂化层、面涂层整体一次做成成品。每道工序施工之前采用工业吸尘器对作业范围进行全面吸尘处理，清除表面浮灰等杂质。

4.3 具体实施

2013年2月21日，施工单位开始第一次喷砂，除去原重防腐层材料，发现标高171 m和190 m南侧附近内筒钢板腐蚀非常严重，筒身2/3的面积出现腐蚀。为防止喷砂期间筒身变形，对筒身薄弱处用10号槽钢进行加固处理。3月6日，筒身内部至积灰平台之间喷砂工作结束，内筒钢板已露出钢基体颜色，腐蚀痕迹清晰可见。

3月7日，开始对筒身及腐蚀区域进行厚度测量，监督人员24 h全程跟踪记录，对减薄超过钢板设计厚度1/4的区域进行标记。3月13日，厚度测量工作完成，共标记需挖补和贴补位置5 469处。3月14日，开始筒身挖补修复工作，至4月20日，筒身修复工作结束，共计使用36 t钢板。4月21日，对筒身修复焊缝进行无损检测，对发现的不合格焊缝立即进行整改处理。

施工期间，电厂设备部专业人员进行了全程跟踪检查和验收，对挖补焊缝不合格处要求施工单位进行整改，整改合格后进行二次验收，验收合格方可进行二次喷砂工作。二次喷砂及防腐施工工作是烟囱防腐改造的重要阶段，对施工单位的施工质量和工艺的控制应更为严格，为防止设备带缺陷运行，质检人员24 h全程跟踪监督并录像，严把质量关。

4月23日至6月15日，进行二次喷砂、防腐层施工工作。为防止喷砂后基体返锈，采用分段喷砂防腐的方案，喷砂一段验收一段，验收合格后才允许进行防腐施工。防腐层分为底层、杂化层、面层，为防止施工质量问题，每喷涂完一层都进行厚度测量和电火花试验，防止厚度不均匀和存在漏点。

6月15日，全部分段项目施工结束，全部施工历时117 d。6月25日，烟囱投入运行，对钢内筒外部、筒首、膨胀节进行检查，未发现泄漏。10月4日，机组双机停运，进入烟囱入口烟道两侧检查，筒壁、积灰平台、隔烟墙等部位防腐层完好，未见脱落、开裂、鼓包等现象出现。

4.4 膨胀节改造

原膨胀节为法兰压板氟橡胶带，内部嵌缝处胶泥已脱落，酸液已将法兰腐蚀，改造后将膨胀节改为氟橡胶自密封膨胀节。

改造后烟囱已运行了7 a，每月均安排点检人员对烟囱钢内筒外部进行检查，未发现腐蚀漏酸情况。在2015年和2017年2次双机停运期间，搭设吊篮对烟囱内部防腐层进行检查，未发现异常，烟囱整体运行情况良好。

5 结束语

每种防腐材料应用在烟囱防腐上都有成功和失败的案例，三分材料七分施工，不应将防腐效果过多依赖在防腐材料上，即使选择了一个好的材料，如果不严格控制施工工艺，最终防腐效果都难以保证。因此，施工前必须严格审核技术方案和验收标准，施工过程中严格控制施工质量。