一种燃煤电厂湿式烟囱防腐方案的应用

0 引言

某热电厂燃煤锅炉烟囱于2009年建成投运，该烟囱高210m，设计出口内径5.34m，外壁标高70.0m、103.0m及203.0m位置各设有一处信号平台。其筒身为单筒钢筋混凝土结构，内挑混凝土牛腿支撑混合砂浆砌筑，内壁采用玻化砖隔热及防腐。烟气脱硫装置采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，吸收塔出口净烟气段未安装GGH(Gas Gas Heater, 烟气加热器)，进入烟囱的烟气温度通常在40∼50℃，导致烟囱内壁有严重的结露现象。由于技术人员缺乏对湿法脱硫后烟囱运行工况的认识，防腐方案选择不合理，烟囱筒体出现了腐蚀穿孔泄漏酸液的现象。因此，深入分析湿式烟囱的腐蚀原因，寻求可靠的防腐技术，只有采用合理的防腐工艺及方案，才能从根本上消除烟囱腐蚀的问题。

1 烟囱腐蚀的特点及影响因素

1.1 特点

在烟气脱硫系统正常运行的情况下，湿烟囱的排烟温度变化幅度并不大，未加GGH系统的烟囱排烟温度一般在50℃左右，在这个温度条件下容易发生酸结露，导致烟囱内壁腐蚀。由于烟温低、湿气大，降低了烟气的抬升速度，烟气排放减慢，造成烟囱正压区域扩大，有利于酸液侵入烟囱的混凝土层，加剧对烟囱的腐蚀。

1.2 影响因素

1.2.1 烟气成分与露点

烟气成分和烟气露点是湿烟囱腐蚀的主要因素，并且烟气成分直接影响烟气露点。在湿烟囱的运行环境下，烟气中SO2、SO3、HCl、HF等酸性气体的含量越高，腐蚀性越强。这是因为酸性气体含量高，一方面会提高烟气的露点、而使烟气易于结露，提供电化学腐蚀所需的电解质；另一方面，酸性气体含量高会使烟囱冷凝液的pH值降低、增强腐蚀性。此外，烟气水蒸汽分压升高，也会提高烟气的露点。

1.2.2 烟气温度

根据《湿烟囱设计导则》，湿法烟气脱硫装置未加GGH系统的烟气腐蚀性为强腐蚀。相关研究表明，湿法脱硫工艺产生的烟气湿度很大，烟温低，烟气很容易结露。这些腐蚀性物质溶解于冷凝液中形成pH值为1~3的酸性液体，浸透至混凝土层后会对烟囱内壁极易造成低温酸性腐蚀。

2 防腐方案

2.1 防腐工艺分析

该热电厂烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，鉴于该工艺产生的腐蚀性介质对烟囱具有较强的腐蚀性，下面简单介绍3种烟囱防腐工艺：

钛合金板防腐：钛具有良好的耐卤化物腐蚀特性，耐氧化腐蚀性能特别强。钛合金板防腐工艺简单，使用寿命长，但价格昂贵。

杂化聚合材料防腐工艺：杂化聚合材料适合于低温(50℃或更低)腐蚀环境，在干烟气(160℃)环境也具有较强的抗腐蚀性能。

“砖胶复合体系”防腐工艺：该工艺具有良好的均匀隔热功能和防腐性能，并且能很好地收集烟气夹带的液滴，避免造成“石膏雨”对环境的污染。

2.2 砖胶防腐方案的特点

石灰石湿式脱硫烟囱砖胶防腐方案采取有机材料与无机材料互相结合的方式，构造一个完整统一的防腐体系。以有机的弹、柔性材料构成完整密封的耐酸、耐温、防渗隔离层，以无机材料构成牢固可靠的绝热保温、耐磨、抗冲击保护层，提升烟囱抗腐蚀性，降低脱硫烟囱运行的安全风险，并提高其使用寿命。

2.3 方案的实施

本防腐方案采用了硅宝1077弹性防腐材料。该材料具有优异的耐酸碱腐蚀性能，对混凝土、钢板、耐酸砖及轻质玻化陶瓷砖均具有良好的粘接性，可有效阻隔酸气及冷凝酸液对烟囱的渗透，防止酸液对烟囱各部件造成腐蚀。

2.3.1 基体喷砂及修复

对烟囱基体采用喷砂机自上而下进行喷砂清理，作业过程中采用铁丝或卡箍将喷砂管固定在吊篮上，随吊篮升降。喷砂时重点对基体上残留的胶体、砖体等进行清除，确保无任何残留。烟囱基体腐蚀粉化后，留有凹坑的地方先用铲刀将其清理干净，然后采用环氧耐酸砂浆进行修补，以保持烟囱表面平整度。

2.3.2 封闭底漆涂刷

配制底涂的容器及工具应清洁、干燥，配制比例为10:1+(5%∼15%)的稀释剂，即：1桶A组分(20kg)加1桶B组分(2kg)加约3∼4kg的稀释剂，并在1小时内用完。底涂的干膜厚度控制在60∼80 μm，每平方米用量约0.4kg。

2.3.3 砖胶作业

底胶与陶瓷玻化砖粘贴：在基体上涂抹1077弹性胶（简称底胶）2~3mm，然后再将陶瓷玻化砖贴在1077弹性胶上。

面胶涂刷：在玻化陶瓷砖外表面涂刷1077弹性胶（简称面胶）3mm。

2.3.4 牛腿部位防腐施工

将牛腿部位滴水板拆除清理干净，对牛腿处砖砌体不规则和不密实地方用速凝加固修补砂浆进行修补加固找坡，坡度不小于3%。

先用封闭底涂打底，一方面起到一定的防腐作用，另一方面有利于防腐材料与基体的粘接性。

刮抹弹性体防腐材料粘贴双层玻璃丝布：弹性体防腐材料+玻璃丝布+弹性体防腐材料+玻璃丝布（阴角上下翻边）+弹性体防腐材料（阴角上下翻边）。

3mm弹性体防腐材料+50mm厚玻化陶瓷砖。

2mm弹性体防腐材料面胶。

2.3.5 烟囱与烟道接缝施工

在烟囱与烟道接口接缝的目的是抗震、防沉降及伸缩的作用。采用弹性体材料粘接双层玻璃丝布和四氟布，确保接缝处的防腐及防渗处理。

2.3.6 积灰平台及排水处理

采用揉挤法粘贴轻质玻化陶瓷砖，以平台为中心向外形成梯度，起到导流作用；最后在整个积灰平台轻质玻化陶瓷砖表面全部刮抹一层2mm厚弹性体防腐材料。

2.3.7 烟囱顶口防腐

烟囱顶口位置较特殊，暴露在空气中，因此防腐比较严重。通常顶口防腐采用向烟囱内壁倾斜的斜坡施工方式，便于雨水流动，保持烟囱顶口干燥，避免顶口积水进入烟囱砖胶防腐体系。

3 防腐后运行情况

该热电厂烟气脱硫烟囱防腐改造于2021年10月完成，至今该烟气脱硫烟囱已经连续运行了2年的时间。通过无人机对烟囱外表面进行检查并拍照，从采集的图片分析，烟囱表面未发现任何异常现象。机组停运后，工作人员进入烟囱内部对防腐面层开展了全面检查，结果表明烟囱内壁防腐层保持完好，1077弹性体防腐胶富有弹性，无裂纹、无脱落；重要部位的防腐层完好无损，未发现开裂、位移、形变等异常现象，充分证明以上防腐工艺与施工方案适合湿式烟气脱硫烟囱的使用工况。

4 结束语

我国大部分燃煤热电企业采用了石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术，当前国内湿式烟囱防腐技术比较成熟，防腐方案较多，热电企业可以根据自身的工艺特点进行参考选择使用。经实践证明，本文采用的“砖胶复合体系”防腐工艺是可行的，很好地解决了烟囱腐蚀问题，并且在湿法烟气脱硫烟囱防腐方案的探索中取得了满意的效果，为类似烟囱的防腐提供了参考。