濕法脫硫煙囪防腐改造建議及改造實例

周業績

（山西瑞光熱電有限責任公司，山西晉中 030600）

0 引言

目前國內火電廠煙氣脫硫的工藝很多，石灰石—石膏濕法脫硫工藝是最常用的工藝之一[1]，但在脫硫系統投運后，煙囪的防腐仍存在不少問題。許多電廠的脫硫系統在運行1～2 a內就出現了煙囪防腐層脫落，甚至煙囪鋼內筒穿孔滲漏現象，嚴重影響了脫硫設施和機組的安全運行[2]。由于煙氣脫硫后煙囪腐蝕的調查和研究資料都較少，經驗也有限，國家和電力行業關于煙囪的現行設計標準中，均未對進行脫硫處理后的煙囪防腐設計做出具體規定，只是從煙氣的腐蝕性等級對煙囪的防腐設計進行了要求[3-7]。本文將結合實例介紹國內電廠煙囪出現的腐蝕問題和防腐改造方案，并著重介紹使用雜化結構類的改造案例。

1 濕法脫硫煙氣腐蝕機理

濕法脫硫處理后的煙氣，水分含量高，溫度較低，含有氟化氫、氯化物和亞硫酸，但酸液濃度低。設置煙氣-煙氣再熱器時，煙溫在80℃左右，不設煙氣-煙氣再熱器時，煙溫在50℃左右。根據環境溫度的不同，當煙氣溫度低于煙氣酸露點時，會產生凝結，結露生成的冷凝液主要為硫酸，同時還有氟化氫和氯化物以及硝酸等。其中，煙氣冷凝物中氟化氫和氯化物的存在將提高其對煙囪的腐蝕程度。另外，煙溫降低導致煙氣密度增大，煙囪的自抽吸能力降低，這樣使煙囪內壓力分布改變，造成正壓區范圍擴大，導致筒壁腐蝕穿孔。對于干、濕煙氣交替運行的煙囪，干煙氣煙溫高，煙囪自拔能力強，煙氣流速較高，煙囪處于負壓或者微正壓狀態運行；濕煙氣溫度較低，煙囪自拔能力弱，煙氣流速慢，結露的酸液滲透力強[8]。

2 耐酸鋼板選用中存在的問題

目前，大多數無煙氣-煙氣再熱器的濕法脫硫煙囪，設計院選型形式均為鋼內筒，內部防腐形式大多為泡沫玻璃磚、賓高德、防腐涂料、鈦鋼復合板、掛接鈦板等[9]，且大多數設計院都選用JNS耐酸鋼板作為鋼內筒的材質。JNS耐酸鋼板是采用Cu、Cr、Ti、Sb等復合微合金化技術生產的耐硫酸露點腐蝕專用鋼，由濟南鋼鐵股份有限公司于2006年研制成功。通過調研發現，濟南鋼鐵股份有限公司生產的JNS耐酸鋼板其成分和性能與上海第三鋼鐵廠生產的10CrMnCuTi鋼板類似，在研制生產期間沒有進行過針對電廠濕法脫硫煙囪應用條件的相關試驗。

在實際應用中，大多數電廠8～12 mm厚的JNS耐酸鋼板鋼內筒使用0.5～1 a便發生了腐蝕穿孔現象，腐蝕速率達8～16 mm/a。因此，JNS耐酸鋼板不能作為鋼內筒防腐的最后一道防線，其根本起不到很好的防腐作用，使用后不但增加了前期投資，還造成了誤解，認為耐酸鋼板可以抵御酸液的腐蝕，影響了最佳的改造時期。

3 幾種防腐方案選型分析

3.1 選用泡沫玻璃磚的改造方案

砌磚的施工工作量繁重，受人為因素的影響，監管難度大，一旦某一塊磚的施工出現問題將會慢慢發展到整體出現腐蝕穿孔，此方案如首次應用會減少煙囪鋼內筒截面積，造成煙氣流速提高、石膏雨形成量增大、煙囪整體承重增加，且施工工藝難度較大。多數使用泡沫玻璃磚出現腐蝕的煙囪都不再選用此方案。

3.2 選用賓高德內襯方案

美國賓高德防腐系統，采用賓高德系統底漆、賓高德系統膠黏劑、賓高德88號泡沫玻璃磚，這些材料均從美國海運進口，現場外籍監理全程指導。目前賓高德內襯方案在改造煙囪上尚無應用案例，如首次應用需要考慮煙囪通流面積減少、石膏雨形成量增加、對周圍環境的污染及對煙囪承載量的影響。賓高德內襯方案對使用國產泡沫磚的煙囪進行改造會有一定的效果。

3.3 選用雜化聚合結構方案

國內雜化聚合結構是吸取美國聚合結構層材料技術研發的一種雜化聚合結構層技術。目前，在國內應用此種防腐方式進行改造的煙囪已有多個，改造后運行情況良好。

3.4 選用鈦鋼復合板方案

國內在煙囪改造中選用此方案的發電廠不多，此方案受現場場地、原鋼內筒的拆除、工程造價、施工難度的影響比較大，目前只有鄂州發電廠、渭河發電廠改造中選用了此方案，改造后運行情況良好。

3.5 選用重防腐涂料的方案

選用薩維真、玻璃鱗片、OM涂料、重防腐涂料進行改造的方案很少，使用這些材料的新建煙囪大多出現了腐蝕穿孔問題，與其聯合體施工方式和施工質量有很大的關系，因此不建議改造煙囪使用此類方案。

4 改造案例

某電廠一期工程煙囪鋼內筒防腐改造項目為2臺爐合用1個套筒煙囪，鋼內筒直徑6.5 m（凈空），高205 m，標高 0～65 m為自立式，標高 65 m以上為懸吊式，標高135 m、197.5 m處設置2層懸吊平臺，標高138.4 m、68.4 m處設置2套膨脹節，鋼內筒外設保溫層。

鋼內筒使用JNS耐酸鋼+HF83—RHF重防腐涂料的防腐系統，機組投產后1 a即發現有防腐層吹出煙囪，煙囪筒壁及底部漏酸嚴重，多處筒壁都腐蝕殆盡。

4.1 防腐改造方案

經過各類方案對比、分析及到相關單位調研后，決定將鋼內筒修復后采用雜化聚合結構層防腐材料，此防腐材料由底涂層、雜化層、面涂層組成，煙囪標高20 m以下部分的防腐層總厚度為3.0 mm，20 m以上部分的防腐層總厚度為2.5 mm。

4.2 施工工序

鋼內筒修復前進行一次噴砂，查找腐蝕點，挖補修復后進行二次噴砂。防腐施工采用分段施工方法，標高0～65 m為第一個防腐段，標高65～135 m為第二個防腐段，標高135～205 m為第三個防腐段。每個防腐段底涂層、雜化層、面涂層整體一次做成成品。每道工序施工之前采用工業吸塵器對作業范圍進行全面吸塵處理，清除表面浮灰等雜質。

4.3 具體實施

2013年2月21日，施工單位開始第一次噴砂，除去原重防腐層材料，發現標高171 m和190 m南側附近內筒鋼板腐蝕非常嚴重，筒身2/3的面積出現腐蝕。為防止噴砂期間筒身變形，對筒身薄弱處用10號槽鋼進行加固處理。3月6日，筒身內部至積灰平臺之間噴砂工作結束，內筒鋼板已露出鋼基體顏色，腐蝕痕跡清晰可見。

3月7日，開始對筒身及腐蝕區域進行厚度測量，監督人員24 h全程跟蹤記錄，對減薄超過鋼板設計厚度1/4的區域進行標記。3月13日，厚度測量工作完成，共標記需挖補和貼補位置5 469處。3月14日，開始筒身挖補修復工作，至4月20日，筒身修復工作結束，共計使用36 t鋼板。4月21日，對筒身修復焊縫進行無損檢測，對發現的不合格焊縫立即進行整改處理。

施工期間，電廠設備部專業人員進行了全程跟蹤檢查和驗收，對挖補焊縫不合格處要求施工單位進行整改，整改合格后進行二次驗收，驗收合格方可進行二次噴砂工作。二次噴砂及防腐施工工作是煙囪防腐改造的重要階段，對施工單位的施工質量和工藝的控制應更為嚴格，為防止設備帶缺陷運行，質檢人員24 h全程跟蹤監督并錄像，嚴把質量關。

4月23日至6月15日，進行二次噴砂、防腐層施工工作。為防止噴砂后基體返銹，采用分段噴砂防腐的方案，噴砂一段驗收一段，驗收合格后才允許進行防腐施工。防腐層分為底層、雜化層、面層，為防止施工質量問題，每噴涂完一層都進行厚度測量和電火花試驗，防止厚度不均勻和存在漏點。

6月15日，全部分段項目施工結束，全部施工歷時117 d。6月25日，煙囪投入運行，對鋼內筒外部、筒首、膨脹節進行檢查，未發現泄漏。10月4日，機組雙機停運，進入煙囪入口煙道兩側檢查，筒壁、積灰平臺、隔煙墻等部位防腐層完好，未見脫落、開裂、鼓包等現象出現。

4.4 膨脹節改造

原膨脹節為法蘭壓板氟橡膠帶，內部嵌縫處膠泥已脫落，酸液已將法蘭腐蝕，改造后將膨脹節改為氟橡膠自密封膨脹節。

改造后煙囪已運行了7 a，每月均安排點檢人員對煙囪鋼內筒外部進行檢查，未發現腐蝕漏酸情況。在2015年和2017年2次雙機停運期間，搭設吊籃對煙囪內部防腐層進行檢查，未發現異常，煙囪整體運行情況良好。

5 結束語

每種防腐材料應用在煙囪防腐上都有成功和失敗的案例，三分材料七分施工，不應將防腐效果過多依賴在防腐材料上，即使選擇了一個好的材料，如果不嚴格控制施工工藝，最終防腐效果都難以保證。因此，施工前必須嚴格審核技術方案和驗收標準，施工過程中嚴格控制施工質量。