烟囱防腐材料与湿法脱硫讨论分析.docx

1、烟囱防腐材料与湿法脱硫讨论分析六单元烟囱防腐材料与湿法脱硫讨论分析编 写： 张 琪 分析人员： 焦健俊 李志峰 张琪 相关班组 日 期： 2011年7月8日一、设备概况1、烟囱概况六单元烟囱为河北马头发电有限责任公司“上大压小”（2X300MW）供热工程175m /8.5m套筒式钢筋混凝土烟囱，内筒为钢内筒，钢内筒出口直径为6m，不包括内壁玻化砖和防腐材料，钢结构圆筒内直径为6.1m，从0m-180m等直径，顶标高为180m；外筒为钢筋混凝土结构，混凝土外筒高175米，出口处直径为8.5m，0m处直径为17.1m。钢内筒位于混凝土筒正中，内径为6.1m，高度180m，钢内筒筒体材料采用Q235

2、B热轧钢板，壁厚分别为t=20（0-85m），t=18（85-130m），t=16（130-150m），t=14（150-173.5m），t=12（173.5-180m）。顶部173.5-180m钢内筒外保温后为t=4.5mm厚的不锈钢板，顶帽为钛-钢复合板，钢内烟道和导流板材料采用Q235B耐硫酸露点腐蚀钢板。内筒内侧、烟道内壁及其他直接与烟气接触的部分粘贴50mm厚泡沫玻化砖。内筒外侧门及附件严格除锈后刷高温防腐涂料，底漆两遍，面漆三遍，总厚度不小于150m，其它外露铁件除锈后刷氟碳防腐涂料，底漆厚60m，中间漆厚60m，面漆厚70m，焊缝处面漆四道，颜色为银灰色；保温采用=50mm和=2

3、5mm的超细玻化棉毡。在外筒内壁与内筒之间分别在20m、25m、30m，设置三层拉紧装置，0m-173.5m有7层平台，标高分别为35m、60 m、85 m、110 m、130 m、150 m、173.5 m，拉紧装置材料为不锈钢，钢内筒与基础用24条M36的地脚螺栓连接。烟囱于2008年3月15日开工，2009年12月20日竣工。2、脱硫设备概况烟气脱硫装置采用奥地利能源及环境股份公司的石灰石石膏湿法脱硫工艺，由中国大唐集团科技工程有限公司设计。没有设置烟气换热器（GGH）。烟气正常运行温度为50。烟气腐蚀等级为强腐蚀性，烟气腐蚀的类型包括硫酸、氯酸、盐酸、硝酸、氯化氢等当脱硫系统停运时，旁

4、路挡板开启，锅炉排出的高温烟气直接进入防腐改造后的烟囱排放，最高温度可达160甚至略高。#9炉脱硫装置于2010年1月投入运行，10炉脱硫装置于2010年4月投入运行。3、设备现状运行初期，曾发生玻化砖碎片飘落至附近村庄现象，对此我公司高度重视，在2010年9、10号烟囱防腐及砖烟道接缝治理可行性研究报告即已提及此问题，并计划进行研究治理。2011年6月27日，再次出现大量玻化砖从烟囱口飘落，经搜集统计，脱落面积约3平方米。二、脱硫烟气的特点和腐蚀性 湿法脱硫工艺对烟气中的SO2脱除效率很高，但对造成烟气腐蚀主要成分的SO3脱除效率不高，约20%左右。因此，烟气脱硫后，对烟囱的腐蚀隐患并未消除

5、，相反脱硫后的烟气环境（低温、高湿、冷凝结露和正压状态等）会使腐蚀状况进一步加剧。对烟气湿法脱硫、且不设置烟气加热系统GGH 的状况，由于排放的烟气温度低于冷凝结露温度， 烟气冷凝结露状态突出，烟囱内的腐蚀环境复杂恶劣，腐蚀情况更加严重，带来的影响则是烟囱运行检修周期将会变短，检修维护、甚至补修修复的工程量将会增大，烟囱的安全运行面临较大的渗漏腐蚀问题。国际工业烟囱协会在其发布的标准中对脱硫后的烟气腐蚀性能作了如下说明：(1)烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度，在20和1个标准大气压下，氟化氢、氯元素和氯化氢的重量浓度超过0.025%、0.1%和0.1%时，腐蚀等级（化学荷载）

6、为高级。(2)处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条件通常被视为高腐蚀等级（化学荷载）。(3)含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级（化学荷载）按SO3的含量值确定；凝结过程中SO3离子与水蒸气结合成为硫酸，对烟囱进行腐蚀。(4) 亚硫酸的露点温度取决于烟气中SO3浓度，一般约为65，稍高于水的露点。燃煤中如含有污染，则在同样的温度下还会有像盐酸、硝酸等其它酸液。 (5)尽管在烟气脱硫效应（FGD）过程中已除去了大部分的氧化硫，但在净化装置下游，随着氧化硫含量的减少，烟气的湿度会增大，且温度会降低，当温度低于80时，烟气浓缩成酸液。另外净化后的烟气中还含有氯化物。 (6)烟气中的氯离子遇到水蒸汽便形成氯

7、酸，它的化合温度约为60，当低于氯酸露点温度时，就会产生严重的腐蚀，即使是氯化物很少也会造成严重腐蚀。按照“国际工业烟囱协会（CICIND）”的设计标准要求，燃煤电厂排出的烟气虽然在脱硫过程中能除去大部分的氧化硫，但经脱硫后，烟气湿度增大，温度降低，使烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加，其烟气通常被视为“高”化学腐蚀等级，即强腐蚀性烟气等级，因而烟囱应按强腐蚀性烟气等级来考虑烟囱结构的安全性设计。据北仑电厂的测试结果表明，湿法脱硫后，当脱硫效率达到理论设计值95%时，烟囱内壁的酸性冷凝液的ph值为1.9-2.2，属于强酸性状态。此时湿烟气对q235a钢的腐蚀速率高达159.54mm/年-20

8、0.00mm/年；烟囱钢内筒外表面酸液流淌腐蚀状况烟囱钢内筒内表面渗漏腐蚀破损状况烟囱内部爬梯的渗漏腐蚀流淌状况钢内筒外表面腐蚀孔初始状况三、我公司防腐材料及工艺1、粘接剂底层涂料为：TDN 特种底层涂料；2、粘接剂为 TDN-300 型特种胶粘剂。3、泡沫玻化砖，其生产厂家为天津电能科技有限公司。通过查询厂家网站产品性能，可知它是以碎玻璃为主要原料，加入发泡剂和外掺剂，高温发泡成型制成的一种轻质多孔玻璃材料。发泡玻璃砖内部形成独立的封闭为小气孔结构。玻化砖规格：150mm230mm50mm 体积密度：350Kg/m3 导热系数：0.19W/（m.K）体积吸水率：1.0% 抗压强度：3.5MP

9、a（110C5C24h）耐酸性：0.95（常温浸40%硫酸30天）耐热性：0.95（250C4h）耐水性：0.90（常温浸水30天）4、钢内筒玻化砖施工工艺1) 烟囱钢内筒内壁采用吊篮提升自下而上粘贴泡沫玻化砖，粘贴前钢内筒内壁喷砂除锈，玻化砖表面无其他防腐材料。2) 泡沫玻化砖施工工艺（摘录）：选砖（切割）刮底胶衬泡沫玻化砖检查修理质量检查竣工验收。底层涂料干燥后，方可刮底胶。底胶的配制应按材料说明书进行配制，根据实际情况调整其配比，一次配料不宜过多，应在规定的时间内用完。泡沫玻化砖上的粘结剂涂抹后与涂在衬基表面的粘结剂完全紧密粘结是十分重要的，在泡沫玻化砖与衬基表面之间不应有空隙。如：焊缝

10、凸出部位衬砖时，可将砖的背面根据焊缝凸出的高度修整配合面，然后涂满粘结剂进行粘结，侧面和背面必须满缝。不得安装有通孔、裂纹、缺角或有其他缺陷的泡沫玻化砖。3) 泡沫玻化砖粘贴技术要求及质量检查（摘录）：施工相对湿度不宜大于80%。施工环境应有良好的通风，操作区应与火源隔离，泡沫玻化砖的堆放应整齐，不得存放在低洼的地方，并搭设防雨棚。配制底漆、底胶及胶粘剂的容器及工具应清洁、干燥，配制粘结剂应根据施工用量配制，并在3小时内用完。施工过程中如发现凝固结块等现象时，不得继续使用。泡沫玻化砖结合层及砖缝之间应饱满密实，粘结牢固，不得有疏松、裂纹和固化不完全现象。砖缝表面平整，色泽均匀。砖缝宽度符合设计

11、规定。四、我国烟囱防腐工程实际使用情况及问题1、中国电力工程顾问在2009年8月20日召开的火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会议纪要关于国产玻化砖的情况说明国内某公司发泡玻璃砖样品温变炸裂状况国内某烟气脱硫改造烟囱发泡玻璃砖温变炸裂状况2、中国电力工程顾问在2009年8月20日召开的火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会议纪要关于脱硫烟囱防腐工程现有问题的原因国产玻璃砖脱落及钢内筒破损状况国产玻璃砖脱落及钢内筒破损状况湖南某工程玻璃砖受烟气气流冲刷磨损状况五、结合我公司烟囱防腐工程实际使用情况及问题进行分析1、我公司均使用的国产玻化砖及硅树脂胶，目前国产玻化砖在质量上还很不过关，使用在脱硫烟囱防腐中存

12、在很多问题，如我公司使用的玻化砖就是国产天津电能发泡玻璃砖，它是以碎玻璃为主要原料，加入发泡剂和外掺剂，高温发泡成型制成的一种轻质多孔玻璃材料。它不适用于运行工况下温度的交替变化，易开裂、冲刷和脱落。我公司烟囱运行初期，曾发生玻化砖碎片飘落至附近村庄现象，2011年6月27日，再次出现大量玻化砖从烟囱口飘落，经搜集统计，脱落面积约3平方米。并经初步推断玻化砖脱落的部位为烟囱钢内筒内壁。注：详见9号、10号炉烟囱防腐材料脱落情况汇报所以，我公司防腐材料本身的质量不能满足脱硫后烟气的使用环境的要求。2、施工质量没有满足相关设计、施工和验收规范。设计要求上提及了钢内筒表面除锈，对除锈后下一步工艺未作

13、说明。施工单位虽然在工艺要求中提及了“底层涂料干燥后，方可刮底胶”。但专用胶粘剂与底漆粘结面有相当大的部分十分光滑，只有部分胶粘剂表面带有薄薄的底漆，这说明了底漆与专用胶粘剂的粘结强度小、底漆与胶粘剂十分光滑的部分可能根本就是没有粘结局部脱落的玻化砖防腐层粘接胶状况（背面及侧缝局部有胶、施工工艺太差）六、结论综上所述，我公司使用的防腐材料本身的质量及施工工艺均不能满足脱硫后烟气环境的要求。现已出现烟囱内壁局部玻化砖脱落的严重问题，建议9号、10号炉同时停运对烟囱钢内筒、人字形过度烟道进行检查，确认玻化砖脱落具体部位及腐蚀情况。按照钢烟囱内壁玻化砖脱落考虑，通过专家论证会的方式组织设计单位、施工

14、厂家、防腐材料制造单位、权威专家对我公司目前烟囱使用的防腐材料、制定的施工工艺、施工质量进行论证，提前确定最终烟囱防腐修复方案。针对前期工作中对玻化砖防腐的调查情况，为避免局部修复后仍存在防腐层损坏、威胁钢烟囱安全运行，建议采取彻底拆除现有防腐层，选用进口防腐材料重新防腐的方式。参考文献：1 火力电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会议纪要.上海：中国电力工程顾问集团公司，20092 烟囱防腐防渗方案设计建议(电力土建结构分专委会2010年年会介绍材料20100824)3 火力发电厂烟囱防腐存在的问题及建议.张大厚 中冶集团建筑研究总院4 天津电能内衬系统组成与说明5 烟囱结构型式及排烟筒防渗防腐蚀方案专题论证报告.西安：中国电力工程顾问集团西北电力设计院. 2010年08月6湿法烟气脱硫机组烟囱防腐技术探讨. 石家庄市：杨杰 宋晓红 河北省电力研究院 7 大唐河北马头热电分公司9号、10号炉烟囱防腐材料脱落情况汇报.李志锋