脱硫改造中的烟囱内衬防腐材料特性及选择

卢士强

摘 要：烟囱脱硫改造后，内部的腐蚀情况会非常严重，本文介绍了脱硫该着的集中防腐内衬材料，并对这些材料的优缺点进行了分析，并根据不同的经济的条件和运行条件来选择不同的防腐材料。

关键词：烟囱内衬；防腐材料；选择

全球最大的环境问题主要是大量二氧化硫的排放，国家正逐渐加强与实施这方面的政策，在这之前必须对锅炉采取相应的控制手段。现阶段新建的电厂多数已配备烟气脱硫系统，然而早起的燃煤电厂多数都没有配备脱硫系统。因此对烟囱进行脱硫改造，脱硫改造后的烟囱内衬防腐材料的选择较多，比如钛钢复合板、镍合金、泡沫玻璃砖（进口和国产）、FRP玻璃钢、烟囱防腐涂料、玻化陶瓷砖、耐酸耐热整体浇筑料等，这些材料各有其优缺点，在工程应用中应结合脱硫工艺（是否设置GGH）、运行工况（是否设置旁路烟道）等实际情况选定，其材料应满足脱硫烟囱的安全运行条件。满足先阶段复杂工况的运行条件，满足业主的经济考虑。

1 脱硫改造后烟气的腐蚀性

经过脱硫改造的烟囱，进入烟囱内的烟气有以下特点：烟气的湿度较大，且水分含量高；烟气中的氯化物及亚硫酸和氟化物都是属于强腐蚀性物质对烟囱的内筒的腐蚀性较强；烟气的温度一般在80°C左右，比较低，如果没有烟气热交换器，烟气的温度只有45°C；烟气中的硫酸浓度比较低，在设计中我们应该知道低浓度的酸溶液比高浓度的酸溶液的腐蚀性强，在40～80°C时的低浓度酸液很容易在内壁结雾，形成更强的腐蚀性，对结构材料的腐蚀速度比其他温度高出无数倍。

2 烟囱内衬防腐材料的类型及特性

2.1 合金类

合金钢是一种防腐性能很好的材料，主要类型有：镍基耐蚀合金板（C-276）和钛合金板（TiCr2）。钛板 （TiCr2），钛是一种很耐腐蚀的材料，主要是因为钛的表面容易形成稳定的钝化膜，钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成，特性是属于比较稳定，在被破坏后可以瞬间再修补。因此，钛在氧化性介质中和具有酸性、碱性、中性盐水溶液中具有很好的稳定性，比现在的其它有色金属和不锈钢的腐蚀性都好；镍基耐蚀合金板，C-276 合金是一种含钨的镍 - 铬 - 钼合金，其硅、碳的含量极低，在还原性和氧化性状态下，对具有腐蚀性的介质具有优异的耐腐蚀性，出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀，钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。

合金类的材料价格比其他的材料价格都偏高，尤其是近年来来国内镍价的上涨，导致合金材料的成本也增加，使镍基耐蚀合金板在脱硫烟囱中的应用成本加大，影响了它的应用。镍基合金比钛板价格稍高，高出的部分超出了一般企业的成本控制承受范围内。

虽然钛合金的防腐性比较出色，但是它的防腐性主要是在静态酸环境形成的钝化膜的保护，如果酸呈现流动，表面的钝化膜会被破坏掉，如果不及时修复被破坏的介质将会导致钛的腐蚀速度比钢还大。钛合金如果含有杂质，会影响其物理、化学性质及腐蚀性，使钛晶格发生畸变，影响钛的各种性质，而致密的金属钛在自然界中特性是相当稳定的。常温中的钛只能与少数几种物质发生反应，如果温度升高，会与许多物质发生反应，从而产生腐蚀。

2.2 贴面砖内衬类

发泡玻璃砖自重轻，像海绵一样，具有保温和耐腐蚀的性能，且轻，可以使原来的烟囱的保温层结构和内衬合二为一，省去了排烟内筒外绝热保温层，可以直接将专用的粘合材料粘合烟囱内筒内侧表面，阻断了玻璃砖间的缝隙勾缝的烟气对烟囱内衬结构的腐蚀。另外的一个特性就是导热率低，密闭性好，热变形小，对高温的耐热性好可以在204°C一下承受。对具有腐蚀性的烟气包括含有氯化物的废气冷凝液腐蚀有较强的耐酸性，寿命保证期为20年。在烟道的内表面和烟囱上的应用比较多。

发泡耐酸玻璃砖主要分为国产玻璃砖和宾高德转两种。

国产玻璃砖的主要原料为碎玻璃，通过加入外掺剂、发泡剂，高温发泡成型制成的一种轻质多孔玻璃材料。国产玻璃砖具有抗酸耐碱的特性主要由于多孔的结构，这种结构使凝结水和气体都不能渗透，它具有容重低、不吸水、不变形导热系数小、不燃烧、不透气等特点，还可粘接、可锯割特点。在应用上综合成本，性能稳定。

宾高德玻璃砖（进口）。宾高德玻璃砖内衬以低膨胀硅酸硼玻璃为主要材料，除氢氟酸以外的各种酸类都能抵御其腐蚀，而且抗渗透性能对凝结水和气体强。由于它的隔热性能强和较轻的自重，在国外电厂烟囱改造防腐应用多，目前我国也开始采用。

3 烟囱内衬防腐材料的选择

烟囱内筒选择一个合适的内衬，必须考虑以下几方面的因素：（1）技术可行性，满足复杂化学环境下的防腐要求；（2）经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低；（3）施工条件好，质量控制方便；（4）运行维护费用低，并且方便检修。

需注意的是，用材的选择不仅应考虑初期成本，还应综合考虑装置的可靠运行周期（即大修周期）和总使用寿命等相关问题。

欧美等发达国家电厂烟气脱硫开始的时间比较早，根据国内外的经验，目前湿法脱硫后的烟囱内筒内衬防腐主要有因类形式：（1）采用耐酸腐蚀的金属合金薄板作内衬，内衬材料包括镍合金板（C-267、C-22）、钛板（TiCr2）等。（2）采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴，隔绝烟气和内筒接触，如发泡耐酸玻璃砖内衬。（3）第三天采用耐酸、耐热、隔热保温；隔绝烟气和钢内筒接触，使用喷涂方式内衬安装，如VP烟囱内衬。

4 结语

脱硫烟囱的设计在我国刚刚起步，运行时间还不是很长，大部分只能借鉴外国经验，脱硫改造中的烟气温度较低湿度大，比脱硫前的腐蚀性更强。脱硫改造的烟囱应根据烟气腐蚀性强度来考虑烟囱结构进行防腐处理。

参考文献

[1] 林卫丽，吴慎将，王志刚.火力发电厂烟气脱硫后烟囱的腐蚀防护现状及建议[J].煤炭技术，2011（05）.

[2] 韩伟.烟气脱硫改造后烟囱的安全性及其防腐[J].电力安全技术， 2010（08）.