火电厂烟囱腐蚀机理及内部耐腐蚀材料的选择

郭玉龙

【摘 要】在火力发电中，燃煤产生的烟气中存在很多的SO3，这些SO3会降低烟气中的酸露点，导致电厂烟囱中的水蒸气和燃煤产生的SO3结合形成具有腐蚀性质的硫酸蒸汽，硫酸蒸汽遇冷凝结下来之后会对混凝土和烟囱产生低温腐蚀。通过对电厂烟囱遭受腐蚀的原理进行研究，以此来选择出适合的耐腐蚀材料，提高电厂运行的安全性。

【Abstract】In thermal power plants， coal-fired flue gas includes a lot of SO3， these SO3 will reduce acid dew point of flue gas， and cause corrosive sulfuric acid vapor， which is formed by combination of the water vapour and the SO3 ，and the SO3 is from the coal-fired gas in power plant chimney. This sulfuric acid vapor will erosion the concrete and chimney when it has cooled down. Paper analyzes the principle of chimney corrosion in thermal power plant， based on this research ， we select a suitable corrosion-resistant material to improve the operation safety of thermal power plant.

【關键词】电厂；烟囱；腐蚀机理；耐腐蚀材料

【Keywords】power plant ； chimney ； corrosion mechanism； corrosion-resistant material

【中图分类号】TU398.2 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0146-02

1 引言

电厂烟囱受到腐蚀的最主要的原因就是燃煤产生的含硫等烟气对烟囱造成的液态腐蚀。所以电厂要想解决烟囱受到腐蚀的问题，首先要对烟气腐蚀的机理进行研究，从而选择出耐腐蚀的烟囱内壁材料，减少因为烟囱腐蚀而产生的安全隐患和财产损失。

2 电厂烟囱受腐蚀的机理

电厂烟囱在运行的时候受到的腐蚀受到多种因素的影响，其中最主要的原因就是电厂在燃煤发电的时候产生带有SO3的烟气。①当电厂不能够在烟气排放前进行脱硫处理，加上排放的烟气温度达到了100℃以上，所以烟囱的内壁会比较干燥，带有SO3的烟气会对烟囱内壁产生很低程度的腐蚀。②有的电厂会使用湿法脱硫的技术来解决电厂燃煤生成烟气中的SO3成分，但是这种情况下就会造成烟气的温度下降到50℃至80℃左右，这时烟气中的水蒸气会和残留的SO3结合形成硫酸蒸汽，而且较低的温度很容易就产生结露的现象[1]。当烟气通过烟囱内部的时候硫酸蒸汽会产生结露的现象，从而对烟囱内壁产生腐蚀。在电厂燃煤的时候会产生大量的具有腐蚀性的NOX和SOx等物质，经过电厂的湿法脱硫工艺之后，烟气中还会残留10%的SOx，除此之外，还会有水和HCI等一些物质的存在，水蒸气和硫化合物会产生蒸汽硫酸，而这些蒸汽硫酸在结露后会形成酸液，从而给电厂烟囱内壁产生非常严重的腐蚀危害。

3 我国电厂烟囱防腐的现状

因为我国对电厂烟气进行脱硫处理技术起步非常晚，所以我国在进行电厂烟囱的设计和施工以及防腐技术中都会对国外相关的技术进行借鉴。但是由于我国的实际情况和国外的不同，导致这些借鉴的技术并没有达到它应有的效果。通过对目前我国大多数的电厂烟囱脱硫技术的调查和分析，我们可以明显看出我国电厂烟囱防腐的现状是不太乐观的。有一些电厂烟囱由于烟气结露的情况比较严重，所以腐蚀的情况非常严重，有的电厂的烟囱在一个月的时间内就会出现燃煤烟气泄漏的情况。还有一些钢内衬结构烟囱会因为出现局部的防腐层脱落而导致内部受到非常严重的腐蚀。目前我国很多电厂的烟囱在运行中都出现了酸液渗漏、防腐层脱落和开裂的现状，这些防腐系统中有的只使用了两个月就出现了非常严重的腐蚀现象。

4 电厂烟囱内筒型式的选择

对于采用湿法脱硫的电厂，必须要重视烟囱内壁受到腐蚀比较严重的问题，在进行内壁材料选择的时候，除了要对材料的性能进行考虑之外，还要保证内壁的材料是耐腐蚀的，这样才能够最大化的延长电厂烟囱的使用寿命，同时还能够帮助电厂节约一定的成本。

我国电厂在建设烟囱时采用的主要方案有如下几种，分别为：①把防腐玻化砖衬在钢内筒的内侧；②复合钛板；③Henkel防腐玻璃砖衬在钢内筒的内侧。这三种方案是我国电厂最常用的烟囱建设方案，但是这些方案都存在各种各样的缺点，虽然把Henkel防腐玻璃砖衬在钢内筒内侧具有较高的防腐效果，但是这种方法的施工难度非常的大，施工的周期也比较长，而且Henkel防腐玻璃砖这种材料主要是依靠进口，在施工的质量方面也有着非常高的控制要求。我国国产的材料有钢内筒内侧衬防腐玻化砖，但是这种材料在电厂烟囱中防腐的效果并不好。而复合钛板这种材料价格比较昂贵，而且复合钛板这种材料在内筒中还存在膨胀节和焊接头，接头的地方防护能力比较弱，这些防护能力弱的地方很容易就遭受严重的腐蚀。目前具有施工简单、经济和高效等特点的玻璃钢烟囱内筒则是我国电厂烟囱最好的选择材料。

5 玻璃钢材料作为电厂烟囱内壁的适用性

作为由纤维和高温树脂共同组成的材料，玻璃钢具有较强的耐腐蚀性。玻璃钢具有较强的化学惰性，所以在耐化学腐蚀方面有着非常好的效果，除此之外，玻璃钢还具有热率导低、强度高和使用寿命长等优点。

目前在很多工业企业的烟囱、烟道和洗涤塔中，玻璃钢都有了很长时间的应用，玻璃钢的使用有着非常广泛的经验，所以玻璃钢在电厂烟囱中的应用具有很高的技术可行性。作为一种在力学性能上各向异性材料，玻璃钢经过我国相关科研人员50年的研究，基本的力学性能已经被掌握了。虽然玻璃钢在电厂烟囱的使用中存在刚度不足的缺点，不过在使用玻璃钢进行电厂烟囱的建设的时候可以设计使用中空结构或者增设加强筋来完善玻璃钢刚度不足的缺点。我国制作玻璃钢的技术非常的高，我国的冶建总院在40年前就已经利用玻璃钢制作了烟囱，并且这个烟囱经过了11年的使用都有没受到腐蚀的损害，玻璃钢可以达到80MPa的抗压强度，如果是顺着纤维方向的话能够达到300MPa以上的抗压强度，所以使用玻璃钢制作的烟囱可以达到40米的高度。所以玻璃钢是一种建设电厂烟囱的最佳选择，它不仅仅具有很强的耐腐蚀性，而且还有非常好的绝热功能，烟囱内壁比较光滑，内壁摩擦力比较小，水烟气在排放的时候非常地顺畅，能够为电厂节省一定的保温费用。

6 电厂烟囱玻璃钢内筒的施工

在使用玻璃钢作为电厂烟囱内壁的施工过程中，缠绕工艺是最常用的一种施工工艺。根据电厂烟囱大小的需求，直接在现场制作烟囱的内筒、法兰和弯头等环节[5]。在进行烟囱玻璃钢工藝的制作过程中，要能够保证周围环境的温度不能够低于10℃，同时也不能够高于35℃，除此之外，周围环境的湿度不能高于75%，因为当湿度高于75%的时候，会对玻璃钢烟囱的质量产生影响，而周围的温度比较低的时候就会导致玻璃钢的强度无法达到要求，制作玻璃钢的过程是一个放热的过程，如果周围环境温度过高的时候，玻璃钢内壁很容易就出现爆裂的情况。

电厂烟囱玻璃钢内壁和其他部分的连接程序中最常使用的是法兰。电厂钢制脱硫塔和烟囱之间、烟囱内部和玻璃钢内壁都是使用法兰进行连接。使用法兰对电厂烟囱玻璃钢内壁进行安装，不仅仅安装程序非常的快捷和方便，减少了使用高空手糊作业的强度和难度，但是在进行烟囱内部和玻璃钢内壁的连接中使用法兰，会增加对电厂烟囱玻璃钢施工过程中吊装次数进行增加。

7 结语

在解决电厂烟囱耐腐蚀的材料的选择中，玻璃钢是一个不错的选择。玻璃钢具有耐久性好、防腐性能优异和造价相对比较低等方面的优点，非常适合电厂烟囱建设的材料需求。随着近几年我国科研人员的不断研究，玻璃钢在电厂烟囱制作和设计方面存在的问题都得到了有效的解决，玻璃钢在我国电厂烟囱的建设中有着非常广阔的应用空间。

【参考文献】

【1】欧阳明辉，刘焕安，叶际宣，等.燃煤电厂烟气脱硫系统湿烟囱的腐蚀及防护[J].电力科技与环保，2014（5）：12-16.