电厂脱硫塔用防腐涂料的研究进展

李天龙

摘要：目前，电厂湿法脱硫环保处理技术由于脱硫效率高、煤质优良适应应用范围宽、连续运转处理周期长、脱硫环保除尘能力强等优势，被广泛应用于各种大、中型火电厂领域，成为国内外大型火电厂开展湿法烟气脱硫处理的关键技术。但该工艺技术也存在技术缺陷：如介质腐蚀性强、设备磨损性大、施工质量技术要求高、SO2吸收液固体含量大、防腐蚀区域大、防腐蚀失效处理维修难。鉴于此，电厂脱硫塔尤其是对于脱硫塔中内壁腐蚀性能的控制始终都是影响该设备长周期、安全使用的重要技术问题，也是该领域研究热点之一。

关键词：电厂脱硫塔;成膜物质;涂料填料;涂料防失效机理

引言

伴随着国家可持续发展的号召发出，人们对于环境的保户意识随之加强，在电厂的锅炉烟气脱硫的工作中提出了更加环保化的号召。电厂烟气脱硫装置是使用物理、化学的处理方法，除去烟气中的502的装置，吸收塔和烟囱是湿法烟气脱硫工艺中的核心设备。但是，乙烯废碱液的成分复杂，装置正常运行时，塔内环境为温度较高的碱性雾状蒸汽和可溶性盐沉积物，废碱液人塔pH值为13，反应后污水pH值维持在6左右，腐蚀性很强。必须对腐蚀的问题加以解决。

1国内外研究进展

1.1国外研究现状

目前，国外对火电厂的湿法脱硫设备的腐蚀性能防护主要是采用镀锌镍基金属衬里、玻璃鳞片涂层、橡胶衬里三种工艺，欧洲地区发展较成熟的是橡胶板复合材料及其粘接工艺技术，东欧地区一般将橡胶衬里镶嵌在吸收塔及其出口排气管道内表面;日本在吸收塔湿法脱硫管道和排气烟道内部表面的防腐，则一般采取玻璃鳞片掺杂聚合物技术来实现;美国较多选择内衬合金钢箔作为烟道和吸收塔内表面防腐材料。

近年较有代表的是美国Dow公司研究开发的Derakane品牌中的470-36复合树脂，拥有比较优越的抗氧化性和耐腐蚀的优越性能。在该基础上，经改善优化研制的470-300牌号树脂，其耐溶性、耐酸性和热稳定性能可与470-36媲美，同时其苯乙烯含量较低。此外470-300牌号树脂热变形温度、MFR值得到了提高，贮存期限也得到延长。经调研，国内类似树脂的对应牌号为W2-1，但尚无低苯乙稀含量的品种。

1.2国内研究现状

综合考虑防护性能、维修成本及制造成本，我国电厂脱硫塔通常采用玻璃鳞片涂层，但玻璃鳞片涂料衬胶容易磨损，使用寿命短，致使其需要定期检查和维修，而每次处理该问题都要停工，并清空吸收塔的浆液才能进行维修，给企业生产运行造成很大的麻烦，并增加了维修成本。

针对上述技术现状，陶氏化学公司开发了一种强耐热酚醛环氧型-乙稀基酯树脂DERAKANE-470HT。在高温下仍具有极好的抗氧化性和耐渗透性，同时还具有较好的力学性能。相比一般环氧树脂，耐热性提高约40℃，可承受高达180℃的气相工况温度。其耐酸性、耐热性的提高，致使该树脂可应用在较多腐蚀环境下，特别是脱硫塔的内部高温环境部位。

2脱硫装置腐蚀原因

不同的腐蚀影响因素，会对设备造成不同的腐蚀效果，以及在化学发生过程中，造成不同的腐蚀程度，为了了解腐蚀产生的位置以及原因，下面进一步分析不同位置的腐蚀。

（1）吸收塔腐蚀较为严重的部分主要是在下半部分，是由于一开始的气体是通过下部接收再传输到吸收塔的上部，在这个过程中吸收的气体与溶剂发生了频繁的接触，更容易发生化学发生，因此底部出现腐蚀的概率更高，腐蚀的程度会更高。

（2）水蒸气的进入，是以高速度和高温度进入重沸器的，在这个过程中，水蒸气的流动速率相对来说较快，水蒸气对于设备的腐蚀会加强，会对装置进行不停的冲刷，加快了腐蚀的产生。

（3）再生塔腐蚀比较严重的部位也处于下部，与吸收塔刚好相反，虽然同样都是腐蚀比较严重的部位都在下部，但是再生塔中，液体和气体中的酸性气体密度相较于其他的气体重，因此会沉积在下部，循环往复的出现，会严重腐蚀再生塔的下部。

（4）热换器的主要作用是进行气体交换，所有的气体都在这个装置中进行融合交换，因此这个部位发生腐蚀的可能性最大，而且在实际使用中，这个部位的腐蚀程度最高，主要是因为在热换器中，会受到气体的流动速度和液体的温度两个因素的影响，其中胺溶液受到高温的影响，会转化成含有酸性的气体，这样就會对热换器造成腐蚀，同时还会影响天然气净化脱硫装置的净化效果。

3涂层防失效机理

早期，学者们通常认为涂料涂覆在基材表面后，可在基材表面形成了一层屏蔽层，该屏蔽层可以阻止腐蚀介质与和基材表面的接触。随着涂层防腐技术的持续发展和深入，相关研究结果指出，涂层都有一定的透气、渗水性。而当前电厂脱硫塔防腐涂层的防护机理主要有以下几种：

3.1屏蔽作用

“屏蔽作用”是涂层最基本的防腐蚀机理，性能优越的涂层一般都具有低透水性、透离子性及透氧性，使得基材与外部腐蚀环境（氧气、水、离子等基本腐蚀介质）实现一定的分离屏蔽作用，可抑制腐蚀介质和基材之间的化学反应。

3.2涂层的电阻效应

涂在基材表面的涂层，类似于在腐蚀电池的反应区域引入了高阻抗电阻元件，一方面可有效降低基材的表面电流，另一方面，由于涂层的分隔使得在基材表面没有或者仅有极少量的水、氧等存在。根据电化学腐蚀原理，若阴阳两极电位较低，所形成腐蚀电流很小，大大减缓了基材的腐蚀速度。

3.3清洁溶液

MDEA溶液自身的腐蚀性较低，但是其降解产物具有较强的腐蚀性，管壁会受到溶液中夹带的腐蚀产物颗粒的冲刷腐蚀影响，因而对于溶液中的杂质必须去除，加大溶液的清洁，可以较大程度的减少eFS等固体颗粒引起的冲刷影响。溶液清洁度较低会引起发泡拦液，造成装置不可平稳运行。当前情况下的脱硫都是采用机械式的滤芯过滤器清洁溶液，将溶液中的机械杂质予以去除。另外，腐蚀速率会随着MDEA溶液胺浓度增加而上升。在正式的操作工作中，浓度必须按照装置设计加以控制，避免设备加重腐蚀程度。当溶液浓度升高时，要对凝结水量进行控制或及时调节补充蒸汽量。

3.4涂层的附着力

涂层的附着力是涂层的关键性能，一般作为评价涂层性能优良性的物理性能指标之一，附着力的大小与涂层的耐腐蚀性能关系密切。若涂层和基材之间的粘着力较低，当受到外部腐蚀介质侵入时，会导致涂层出现起泡剥离现象。此外，涂层吸水后会膨胀，因此若能加强不同涂层间、基材与涂层间的结合力，将会很大程度改善涂层的寿命，延长涂层失效时长。

结语

近年来，电厂脱硫塔防腐涂料在组成、喷涂工艺、性质及应用开发等方面取得了较多进展。对于该类防腐涂料来说，目前关于防腐涂料的报道大部分归集在防腐涂料的物理性能和应用上，对于防腐涂料的耐蚀机理、耐磨机理、使用寿命等的研究较少。此外，一些先进实验室研究成果在相关领域产业化规模还很小，其实际应用的可实施性依然不够明了。因而从脱硫塔防腐领域实际技术需求出发，实现实验室科研成果与产业应用化之间的转变的实施，解决防腐领域实际技术痛点显得非常重要。

参考文献

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