火力发电厂脱硫系统烟道防腐材料技术比选与经济性分析

火力发电厂除尘器后的烟道可分成两部分。一部分是除尘器出口至脱硫吸收塔入口的烟道；另一部分是脱硫吸收塔出口至烟囱的烟道。

第一部分除尘器出口至脱硫吸收塔入口的烟道，对于采用低低温电除尘器的机组，由于除尘器入口烟气温度降至酸露点温度以下，气态 SO3 将转化为液态的硫酸雾。因电除尘器入口含尘浓度很高，粉尘总表面积很大，硫酸雾粘附在粉尘的表面，一部分被粉尘中的碱性物质中和，一部分在低低温电除尘器中随着粉尘被去除。低低温电除尘系统对于 SO3 去除率可达 95% 以上，从而不会对下游烟道产生腐蚀。因此，电除尘后、吸收塔前烟道(除吸收塔入口烟道与吸收塔塔壁结合处外)可不采取防腐措施，采用普通钢板制作烟道即可。

第二部分吸收塔后至烟囱烟道，烟气从吸收塔中带出大量饱和水蒸气，且烟温进一步降低，会产生大量的具有酸性的冷凝水，所以该部分烟道必须采取防腐措施。

1 防腐材料选用原则

脱硫设备的腐蚀也不是某一种腐蚀单一的发生，而是各种腐蚀同时发生，共同作用的结果。因此，在选择烟道的防腐材料时，需要实际情况，全面考虑。选择防腐材料主要考虑以下几点：

1)能隔绝烟气与金属的直接接触；

2)抗高温不易老化、能适应设备的热胀冷缩而不脱落；

3)耐磨损，耐酸碱腐蚀；

4)与金属有良好的粘合性能；

5)方便施工，易检修，不会出现大面积脱落；

6)保证脱硫系统设备安全稳定运行。

2 常用防腐材料

石灰石-石膏湿法脱硫系统中的设备长期处于高温、高湿以及强酸的环境中，如果对相关设备不进行防护，将会导致设备被侵蚀。为避免烟气和石灰石浆液对塔壁的腐蚀和磨损，吸收塔通常需要进行防腐，其重点主要体现在防腐材质的选择上，大致分为两大类：耐腐蚀材料和非金属材料衬里。

2.1 耐腐蚀材料常用的耐腐蚀材料有以下两类

1）具有防腐蚀特性的合金钢和复合钢板等。相关研究表明，在燃煤电厂的脱硫系统中，普通的不锈钢以及抗酸钢材不能有效的对设备进行防护，而镍基合金是比较适合的耐酸材料。目前，有很多国家采用镍基合金的方法对燃煤电厂的脱硫设备进行防护。和其他的防腐材料相比，镍基合金对于施工的安全性以及抗腐蚀性和内在的抗压能力上都具有优势，但最大的缺点是价格昂贵。

2）玻璃钢，是由环氧树脂等耐酸、耐碱、耐高温材料搭配高强度玻纤制成的复合材料，与传统树脂材料相比，增加了重量轻、强度大、隔热好等特点，制品可一次性成型。玻璃钢在电厂设备上已经得到广泛应用，如玻璃钢箱罐、玻璃钢管道和玻璃钢烟囱。

2.2 非金属衬里

常用的非金属衬里材料有以下几种：

1）橡胶衬里，目前常用的为丁基橡胶类产品，一般由工厂预制后现场安装，整体性好、致密度高、抗渗性强，且具有耐拉、抗冲刷的优点，但耐温性较差，与硬物和利器接触容易造成机械损伤。

2）玻璃鳞片树脂，是由玻璃鳞片和树脂混合制成的胶泥材料，目前常用的是乙烯基酯树脂玻璃鳞片，一般采用现场配置涂敷的安装方式，其具有抗渗透、耐高温、耐蚀、易修补等特性，目前已成为我国脱硫吸收塔防腐的首选材料，应用极为广泛。

3 常用防腐材料的特点

3.1 橡胶衬里

橡胶衬里是设备或管道内部采用内衬耐磨、防腐以及耐高温的橡胶作为衬里层，通过橡胶自身物理和化学性能从而降低了管路输送介质对外部结构的作用如冲击力、腐蚀等，其由于橡胶的缓冲作用，很好的保护设备管道起到延长使用寿命作用。烟气脱硫衬里橡胶衬里技术在国际上分为热硫化橡胶衬里工艺，主要通过特殊的粘接技术与半硫化胶板进行化学粘接化学反应，即粘即用，粘接强度达到 9～12N/mm 。

橡胶衬里具有以下特点：

1）具有保护金属或其他基体免受各种介质侵蚀的能力，耐受酸、碱、无机盐及多种有机物的腐蚀；

2）具有良好的弹性，与金属和其他材料粘合性能较好；

3）耐磨性、抗冲击性相对较差。

由于橡胶材料的耐热性较差，一般的适用范围 0～80°C ，其膨胀系数较大，在温度剧变时胶层容易开胶脱层，所以不适用于本项目。

3.2 玻璃鳞片

玻璃鳞片是一种 5μm 厚的玻璃碎片。它是由 1200^∘C 以上的熔融中碱玻璃，经吹泡、冷却、粉碎、筛选及碾磨等工艺步骤所制得。以这种玻璃鳞片作为填料的防腐涂层，具有很高的粘结力和优良的耐化学药品及抗老化性能性。

玻璃鳞片具有以下特点：

1)对化学介质、气体、蒸汽的渗透性远比玻璃钢衬里小，难以引起水蒸气扩散现象，这是由于层层重叠排列的玻璃鳞片，使介质渗透距离长的缘故；

2)固化时收缩低，由于分散，粘接面残余应力小；

3)热膨胀系数小，粘接热应力相应也小，耐热温度高，耐热冲击性能好；

4)力学强度虽不如玻璃钢衬里，但耐磨性、耐刮擦性能出色，对机械损伤也只限于局部。

3.3 玻璃钢材料

玻璃钢学名玻璃纤维增强塑料，俗称 FRP（FiberReinforcedPlastics），即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。玻璃钢材料制作的烟道由于具有良好的结构特性和防腐性能。

玻璃钢材料具有以下特点：

1)热性能良好。FRP 热导率低，室温下为 ，只有金属的1/100～1/1000 ，是优良的绝热材料。采用玻璃钢制作的烟道不需要再进行保温；

2)材质稳定，不需经常检修维护；

3)力学强度高；

玻璃钢在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等外力作用下容易导致性能下降。

4 钢板涂鳞烟道和玻璃钢烟道经济性比选

以某工程为例，脱硫吸收塔出口尺寸 Φ7000 ，长度 20m ，涂鳞烟道采用 6mm 钢板，玻璃钢烟道采用 20mm 玻璃钢板作为面板。玻璃钢板材料费用和玻璃钢安装费用均较高，导致玻璃钢方案成本较高。一台机组采用玻璃钢材质烟道比圆形钢烟道涂鳞造价高约 75 万元，两台机组共高约 150 万元。

在运行维护方面，钢板涂鳞烟道需定期进行涂层检查、维修，平均每年检修费用约 10 万元。玻璃钢烟道不需要定期进行检修，但由于玻璃钢的易老化特性，且本工程烟道为露天布置，在紫外线和风沙雨雪的作用下玻璃钢材质的性能会下降较快，一旦玻璃钢材质结构损坏就需要整体更换。所以，从维护方面，虽然玻璃钢烟道每年比钢板涂鳞烟道节约 10 万元，但玻璃钢材质结构损坏就需要整体更换，具有一定的不确定性。

5 结论

根据以上论述，除尘器后、吸收塔前的烟道(除吸收塔入口烟道与吸收塔塔壁结合处外)推荐采用普通钢板制作。吸收塔后至烟囱烟道，目前国内通常有采用钢板涂鳞或直接采用玻璃钢材料两种方式，根据比选，以某工程为例，如采用玻璃钢材质初投资会比钢板烟道涂鳞高约 150 万元，且在后期运行中面临在一定期限内需整体更换的问题，所以吸收塔后至烟囱烟道推荐采用钢板涂鳞防腐。

参考文献

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