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烟囱脱硫.煙囪防腐方案的技术、经济特点比较 .

发布日期:2018-05-06    人气:912    栏目:新聞動態

脫硫後的煙氣對煙囪的影響

  煙氣經過脫硫後,雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少,但是,洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果並不好。由于經濕法脫硫,煙氣濕度增加、溫度降低,煙氣極易在煙囪的內壁結露,煙氣中殘余的三氧化硫溶解後,形成腐蝕性很強的稀硫酸液。脫硫煙囪內的煙氣有以下特點:

   1)烟气湿度大,处于饱和状态的湿烟气含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀,影响结构耐久性。 

   2)低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。 

   3)酸液的温度在40℃-80℃时,对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例,40℃ -80℃ 时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。


電廠煙囪運行工況

   目前,电厂烟囱主要在以下三种工况下运行:

   1)排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在125℃左右。在此条件下,烟囱内壁处于干燥状态,烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀。


由于在运行时,烟气有可能不进入脱硫装置,而通过旁路烟道进入烟囱。此时,烟气温度较高,一般在 125 ℃ 左右,故设计煙囪防腐时,还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。  

  烟囱设计时应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度,一般该温度在200℃ 左右,最高时可达300℃~350℃ 左右。 

   电厂烟囱安全运行的必要条件是承重的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀,排烟内筒在电厂运行期间尽可能的抵抗烟气腐蚀。

   2)排放经湿法脱硫后的烟气,并且烟气经烟气换热器系统加热,进入烟囱的烟气温度在80℃ 左右,烟囱内壁有轻微结露,导致排烟内筒内侧积灰。根据排放烟气成分及运行等条件的不同,结露腐蚀状况将有所变化。 

   3)排放经湿法脱硫后的烟气,未经烟气换热器加热升温,进入烟囱的烟气温度在40~50℃,烟囱内壁有严重结露,沿筒壁有结露的酸液流淌。


 綜上所述,在有無煙氣換熱器系統的情況下,煙囪內壁均存在酸結露狀況。在實際運行狀況下,內壁的酸液由此而不可避免沿其縫隙向煙囪外壁滲透,而在外壁內側的防護層通常由有機材料組成,無論從材料的使用壽命及施工質量都不能保證在煙囪設計使用期該防護層能有效地阻隔對外壁産生腐蝕,此外,由此對外壁産生的腐蝕在一般條件下很難檢測和發現,對于煙囪安全運行是一個致命的隱患。 



脫硫後煙囪內襯材料煙囪內筒選擇一個合適的內襯,必須考慮以下幾方面的因素:

    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,施工周期短;

    4)运行维护费用低,并且方便检修。

  需注意的是,用材的選擇不僅應考慮初期成本,還應綜合考慮裝置的可運行周期(即大修周期)和總使用壽命等相關問題。 

  歐美等發達國家電廠煙氣脫硫開始的時間比較早,根據國內外的經驗,目前濕法脫硫後的煙囪內筒內襯防腐主要有四類形式: 

   1)采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,内衬材料包括鎳基合金板( C-276 、 C22 )、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)第三类采用耐酸、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)玻璃鱗片、聚脲等涂层防酸腐蚀涂料。 



1.鎳基耐蝕合金板 

   C-276 合金是一种含钨的镍 - 铬 - 钼合金,其硅、碳的含量极低,在氧化和还原状态下,对大多数腐蚀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。 

   C-276 合金在10 %硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0.35mm /y,而316L为1.615mm /y,317为 0.785mm/y ; 

   近年来,国际国内市场镍价持续上涨,使得 C276 合金材料初期成本较高,制约了 C-276 耐腐合金在脱硫烟囱中的应用。 

   采用 C-276 内衬,钢内筒结构设计计算时,不必预留腐蚀富裕度,合金板内侧也不必采取防腐措施。钢内筒钢板与 C-276 内衬合金板有工厂轧制复合和现场挂贴等方式。 

   国外 C276 合金广泛应用于脱硫塔及烟囱中。由于 C276 合金材料初期成本较高等原因,国内尚无应用于烟囱内筒耐腐内衬的工程实例。 



2.钛板 (TiCr2) 内衬 

  钛是一种很耐腐蚀的材料,这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜,钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成,在许多环境中是很稳定的,并且一旦局部破坏还具有瞬间再修补的特性。因此,钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性,比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好。 

  這裏的钛腐蝕一般爲均勻腐蝕和孔腐蝕,均勻腐蝕産生的膜,根據燃媒介質的不同,其含氧化性物質有差別,環境介質不同,氧化膜生成遵循的規律有差別,如果是遵循對數規律,這時的膜具有保護性;如果是遵循直線規律則不具備保護性,腐蝕迅速。 

  認識到這層氧化膜被破壞後,若不存在修複的環境介質,或環境介質有限,這時钛的腐蝕速度比鋼還大,一般認爲:钛的耐蝕介質是指那些能使钛的鈍化膜處于穩定狀態的介質,這些介質屬于氧化性,中性,弱還原性。硫酸雖然是一種含氧酸,但稀硫酸的氧化性很弱,屬于非氧化性酸,氧化物修複的作用極其有限。

  钛的性質與溫度及其存在形態、純度有著極其密切的關系。致密的金屬钛在自然界中是相當穩定的,但是,钛中雜質的存在,顯著影響钛的物理、化學性能、機械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質,它們可以使钛晶格發生畸變,而影響钛的的各種性能。常溫下钛的化學活性很小,能與氫氟酸等少數幾種物質發生反應,但溫度增加時钛的活性迅速增加,特別是在高溫下钛可與許多物質發生劇烈反應,從而産生腐蝕。故應對工程實際煙氣成份及結露情況進行分析後(謹慎)應用。 



3.發泡耐酸玻璃磚內襯 

  发泡耐酸玻璃砖是以硼酸玻璃为基础制成的,耐各种浓缩酸(除 5 %以上的氢氟酸)和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀,导热性低。由发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里,在化学环境与温度变化的情况下,都具有防腐能力。由于其导热性低,使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。 

  玻璃砖由粘合材料直接粘贴于烟内筒内表面,并由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝,阻断了烟气对内筒结构的腐蚀。粘结料的防腐、耐久性是关键,它的老化、开裂都将直接影响到整体内衬系统的防腐性能。玻璃砖的强度较金属要低得多,但其强度要求必须能耐烟气冲击。玻璃砖在国外烟囱有应用。但底剂的选择非常重要,国内的底剂普遍都难以达到要求,国外有成熟的应用在烟囱内衬的底剂,已经有 30 年以上的使用业绩。



4.耐蝕鱗片膠泥內襯 

  鳞片胶泥含有 10%-40% 片径不等的玻璃鱗片,胶泥在施工完毕后,扁平型的玻璃鱗片在树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透必须经过无数条曲折的途径,因此在一定厚度的耐腐蚀层中,腐蚀渗透的距离大大的延长,相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度。 

   鳞片胶泥采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂,该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能。由于基体树脂是有机材料,鳞片胶泥的寿命保证期为 5 ~ 10 年。根据国内脱硫的实际运行情况,温度的冲击是需要慎重考虑的因素。 

   鳞片胶泥具有抗渗性好、施工难度小、易修补造价较低等特点。因此,鳞片胶泥在烟气脱硫设备上应用较多。国外电厂烟囱早期有应用,但现已较少采用。 



經濟性分析 

  國內有衆多的幹排氣煙囪存在腐蝕嚴重。目前,隨著濕法脫硫裝置的加裝,煙氣的腐蝕問題更爲嚴重,如果不采取適當的防腐蝕措施,肯定會帶來更爲嚴重的煙囪腐蝕問題。五種煙囪防腐材料的性能分析见表 2 ,几种防腐材料的国内造价比较见表 3 。


表 2


項目


合金複合濕煙囪


聚脲


鋼套筒內壁粘貼泡沫玻璃


玻璃鱗片等


耐酸膠泥


進口底劑複合泡沫玻璃磚內襯


制作方法


在地面制作出合金複合板片,在現場將合金複合板焊接成型。


將聚脲噴塗在混凝土、磚內筒或鋼內筒的表面


采用有機防腐蝕膠泥將一定厚度、尺寸的泡沫玻璃粘貼在鋼套筒內壁。


將玻璃鱗片膠泥材料刮塗或噴塗在被保護基體上


采用防腐性能優良的進口煙囪內襯底劑,將泡沫玻璃磚粘貼底劑上


優點


理論上講,鎳基合金的耐腐蝕性能極爲優異


耐腐蝕性能好,有一定的保溫性能,使用壽命長,施工速度快


耐腐蝕性能好,有一定的保溫性能


施工工期短,耐腐蝕、磨損性能好


防腐和保溫性能綜合效果好,泡沫玻璃磚質量輕,增加的負荷低


缺點


施工難度極大,不可能達到合金的全部焊接要求。


目前國內沒有投運業績


施工要求高,可能會脫落。


煙氣溫度過高可能燒蝕破壞其結構


施工要求高



表 3


国 内


鎳基合金


6500 元 /m 2 ~ 7500 元 /m 2


鋼-泡沫玻璃磚(進口)


- 2200 元 /m 2 ~ 2600 元 /m 2


VP 烟囱内衬


- 2000 元 /m 2 ~ 2400 元 /m 2


玻璃鱗片


500 元 /m 2 ~ 800 元 /m 2


底剂(进口) - 嵌缝胶(进口)-泡沫玻璃砖(国内生产出口美国,日本砖)


1716 元 /M 2


聚脲


700 元 /m 2 ~ 800 元 /m 2



    对于已建机组加装湿法烟气脱硫后烟囱的防腐,采用初步建议的方案,可以为电厂节约基建费用。随着国内烟囱设计的改进和结构材料的发展以及防腐材料的发展,目前我公司正在不断探索采用各种方法进行湿烟囱的防腐。


成功案例


1、朝鮮人民民主主義共和國.平壤環保局煙囪防腐

2、中國南方航空動力機械公司熱電廠煙囪防腐

3、山東萊蕪汶源熱電廠煙囪防腐

4、張家港市印染廠自備電廠煙囪防腐

5、貴州中煙工業公司煙囪防腐

6、江蘇省無夕市印染廠煙囪防腐

7、成都長峰鋼鐵公司煙囪防腐

8、貴州貴府酒業有限公司煙囪防腐


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