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晟华烟道、烟囱防腐材料防腐性能可靠性分析

编辑:河北晟华环保科技有限公司时间:2020-05-15

国大规模烟气脱硫和脱硝已经进行了近10年时间,有效地控制了向大气中排放硫化物和氮化物的总量和酸雨的形成。解决了大气污染中最为紧迫的问题。

目前广为采用的技术也是世界上流行的石灰石石膏湿法脱硫。湿法脱硫效率高,技术成熟,运行成本可以接受,应用的普遍比较成功。


脱硫塔彻底更改了排污烟尘的特点,从烟气脱硫前的130℃上下的高溫烟尘变成小于60℃的超低温烟尘,从干烟尘变成了带有很多冷凝水的湿烟尘。湿烟尘带入着烟气脱硫后残留的小量二氧化硫和三氧化硫,在co2功效下变为稀盐酸和亚硫酸水溶液,也就是一般大家常说的脱硫塔后的湿烟尘中带入的稀盐酸或是酸水。

与干烟尘不一样的是,湿烟尘和酸水具备很强腐蚀,浸蚀烟筒和排烟道。因此烟气脱硫后的烟筒和排烟道都选用防腐蚀对策多方面维护。




脱硫烟囱和其防腐蚀形式有以下几种



1.原有的干烟气钢筋混凝土烟囱脱硫技改后,直接用来排放低温湿烟气。烟囱筒壁结构是:钢筋混凝土外筒、保温层、耐火砖和防腐蚀衬里粘贴在一起。

2.钢筋混凝土烟囱外筒,耐火砖内筒套筒,内表面粘贴防腐蚀衬里。

3.钢筋混凝土烟囱外筒,钢内筒套筒,内表面粘贴或焊接防腐蚀衬里。

4.钢筋混凝土烟囱外筒,玻璃钢内筒套筒。

脱硫烟囱的酸水泄漏

混凝土/耐火砖烟囱的泄露

混凝土耐火砖结构的老式烟囱的结构复杂性包括圈梁(牛腿)部位的密封,烟道与烟囱的连接部分,及其它连接部位的密封等。脱硫烟囱的高度都在100米以上,最高的烟囱可达240米。防腐蚀衬里的施工和维护需要进行高空作业,防腐面积大,周期长,人员多,危险系数高,大大增加了保证质量和避免缺陷的难度。

混凝土耐火砖结构的烟囱,还涉及在停炉、开机、故障等因素的影响下,温度和压力变化及受风力影响摆动时,混凝土及耐火砖的位移和勾缝的开裂,直接造成对粘贴在内壁上防腐层的破坏,形成更多的防腐衬里缺陷。

即使防腐蚀衬里上有了少量的缺陷点,日积月累也会造成酸水渗透过防腐层和耐火砖。由于腐蚀性强,酸水渗透量不断增加,最终浸湿烟囱保温层和耐火砖,进入钢筋混凝土烟囱外筒。PH值超过13的碱性混凝土逐渐酸化,pH值大幅度降低。导致混凝土酥松,钢筋锈蚀,钢筋与混凝土紧密的粘接力失效,抗剪切强度下降。原有的高强度结构整体逐渐变成危险的高空建筑。

烟囱的位置一般距离生产区、厂房、发电或蒸汽发生设备较近。具有相当高度的烟囱结构一旦出现安全事故,威胁到庞大的固定资产投资和正常生产,以及人员的生命安全。

常见的粘贴在耐火砖表面的防腐衬里材料包括:玻璃砖,玻化砖,贴片,胶泥,浇注料,涂层,涂料等。

脱硫技改的老式混凝土烟囱,由于酸水和防腐层与外筒在空间上没有隔离,而是粘贴在耐火砖、保温层和混凝土壳体上,各种缺陷和漏点又难以避免,所以酸水直接从烟囱内表面泄漏到钢筋混凝土壳体内,造成结构危害。

钢内套筒烟囱的泄漏


另一种常见的脱硫烟囱设计是独立的碳钢或钢内筒套筒,钢筒与烟囱混凝土外筒在空间上隔离。钢筒的内表面粘贴或焊接防腐衬里。由于钢内筒套筒与钢筋混凝土在空间上已经隔离开来,因此阻断了酸水直接泄漏到烟囱外筒的路径,也的确起到了保护钢筋混凝土烟囱外筒的作用。

但是在钢筒内壁上的防腐衬里整体面积大,防腐蚀衬里的施工和维护同步涉及高空作业,周期长,人员多,危险系数高等因素,质量保证和避免缺陷的难度较大。比如砌筑类防腐衬里的勾缝数量庞大,钛合金类的防腐衬里的焊缝数量多,总焊接长度长,粘接类的防腐材料与钢体之间的热膨胀系数的差异,防腐衬里在钢筒内大面积的施工质量一致性等问题,都很容易造成防腐衬里的缺陷。酸水和防腐衬里在空间上与钢板没有隔离,从而导致酸水泄漏流淌到钢筒筒体上。

稀硫酸对碳钢等钢材腐蚀性强,速度快。腐蚀面积不断扩大,防腐衬里的缺陷点大量增多,钢体出现减薄,孔洞,大面积开口等问题。结果出现了钢内筒套筒自身的结构安全问题,严重的发生了坍塌事故。

焊接或粘接在钢板内筒套筒表面的防腐层包括:钛钢复合板,玻璃鳞片涂料,防腐涂层,玻璃砖,玻化砖,贴片,浇注料等。

钢内筒套筒与烟囱混凝土外筒有间隙,在空间上隔离了酸水与钢筋混凝土的接触,避免了烟囱外筒的结构危害。实际运行的效果明显好于脱硫技改的老式混凝土烟囱。由于无法在空间上把酸水及防腐层与钢体隔离开来,酸水从防腐层缺陷泄漏到钢的筒体上,危害其结构安全。

脱硫烟囱泄漏的原因

从以上分析可以看出,中国在脱硫烟囱上酸水泄漏和危害烟囱结构的根本原因在于:酸水和防腐蚀衬里与烟囱筒体没有在空间上隔离,烟囱筒体材料本身不防腐。防腐层的局部缺陷就会导致酸水直接泄漏到混凝土或钢板的筒体上。腐蚀不断扩大,最终威胁到烟囱钢筋混凝土外筒或者钢筒的整体结构安全。

防止湿法脱硫烟囱泄漏的必要条件

西方国家在脱硫早期也经历了脱硫烟囱防腐保护和各种方案的使用验证过程。发现只要防腐衬里接触或粘贴在耐火砖和混凝土内壁上或者在钢板内壁上,酸水就有可能泄漏到烟囱钢筋混凝土或钢板上。针对脱硫湿烟囱酸水泄漏的解决方案,得出的结论:

1.必须采用独立的内筒套筒,在空间上隔离酸液与烟囱混凝土外筒的接触。

2.内筒的所有材料必须抗稀硫酸的腐蚀和耐烟气的温度。

玻璃钢烟囱


玻璃钢烟囱的优势:


整筒式的玻璃钢圆筒的筒壁大致在1.4cm至2.0cm厚,每节筒高6米左右。每节筒体上下之间采用内外化学粘接的方式连接,以及膨胀节连接。玻璃钢筒依靠烟囱外筒结构,纵向设置多点悬挂支撑和止晃点。为了应对筒内湿烟气的正负压力和变化,玻璃钢筒体的外部设置了环形加强圈。

采用优质的乙烯基酯树脂制作的玻璃钢内筒套筒式烟囱可以保障在酸水泄漏的时候,酸水不会流淌接触到混凝土外筒上。即使酸液泄漏从玻璃钢外壁流淌下来,也可在底部集中回收处理。它满足了以上脱硫烟囱两个必要条件:与外筒的隔离和自身的抗腐蚀性。实际使用中玻璃钢烟囱的酸水泄漏问题已很少发生。


脱硫烟囱酸水泄漏的根本原因是:湿烟气,酸水和防腐衬里与耐火砖/混凝土烟囱外壳在空间上没有隔离,与碳钢钢体在空间上没有隔离。同时混凝土或碳钢材料不抗稀硫酸腐蚀。全面的解决方案是采用内套筒式以及自身材料防腐的组装式大直径玻璃钢烟囱。