第五章 FGD防腐

第一节 FGD防腐概述及工艺选择

由于烟气脱硫装置防腐蚀区域大、腐蚀环境苛刻、防腐施工技术要求高、设备运行周期长、防腐失效维修难度大等特点，烟气脱硫装置的防腐蚀技术及材料选择显得尤为重要。

一、湿法脱硫技术防腐简述

由于脱硫装置处理的烟气中含有大量Cl-、SO₂、SO₃以及在脱硫吸收塔内生成的SO²₄^-、SO²₃^-等腐蚀性介质，同时，高速流动的湿态热烟气也带来强烈的冲刷腐蚀，对系统中的设备和钢结构件带来严重腐蚀，影响机组的正常安全经济运行。

目前，石灰石—石膏湿法脱硫技术是国内外应用最广泛的烟气脱硫技术，此项技术需要重点关注的腐蚀部位包括：原烟

气侧至GGH热侧、GGH入口部分、GGH热侧、GGH至吸

收塔入口烟道、吸收塔入口干湿界面区域、吸收塔浆液池、浆液池上部喷淋装置及支撑梁、吸收塔出口至 GGH前烟道、GGH冷侧、GGH出口至FGD出口挡板、FGD出口挡板至烟囱、烟囱、循环泵及附属管道、石灰石浆供给系统、石膏浆液处理系统、废水处理系统、排污坑、排污管沟等。其中，干湿界面和吸收塔内，处于长期高温腐蚀环境的部位，对防腐材料的要求尤为苛刻。

二、防腐蚀材料的选用

（一）不锈钢

根据烟气脱硫腐蚀介质特点，一般选择耐化学腐蚀的不锈

钢，如 316 或 317 不 锈 钢，即 00Crl7Nil4Mo3 和

0Cr18Nil2Mo3Ti。这是一类超低碳和低碳的奥氏体不锈钢，这类不锈钢既能耐氧化性介质腐蚀，还能抗还原性介质腐蚀；同时由于 Mo和Ti的加入，还增加了其抗孔蚀和晶间腐蚀的能力。因此，在不少烟气脱硫系统，尤其早期工程的烟道和脱硫塔中都采用了316或317不锈钢。尽管如此，使用效果并不十分理想，有些也发生了点蚀、缝隙腐蚀和冲刷腐蚀等现象。

（二）碳钢和高合金钢复合钢板

高合金钢由于合金含量低于不锈钢而价格便宜，它与碳钢组成的复合钢板与纯不锈钢相比，既具有优越的机械强度，又有一定的耐腐蚀性能，因此，在早期的烟气脱硫设备上采用此种材料的较多，但是通过多年运行考核发现，其点蚀、缝隙腐蚀和冲刷也相当严重，因此在脱硫系统应用时，需注意焊接及施工工艺。

（三）镍基合金

镍基合金是以镍为主与Co、Mo、Fe、W、Cr等形成的连续固溶体合金，其中以蒙耐尔合金和哈氏合金为代表。它们的耐腐蚀性能和加工性能都相当优越，使用效果也非常理想，但由于价格昂贵，现在只在某些设备的部位设计采用。

（四）玻璃钢

玻璃钢是以合成树脂为黏合剂，以玻璃纤维制品作增强材料而制成的，它质量轻、强度高、成型工艺简单、化学稳定性

好。玻璃钢使用温度可达100～120℃，个别可达160℃。

由于模具问题，要用玻璃钢制作大型脱硫塔相当困难，而采用玻璃钢制作管道、法兰、阀门等却是一种很好的材料，国

外有采用整体玻璃钢烟道的。由于玻璃钢容易产生加工缺陷，如气泡、裂纹等，加之烟气脱硫条件苛刻，显得安全可靠性不足；因此，可以考虑在烟气脱硫系统中使用，但要注意使用温度。

（五）非金属材料衬里

由于整体采用耐腐蚀材料价格昂贵，或性能达不到要求；因此，以碳钢作基体，采用相对便宜的非金属腐蚀材料作衬里，是烟气脱硫系统防腐蚀的一种重要手段，也是目前的通用方法。

1.橡胶衬里

橡胶衬里技术已成为烟气脱硫系统防腐蚀的主要技术之一，其材料已纳入烟气脱硫的防腐蚀设计规范。实践证明，橡胶衬里可以长期有效地适应烟气脱硫的腐蚀环境。

橡胶衬里的突出优点首先是与钢铁的结合力强，衬层致密，无针孔和气泡，抗渗性强；其次是具有一定的弹性，抗机械冲击和热冲击性能好，在烟气脱硫中抗磨性也较好。

目前使用的材料多为合成橡胶，这类材料在耐温、耐磨、耐油、抗渗、耐蚀等方面，均优于天然橡胶。

从欧美一些发达国家的应用实例看，曾经普遍应用的以氯丁橡胶为基础的衬里，虽有优良的耐蚀性能，但经长期使用发现，其抗渗性不足。为克服这一缺陷，选用了丁基橡胶类，如氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶。这类衬里材料在欧美一些发达国家的无烟煤电厂和褐煤电厂的烟气脱硫中得到了广泛应用，并取得了很好的业绩。

2.玻璃钢衬里

玻璃钢衬里主要也是起屏蔽作用，将基体金属与腐蚀介质隔开。目前使用的玻璃钢因树脂不同而异，它的使用温度以及耐蚀、抗渗性能各有差异。在烟气脱硫中多用在吸收塔、液体输送管道等温度相对较低的部位作衬里材料。由于玻璃钢加工中易出现针孔、起泡和微裂纹，所以，对要求安全可靠、使用寿命长的部位只能部分采用。

3.乙烯基玻璃鳞片树脂衬里

此项技术是20世纪70年代末80年代初在树脂涂层基础上发展起来的。纯粹的树脂涂层虽抗蚀、耐温（如乙烯酯树脂干燥时可耐180℃），但抗渗性能差，而在此基础上开发出的玻璃鳞片树脂具有优良的性能。这种涂层首先在日本、美国得到了大面积应用，我国在20世纪80年代末期也开发成功，并应用于烟气脱硫系统的许多部位。

所谓玻璃鳞片树脂，是将一定片径（0.4～2.4mm）和一定厚度（6～40μm）的玻璃鳞片与树脂混合制成的胶泥或涂料，用涂抹或喷涂的方法将其涂敷于金属表面，即成为防腐涂层。这种衬里技术已成为烟气脱硫防腐的首选技术，在发达国家，其材料及施工技术已完全标准化。经考核，其使用性能良好，有的已安全使用100000h以上。我国现行烟气脱硫装置中均有采用此技术。之所以如此，是因为此种衬里具有优良的抗渗透性、结合良好的机械强度、高耐蚀性及耐高温性能。特别是酚醛类乙烯酯树脂玻璃鳞片涂层，在长时间运行于180℃，短时间于220℃后仍具有良好的性能。

三、防腐工艺选择

脱硫装置的腐蚀面分布于自吸收塔至烟囱烟气入口的全过程，其防腐蚀设计应包括大型静态设备抗腐蚀对策到动态设备耐蚀材料选择等方面。

（一）静态设备防腐蚀工艺的一般选择

吸收塔、净烟道、GGH及内支撑，是静态设备防腐蚀的主体部分。对该部分的防腐蚀设计主要从两方面考虑：一是碳钢本体内衬有机材料防腐层（简称内衬防腐）；二是利用耐腐蚀金属材料制造构建。

1.吸收塔

（1）吸收塔内壁：

工艺一：碳钢+玻璃鳞片衬里，衬里厚度设计为3.0～3.5mm，在设备的阴阳角区域另外加2层玻璃表面毡增强。

工艺二：采用2mm厚的玻璃鳞片衬里，在喷淋区外加1层0.4mm厚的玻纤布增强，为提高抗浆液冲刷能力，在玻纤布上涂抹4mm的树脂砂浆，在两侧吸收区连接部分的拐角处，加2层短切毡增强，以提高抗湿烟气冲刷能力。

工艺三：碳钢+橡胶衬里。

（2）干湿界面区及溢流管以上1m的区域，采用3.5mm的耐高温鳞片衬里，加4.0mm树脂砂浆耐磨层，表面用1层0.4mm的玻纤布进行增强。

（3）内支撑粱采用3.0～3.5mm的乙烯基酯玻璃鳞片胶泥，外加2层玻璃毡整体包覆增强。

（4）格栅支架安装在内支撑粱上，采用热衬橡胶的方法，从外部整体包覆。

（5）氧化搅拌池：

工艺一：采用厚度为2.8～3.0mm的玻璃鳞片衬里，在放置空气分配管的位置加衬耐酸瓷砖，以防止气体和浆液的强烈冲刷对鳞片衬里的机械破坏。

工艺二：2.0mm的鳞片衬里，由于底部受石膏浆液的磨蚀，厚度增加至3.5～4.0mm，在正对空气分配管气孔的位置，贴衬耐酸瓷砖，以增强抗浆液冲刷能力。内衬采用玻璃鳞片衬里+玻纤布增强的复合结构，如图1511所示。

图1511 玻璃鳞片衬里+玻纤布增强复合结构

1—面漆2道；2—表面毡1层；3—短切毡1层；

4—鳞片衬里4mm；5—底漆2道

（6）除雾器区采用厚度为2mm的玻璃鳞片衬里。

2.GGH区内壁

GGH区内壁采用厚度为2mm的玻璃鳞片衬里，转子框架为C0R—TEN钢，换热元件为表面衬瓷。

3.除雾器出口

除雾器出口经GGH至烟囱入口的烟道，及GGH后的净烟道均采用碳钢+鳞片衬里。

4.浆液系统

石灰石浆池、废液池、排浆沟道等浆液系统，均采用混凝土+鳞片衬里结构。

5.浆液输送管道

浆液输送管道为碳钢+橡胶衬里结构，玻璃钢管道

（FRP）及不锈钢管道也有使用。

目前，也有FGD全部采用鳞片衬里防腐的成功经验。

（二）动态设备防腐蚀工艺的一般选择

在湿法石灰石—石膏工艺中，动态设备主要是泵、搅拌器、风机。

（1）吸收塔再循环泵、吸收塔排出泵、滤液泵、地坑泵等，考虑到介质的腐蚀和固体物料的磨损，泵壳及叶轮等采用铸铁+橡胶衬里结构。衬胶泵在使用中会出现橡胶衬里失效，其原因是衬里质量差、浆液中的异物引起机械损伤、空载引起的气蚀、带有大颗粒的浆液造成异常磨损、泵的过载等。所以，目前也有泵壳采用铸铁+橡胶衬里，叶轮为耐腐蚀金属

（双相钢）。

（2）石灰石浆泵、水系统用泵采用铸铁离心泵。

（3）顶进式搅拌器接触浆液部分一般采用碳钢+橡胶衬里结构，侧进式搅拌器一般采用1.4529钢。

（4）氧化风机为碳钢制造。

（5）增压风机、节流板在原烟气侧，虽然烟气有一定的腐蚀性，但由于其结构大，防腐措施难以实施，故用碳钢或

C0R—TEN钢制造。

四、FGD防腐内衬技术经济分析

1.鳞片和橡胶衬里比较

经国际防腐界多年实践及试验考核，玻璃鳞片树脂内衬技术（简称鳞片衬里）和橡胶衬里是FGD常用的、行之有效的内衬防腐技术，两种防腐工艺的比较见表1511。

表1511 鳞片衬里和橡胶衬里工艺比较

从表中看出，作为烟气脱硫装置内衬防腐蚀技术，鳞片衬里和橡胶衬里都是可行的，鳞片衬里更具应用优势。在使用橡胶衬里时，往往还需鳞片衬里进行配套。鳞片衬里是目前烟气脱硫装置内衬防腐蚀的首选技术。

2.耐蚀金属材料的应用局限

耐蚀金属材料在烟气脱硫装置中主要有两种应用方式，即耐蚀金属本体制造和耐蚀金属与碳钢复合材料本体制造。由于

制造成本高，应用受到限制。

本方法的主要材料为一些超低碳不锈钢（如316L、317L）

及镍基合金（如 HastelloyC 276、Inconel625等）。316L、

317L不锈钢在国外早期脱硫装置中应用较多，但腐蚀问题依然存在，如冲刷腐蚀、点蚀等。

镍基合金使装置的抗腐蚀性大大提高，使用寿命延长，但造价大幅度升高，即使采用复合钢板制造，也难以达到与衬里

方法造价相近的水平，因此，难以大量推广。

整体玻璃钢结构在烟气脱硫装置中有一些应用，但多作为单元设备使用，主要在20世纪80年代欧美等国家应用，而近年来应用较少。

3.各种防腐工艺的经济性比较

国外湿法脱硫工艺防腐技术应用状况见表1512，吸收塔及烟道各种材料造价见表1513。

表1512

国外湿法脱硫工艺防腐技术应用状况

表1513 吸收塔及烟道各种材料造价

从表中可以看出，所有可能的防腐方案中，鳞片树脂衬里价格最低，其次是椽胶衬里，造价最高的是整体镍基台金。该造价未包括使用过程中的维修费用、设备更换费用等。

另外，衬里方式的选择还与各自国家的技术掌握程度，运行考核经验及衬里选择习惯有关，如日本以鳞片衬里为主，德国以橡胶衬里为主。目前在我国，鳞片衬里占了主导地位。

虽然橡胶衬里也是可行的，但由于其施工难度太，工艺复杂，工装要求高，可修复性差，造价也高，因而它的应用受到一定程度的限制。

因此，无论从经济角度，还是从防腐蚀技术水平来看，玻璃鳞片树脂衬里无疑是我国烟气脱硫装置防腐的主方向之一。

第二节 鳞片玻璃树脂衬里防腐施工工艺

目前，鳞片玻璃树脂防腐作为新型防腐衬里技术在国内已广泛应用，其施工技术、工艺参差不一，直接影响到防腐质量，下面对一般衬里施工工艺进行介绍。

一、概念及特点

鳞片树脂防腐材料是由分散不连续的玻璃鳞片及黏稠树脂经专用设备混合而成的胶泥状复合材料。它的施工作业是通过施工者用抹子、灰刀等工具按一定厚度要求涂抹到被防护表

面，再经除泡、压实、压光，使鳞片按一定方向叠压排列后固化成型，类似于建筑抹灰作业。

由于树脂与水泥材料性质不同，应用目的也不同，故其涂抹作业较之抹灰又具有更高更难的要求。鳞片树脂施工作业的主要特点如下：

（1）鳞片衬里作业为手工作业，施工质量在很大程度上取决于施工者的操作水平及熟练程度。

（2）防腐层的表面质量、鳞片排列状态、厚度控制主要依靠施工者的技术水平及施工经验，而不像玻璃钢、橡胶那样很大程度是取决于材料本身。另外，在防腐施工中，界面生成气泡的消除在一定程度上依赖于施工者的作业技巧，除泡滚仅起辅助作用。因为鳞片为不连续分散状填料，不像玻璃钢、橡胶那样，可用除泡滚将界面空气沿连续的层面间推挤出去。

（3）鳞片防腐层必须对腐蚀环境完全封闭。端面、连接面及拐角处为防止应力集中破坏及鳞片排列不平行等缺陷应采取玻璃布增强等补偿措施。

（4）鳞片胶泥施工需配备专用真空搅拌混料设备，在现场加入固化剂和颜料时使用，以最大限度地减少配料中气泡的生成。

（5）鳞片衬里施工环境恶劣，属易燃有害作业，故安全防护十分重要。

二、对被防护金属壳体结构及表面状态的要求

（1）内衬鳞片胶泥的金属壳体应具有足够的强度及刚性，以防止金属壳体在运输、安装、施工等过程中因变形而导致内衬防腐层的损坏。

（2）金属壳体结构必须满足材料施工作业的要求，必须具备能进行手工涂抹的条件。

（3）衬里施工前，所需焊接（或铆接）的结构件（无论是内壁还是外壁）均应焊接（或铆接）完毕。如确需施工后焊接的，应制定相应措施。所有外接管的法兰面均应敞开。设备应按设计要求完成检验并合格后方可施工。

（4）装有内件并在运行使用中需经常检修的设备，应具有安装、检修的条件，保证在安装及检修中不损坏内衬层。

（5）金属壳体原则上采用焊接结构。如因特殊情况需铆接时，应采用沉头铆钉铆接。

（6）金属壳体表面及端面应光洁、平整、无焊渣及毛刺等。表面焊缝光滑平整，凸出高度不超过0.5mm，如超出时，应用砂轮机磨至符合要求为止。

（7）型架、型材、狭长状板材、多孔和锯齿形板材不适合于鳞片胶泥防腐施工，应改用其他防腐材料，如鳞片涂料、玻璃钢等。

（8）为保证鳞片胶泥与金属壳体良好黏结，金属壳体必须经过严格的喷砂除锈，除去表面的污垢、油脂、铁锈、氧化

皮、焊渣或旧漆膜，达到GB8923.1—2011《涂覆涂料前钢材

表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分：未涂》的Sa2 1/2级以上水平。

（9）钢壳的全部加工、焊接、试压应在衬里施工前完成。衬贴以后严禁在钢壳上动火焊接。

（10）钢壳设计应尽量采用法兰连接的开孔结构。如为不可拆式的封闭结构，则必须设置2个以上的人孔。

三、鳞片胶泥施工技术

鳞片胶泥衬里施工为手工作业。许多技术要求如表面质量、鳞片排列方向、界面气泡的消除和防腐层厚度等在很大程度上取决于施工人员的技术水平和熟练程度。这就需要充分认识影响施工质量的诸因素，认真探索施工技巧，从而找出解决影响施工质量的办法。

1.施工料固化时间控制

所谓固化时间，从施工角度讲就是施工料有效使用时间。这一时间的有效控制是保证施工质量的前提。控制固化时间应兼顾以下几个方面：①固化剂用量；②一次配料量；③施工小组的施工能力；④施工现场条件（包括气温、湿度、配料场所与施工现场的距离、被防护设备及零部件施工难度）。

通过固化时间的控制可避免材料的浪费、防腐层固化不足或过早固化等质量事故。固化剂用量一般需在施工现场先行调试后确定。

2.界面生成气泡的消除

尽管在胶泥施工配料过程中采用了真空搅拌技术，从而有效地解决了配料过程中气泡大量包裹的问题，但这仅是消泡技术的一个方面。由于鳞片胶泥填料量大，十分黏稠，在大气中任何条件下翻动及堆放都将会从胶料及空气界面间渗入大量空气，形成气泡。此外，在鳞片胶泥涂抹过程中，被防护表面与涂层间也不可避免地要包裹进许多空气，形成料内气泡。

鉴于上述两类气泡均是由界面包裹进空气生成的，故称为界面生成气泡，以区别配制中生成的气泡。

对于界面生成泡的消除，主要可从抑制生成及滚压消除两方面着手。

抑制生成是从控制操作入手，对施工人员提出三个要求：（1）施工作业中严禁随意搅动施工用料。托料、上抹、涂

抹依次循序进行。无意翻动、堆积等习惯性行为尽可能减少。

（2）涂抹时，抹刀应与被涂抹面保持一适当角度，且沿尖角的锐角方向按适当的速度推抹，使胶料沿被保护表面逐渐涂敷，使空气在涂抹中不断从界面间被推挤出。严禁将胶料堆积于防护表面，然后四面摊涂，决不允许随意乱抹。

（3）控制一次涂抹厚度，采用多层施工，从而达到使层内存留气泡体积较小、分散且封闭的目的。

滚压消泡使用专制的除泡滚，滚子外包裹一层2～3mm厚的羊毛毡。在滚压过程中，滚子表面的羊毛刺受外力作用不断扎入鳞片表层内，形成一个个导孔，同时气泡内空气在滚动压

力作用下从导孔溢出，达到消泡目的。

需要说明的是，对于碎小气泡，除泡滚的作用不明显。3.涂抹界面及端面处理

防腐施工界面黏接强度历来为防腐界所重视。施工界面处理的好坏，直接影响施工质量及防腐寿命。因此，在施工过程中，要求施工界面及端面必须保持清洁、无杂物，料滴及明显的流淌痕迹应打磨掉。

采用玻璃钢增强时，增强区必须用腻子找平，玻璃布端部毛刺必须打磨去。由于鳞片胶泥每次施工只能是区域性的，因此，就有一个端界面处理问题。

在施工中，端界面必须采用搭接，不允许对接，如图1 521所示。因为端界面形状自由性较大，对接不能保证相互间有效贴合，鳞片排列将处于不良状态，从而成为防腐层的薄弱点。此外，每层施工的端界面应尽可能相互错开，使其处于封闭状态。接口端面采用搭接形式，避免对接。

图1521 界面结构

4.厚度控制

控制厚度的目的在于使整个被防护表面具有大致等同的抗腐蚀能力，避免防腐层各区域耐腐蚀性能不均等而导致局部首先损坏。

鳞片胶泥施工厚度的控制主要靠施工人员的技能水平及熟练程度。为了便于控制，胶泥中可加入少量的颜料，以便通过颜色的遮盖程度间接地反映施工厚度。实践证明，有一定施工经验的施工人员，基本可依此控制施工厚度。

5.鳞片定向排列

鳞片在防腐层中的定向有序排列是鳞片防腐结构形成的前提。所谓定向有序，就是使鳞片成垂直于介质渗透方向的有序叠压排列。

在施工中这主要靠有序的涂抹及滚压来实现。定向涂抹及滚压使稳定性不好的竖直鳞片受到一个侧推力，迫使其倒伏，成定向有序排列。

四、鳞片防腐层修补

在鳞片施工中，不可避免地会出现某种缺陷，如针孔、大气泡、表面损伤、层内有杂物及脚手架痕迹等，因此必须考虑修补问题。

首先用砂轮机将检查出来的缺陷处打磨成一平滑的坡形凹坑（针孔打磨至底漆处）且务必将缺陷完全消除，而后用溶剂擦洗干净，再将调配好的胶泥用灰抹子仔细刮抹入凹坑内。施工厚度不足的修补，只需在不足区直接补足厚度，然后再用羊毛滚施力滚压平整即可。但2层以上的防腐层针孔修补应分层

进行，如图1522所示。

五、玻璃布增强

由于鳞片为分散不连续填料，其配制而成的鳞片胶泥的强度较之玻璃钢要低，故对防腐层易受应力破坏的薄弱点须采用玻璃布增强。需要增强的区域有：

（1）容器及设备的拐角及端部等处。这些区域在使用过程中对变形敏感，易产生应力集中。

（2）连接内件及外接管等的承力区。内件的重力作用及螺栓紧固力作用，使防腐层承受巨大的外力，以致层内产生较大的应力。在使用中，应力受环境介质的激发，使防腐层产生裂纹。外力亦可使材料产生脆性破坏。

图1522 鳞片层修补示意

（3）设备在使用中因工艺需要承受动态作用的区域，如进料正对的部位等。玻璃布增强时，应先用腻子将待增强面抹平，然后像玻璃钢施工那样，逐层涂敷。需要强调的是，玻璃布增强后，端部的纤维毛刺因胶泥浸渍固化成坚硬的毛刺或翘边，妨碍面漆对玻璃布端部的封闭，因此必须打磨平整。

第三节 鳞片玻璃树脂衬里防腐施工案例

本节结合吸收塔现场实际鳞片施工案例来具体说明其工艺。吸收塔内壁及支撑采用鳞片玻璃树脂衬里防腐施工工艺，事故浆罐、浆液箱等也采用此工艺。

一、现场施工准备的施工机械、工具、检测仪器

现场施工准备的施工机械、工具、检测仪器见表15

3 1。

表1531

施工器具

二、施工方法

母材验收 搭脚手架 喷砂 验收

—→

—→

—→

底涂—→第一层鳞片—→第二层鳞片—→验收—→

—→

面涂—→整体验收

三、施工具体步骤

1.母材验收

在衬里施工前须根据下列要求检查被衬里设备的平滑度，

主要内容如下：

（1）检查焊缝是否全线连接（有无漏焊）。

（2）检查焊缝是否有咬边缺陷（深0.5mm以上）、砂眼

（φ5mm×0.5mm以上）、裂缝等缺陷。

（3）检查被衬里面是否有焊接飞溅物、伤痕等。

（4）检查角落部焊接处是否打磨及是否采用适当的坡口

（凹部10R，凸部3R以上）。

（5）检查尺寸，外观及有无其他对衬里有妨碍的事项。2.鳞片施工环境及安全要求

（1）施工环境温度：聚酯、乙烯基酯在5～30℃为宜。烟囱基体表面温度应高于环境露点温度3℃。环境相对湿度应小

于85%。

（2）施工现场必须具备良好的通风条件。（3）露天施工应设置防风雨设施。

（4）施工现场严禁使用明火。

（5）施工用脚手架或吊架应牢固、稳定，且应尽量避免与基体表面接触，便于施工。高空作业应设置2层安全网。

（6）鳞片施工的安全和劳动保护必须符合国家现行有关标准的规定。

3.主要施工材料要求

（1）鳞片材料：玻璃鳞片采用高温型，耐温不低于160℃，用于配制鳞片胶泥的鳞片材料，其材料性状应符合

《中碱玻璃鳞片》（HG/T2641—2009）的规定。配制鳞片胶泥

用的鳞片材料不得受潮、结块或被非树脂类液体污染。

（2）树脂：配制鳞片胶泥的树脂其性能应符合、《纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂》（GB8237—2005）及《建筑

防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212—2002）的规定，且

应在产品有效使用期内。

（3）固化剂：

1）配制鳞片施工料用的固化剂必须与所选用的树脂相匹配。

2）配制鳞片施工料用的固化剂性能应符合相应标准的规定，必须具备产品合格证，且应在产品有效使用期内。

3）固化剂在使用前应按规定量将固化剂与颜料浆混配均匀，制备成含颜料固化剂。

（4）增强纤维材料

1）用于鳞片局部增强的纤维材料其厚度以0.2mm为宜，各类纤维布的经纬支纱密度以8×8为宜。

2）玻璃纤维材料应选用非石蜡乳液型，且经表面处理的中碱或无碱玻璃纤维制作的玻纤布、粗纤毡或表面毡。且不得受潮或被非树脂类液体及粉状固体污染。

3）底漆和面漆均应采用与鳞片胶泥相同的树脂配制。4.施工机具及检测仪器要求

（1）真空搅拌机：真空度不低于0.8MPa，转速不大于

56r/min。

（2）电火花针孔检测仪：检测电压范围2000～7000V，仪

器精度为±10%。

（3）测厚仪：测厚范围 0.3～4.0mm，仪器精度为0.01mm。

—→

5.施工工序要求

FRP

（1）表面处理：设备及零部件待衬表面的处理必须符合

GB8923的有关规定，除锈标准等级为Sa21/2。

（2）底漆涂刷：取预配好的底漆适量，按比例加入规定量的含颜料固化剂，搅拌至颜色均匀后使用，且一次配料使用时

间不应超过30min。

（3）用毛刷（滚）同向往复均匀地将配制好的底漆涂刷到已处理的待衬基体表面上。

（4）待第一道底漆涂刷12h后涂刷第二道底漆，且第二道底漆配制其色差应明显不同于第一道底漆，两道底漆涂刷方向应相互垂直。

6.施工料配制

（1）取鳞片胶泥预混料适量，按比例加入规定量的含颜料固化剂，将配料桶置放于真空搅拌机内。

（2）开启真空泵，待真空度达到550mm汞柱时，开启搅拌电机，待搅拌5～7min后关闭搅拌电机，保持真空度1min后，打开放气阀并关闭真空泵，待真空消除后方可打开真空桶盖。

（3）若固化剂为双组分时，加入促进剂组分后，可在非真空环境下搅拌，搅拌时间为3～5min；加入引发剂组分后，实施真空配制。对预加促进剂的树脂材料，在加引发剂组分时实施真空配制。

注：如材料预混料配制时已采用真空配制技术，则施工料配制时可采用非真空搅拌，但应实施料底部搅拌。

（4）每次搅拌的施工料应控制在30～40min作业时间内用尽，施工料初凝时间应控制在40～50min左右。

（5）配料桶在重复使用时，必须清理干净。

（6）配制的施工料颜色分布应均匀，若搅拌死角胶泥未着色或颜色偏浅，则该部分胶泥料应剔出放入下桶料中重新配制，不得用于防腐施工。

注：鉴于树脂黏度具有随施工环境温度变化之特性，施工料配制时允许添加黏度调整剂，黏度调整剂添加应在固化剂加入之前，在非真空搅拌条件下搅拌均匀。

（7）第一道鳞片涂抹及滚压：

1）鳞片涂抹应在第二道底涂施工完成12h后实施。

2）用抹刀（或刮板）单向有序地将施工料均匀地涂抹在已凝胶底漆表面，单道鳞片烟囱内壁施工厚度（初凝后）为

（1.0±0.2）mm。

3）衬层涂抹成型后，在初凝前必须及时用沾有适量溶剂的羊毛辊用力往复滚压，直至肉眼观察衬层光滑均匀为止。

4）在施工过程中，施工表面应保持洁净，如有凸起物、施工滴料或其他表面污染物，应打磨清除干净。

5）两次涂抹的端部界面应避免对接，必须采用搭接结构，

如图1531所示。

图1531 搭接结构

6）衬层表面不允许有胶泥流淌痕迹，若有则施工料配制时应添加黏度调整剂，同时将流淌痕滚压平整或固化后打磨平整。

7）胶泥衬层中不得含有非胶泥以外的夹杂物，若有应清除干净并重新滚压平整。

8）将经检测确认的鳞片施工质量缺陷完全消除，衬层中

间修补如图1532～图1534所示。

9）对漏涂、施工厚度不合格质量缺陷实施填补型修补。填平补齐，滚压合格即可。

图1532 填补型修补

10）对未硬化、漏电点、夹杂物、碰伤等质量缺陷实施挖除型修补。缺陷区打磨坑边沿坡度为15°～25°，用溶剂擦洗干净后按技术要求修补。

图1533 挖除型修补

11）对漏滚、表面流淌质量缺陷实施调整型修补。即将漏滚麻面、流淌痕打磨平滑用溶剂擦洗干净后，填平补齐，滚压合格即可。

图1534 调整型修补

（8）第二道鳞片涂抹及滚压：

1）第二道鳞片涂抹及滚压技术要求与第一道基本相同，但施工料颜色应有明显区别，以便于发现漏涂。

2）施工作业方向应与第一道涂抹方向相垂直。

3）鳞片施工厚度仍为1.0mm，检测厚度为2.0～0.2mm。

如衬层设计厚度为3.0mm，则需实施第三道施工作业。作业程序与第二道鳞片施工程序相同，具体以厂家说明书和设计文件确定。

四、防腐缺陷分析及应对措施

将经检测确认的鳞片烟囱内壁施工质量缺陷完全消除。（1）对未硬化、夹杂物质量缺陷实施挖除型修补，但只

需打磨去除第二道鳞片烟囱内壁后用溶剂擦洗干净，修补即可。

（2）对漏电点、碰伤质量缺陷实施挖除型修补，需用砂轮机将缺陷处打磨至底漆后用溶剂擦洗干净，按图1535工序修补。

（3）对漏滚、表面流淌质量缺陷实施调整型修补，但只需将漏滚麻面、流淌痕打磨平滑后用溶剂擦洗干净，修补即可。

图1535 两道烟囱内壁缺陷挖除型修补

2.局部纤维增强

（1）设备结构的应力集中区、形变敏感区及衬层受力区的鳞片烟囱内壁表面应实施局部增强措施。纤维增强用树脂需采用与鳞片烟囱内壁胶泥相同的树脂配制。

（2）将待局部纤维增强区的鳞片烟囱内壁表面打磨平整，用溶剂清洗干净后按涂胶浆—贴衬纤维毡（布）—涂胶—贴衬纤维毡（布）—涂胶（即两衬三胶）顺序实施。

（3）设备结构的应力集中区，即设备阴阳角区局部纤维增强结构要求如图1536所示。增强区增强面积为阴阳角

两侧各延伸150mm。

图1536 设备阴阳角局部增强

（4）设备结构的形变敏感区（如内件支撑梁）应实施全结构增强，其纤维增强结构要求如图1537所示。

图1537 内支撑梁全结构增强

（5）设备的衬层受力区，即螺栓紧固区及内件重力作用区应实施纤维结构增强，其纤维增强结构要求如图1538

及图1539所示。

图1538 螺栓紧固区增强

图1539 内件重力作用区增强

（6）纤维增强材料施工12h后，应将纤维布（或毡）的毛边、夹裹气泡及丝带杂物打磨清除干净。夹裹气泡清除后应用

鳞片胶泥填平补齐。

3.面漆涂刷

（1）取预配好的面漆适量，按比例加入规定量含颜料固化剂，搅拌至颜色均匀后使用。

（2）用毛刷（滚）同向往复均匀地将已配制好的面漆涂刷到已完成上述工序作业的烟囱内壁表面上。

（3）待第一道面漆涂刷12h后涂刷第二道面漆，第二道面漆配制其色差应明显不同于第一道面漆且应保证整个内壁面颜色均匀。两道面漆涂刷方向应相互垂直。

4.脚手架拆除修补防腐

（1）设备基体脚手架支撑点的修补应与脚手架拆除同步实施，其修补作业同上面方案中要求。

（2）固化养护鳞片施工完成后的固化养护期不得少于7d。固化养护期内不得在表面进行任何施工作业或行走踏踩。

第四节 烟囱选择及防腐

烟囱防腐可分为已运行机组加装FGD和新建机组配套

FGD两种情况。

一、运行机组加装脱硫装置后对烟囱腐蚀的影响

（一）简述

火电厂运行机组加装湿法FGD后，会使烟气温度降低，造成烟囱运行条件偏离设计工况，对烟囱防腐产生不良影响。由于运行机组的烟囱在建设时未考虑加装湿法FGD的腐蚀影响，所以在加装FGD时，尽量抬高净烟气温度。为使温度在露点以上至少15℃，一般要加装GGH。由于烟气脱硫装置安装后，烟囱内烟温低于80℃，因此必须考虑烟温变化对烟囱带来的影响。

烟囱内烟气温度的变化可能对烟囱带来的影响主要有：（1）由于烟气温度的降低出现酸结露现象，造成烟囱内部

腐蚀。

（2）由于烟气温度的变化使烟囱的热应力发生改变。

（3）由于烟温降低影响烟气抬升高度，从而影响烟气的排放。

（4）由于烟温的降低，造成正压区范围扩大。

（二）烟囱的腐蚀情况

烟气脱硫装置安装后可能使烟气温度低于酸露点，造成对烟囱内村材料以及钢筋混凝土筒壁的腐蚀，致使其强度下降。根据某发电厂提供的125MW湿法脱硫机组烟气成分测试数据（表1541），计算出烟气脱硫装置安装前后酸露点的温度

（表1542）。

表1541

烟气成分测试数据

表1542

烟气脱硫装置安装前后酸露点

由上表可见，烟气脱硫装置安装前酸露点温度范围为

105.0～111.6℃，烟气脱硫装置安装后由于烟气中的SO₂和

SO₃等酸性气体大量减少，酸露点温度明显下降。通过传热计算，得出烟气脱硫装置安装前后烟囱内壁温度的变化范围，见

表1543。

表1543 烟气脱硫装置安装前后烟囱内壁温度变化

由上表可见，烟气脱硫装置安装前，烟囱的内壁面温度范围为131.4～133.6℃，明显高于安装前的烟气酸露点105.0～111.6℃，故烟气不会在烟囱内壁面结酸露，且在负压区不会出现酸腐蚀问题。烟气脱硫装置安装后，由于烟气温度的降低，烟囱内壁面温度明显降低，温度仅为71.7～72.3℃，恰恰处于烟气脱硫装置安装后的酸露点温度70.5～90℃范围，因此在烟囱内壁面会出现结酸露的现象。但是，因为烟气脱硫装置安装后烟气中硫含量降低，烟气的腐蚀性会明显减弱。

为了分析烟气脱硫装置安装后烟气对烟囱的腐蚀程度，引入腐蚀性指数的概念。烟气腐蚀性指数是烟囱设计中的重要指标，腐蚀性指数越太，说明对物体的腐蚀越强。表1544给出了现行技术规定中烟气对烟囱腐蚀性强弱的分类表。

表1544

腐蚀性烟气分级表

注 △表示烟气腐蚀性所处位置；干法除尘腐蚀性一般低于湿法除

尘一个等级。

根据某电厂提供的煤和灰成分的分析数据，计算出烟气脱硫装置安装前后烟气的腐蚀性指数，见表1545。

表1545 烟气脱硫装置安装前后的腐蚀性指数

由上表可见，烟气脱硫装置安装前烟气的腐蚀性指数K_o=1.23，对照表1545，此时烟气为弱腐蚀性，若处于烟囱正压区且无防腐措施，就会对烟囱产生腐蚀。在烟气脱硫装置安装后烟气的腐蚀性指数K_o=0.062及0.123，此时烟气的腐蚀性已低于表中的弱腐蚀性范围，长期运行会对烟囱产生一定影响，但影响程度不大。

（三）烟囱的热应力情况

烟气脱硫装置安装前后烟囱的内外温差会发生变化，温差由127.4℃降低至58.7℃（平均值），温差造成的热应力减小，对烟囱的安全性有利。脱硫装置安装后烟气温度降低，使烟气抬升高度降低，见表1546。

由表1546可见，烟气脱硫装置安装后各工况烟气

的拾升高度比安装前约低100m。虽然烟气脱硫装置安装后烟气的抬升高度降低，但由于烟气脱硫使烟气中的污染物已大幅度减少，烟气温度降低而引起烟气抬升高度的降低不会造成环境问题。

表1546 烟气脱硫装置安装前后各

工况烟气抬升高度

（四）烟气脱硫对烟囱内压力分布的影响

一般希望烟囱全程负压运作，这样烟气很难渗入到烟囱间隙并到达外筒身的表面。若烟囱内出现正压区，则烟气会通过内壁裂缝渗入到钢筋混凝土筒身内表面。由于该处温度比烟气温度低得多，因此烟气冷却到低于露点温度时，就会在该处或者烟囱筒壁析出硫酸，导致混凝土结构腐蚀加速，从而降低了烟囱寿命。所以烟囱内出现正压区对烟囱的安全不利。

烟气脱硫装置安装使烟囱的进口烟温由约150～110℃降至80℃左右，导致烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，这样会使烟囱内压力分布改变，正压区扩大。通过对烟囱内的压力分布进行计算分析，如图1541和图1542所示，烟气脱硫装置安装前只在130m以上出现正压区，而安装后烟囱正压区扩大到50～180m的很大区间。虽然脱硫装置安装后烟气中的SO₂的浓度大大降低，但安装后增加的正压区无防腐措施，长期积累也会对烟囱造成腐蚀。所以，经过一段时间运行后，需要对烟囱内壁进行检查，根据现场情况进行处理。

（五）防范及结论

（1）烟温降低使烟囱内壁温度降低以及使烟囱内正压区扩大，会引起烟囱内壁及通过内壁裂缝使外筒壁结酸露腐蚀，脱硫后SO₂的浓度虽降低很多，但运行后，需进行定期现场检查，发现问题及时解决。

（2）烟气抬升高度的降低可通过脱硫后污染物的减少来补偿，不会造成环境问题。

（3）湿法脱硫装置安装后，烟温降低使烟囱温度应力减小，对烟囱安全有利。

图1541 烟气脱硫装置安装前

烟囱内正压分布

图1542 烟气脱硫装置安装后

烟囱内正压分布

二、配套FGD新建机组的烟囱防腐

（一）GGH设置问题

1.热交换器占FGD总投资费用约占5.0%～8.0%

若取消GGH，会降低FGD总压损、减少FGD增压风机容量和电耗，可大大减少运行和检修费用。实践证明，燃用高硫煤的GGH检修、改造费用相当高，同时，GGH还是造成FGD事故停机的主要设备。在大多数情况下，一套精心设计的湿烟囱，较设置GGH的总投资、运行和维护费用要低得多。目前，许多FGD系统（特别是德、日）都装有GGH，但自20世纪80年代中期以来，美国设计的大多数FGD已选择湿烟囱运行。近年，我国逐步消化并采用湿烟囱工艺，在新建机组上取消GGH设备。

2.GGH的功能及省却GGH的可行性

GGH的功能：①增强污染物的扩散；②降低烟羽的可见度；③避免烟囱降落液滴；④避免FGD净烟道设备腐蚀。

就目前的FGD工艺技术水平而言，加热烟气对于减少FGD下游侧的冷凝物是有效的，但对去除烟气夹带的液滴和汇集在烟道壁上的液滴作用不大。因此，加热器对于降低其下游侧设备腐蚀的作用有限。实际上，加热器本身的腐蚀就令人头痛。随着 ME、烟道、烟囱设计的改进和结构材料的发展，从技术和经济的角度来说，省却GGH是可行的。

（二）选择湿烟囱的影响因素

火电厂选择湿烟囱运行通常是出于投资、运行和维修费用的考虑，在大多数情况下，湿烟囱方案投资总费用最低。但是，烟气扩散和烟羽的不透明度等有可能是压倒经济方面的考虑因素。

1.烟流扩散

为防止烟流下洗，烟囱出口处流速不宜低于该高度处风速

的1.5倍，一般宜在20～30m/s，排烟温度在100℃以上。烟

流下洗不仅会腐蚀烟囱的组件材料，而且减弱了烟气的扩散，影响周围环境。在低于0℃的气温下还会导致烟囱上结冰。外烟囱的直径过大，会在其下风侧产生较大的低压区，因此，有多个内烟道的烟囱发生烟流下洗的可能性较单烟道烟囱更大。湿烟囱排放的低温烟气抬升小，垂直扩散速度低，出现烟流下洗的可能性更大。

2.降雨

湿烟囱的另一个问题是烟囱“降雨”，其起因是烟气温度

在露点左右，夹带液滴，这种降雨通常发生在烟囱下风侧几百米内。虽然加热烟气的湿法FGD也可能发生烟囱降雨，但湿烟囱出现的几率更大。烟囱降雨的直接原因是烟气中有水滴，其来源有：

（1）透过除雾器（ME）夹带过来的液滴，这种液滴直径

通常在100～1000μm，少数大于2000μm，其量与ME的性能、

清洁状况、烟气流速等因素有关。

（2）饱和烟气顺着烟囱上升时压力下降，绝热膨胀使烟气变冷，形成直径大约为1μm的水滴。

（3）热饱和烟气接触到较冷的烟道和烟囱内壁形成了冷凝物。

由于受惯性力的作用，烟气夹带的较大水滴撞到烟道和烟囱壁上，并与壁上冷凝液结合，重新被带入烟气，这些重新被带出的液滴直径通常在1000～5000μm之间，其量取决于壁面的特性和烟气流速。粗糙的壁面、较高的烟气流速使夹带量增加。

3.烟羽的黑度

发电厂排放烟气的透明度主要受飞灰颗粒物、液滴和硫酸雾的影响，造成烟气不透明的主要物质是NO₂。饱和热烟气离开烟囱后温度下降，形成水雾，这种含有较多水汽或其他结晶物质的白色烟气会降低烟气的黑度，使测得的黑度不能真实地反映污染情况，湿烟囱排放白色烟流更严重。

（三）脱硫烟气对烟囱腐蚀的分析

通常进行湿法脱硫不设GGH的烟气，水分含量高，湿度大，温度低，烟气处于全结露状态。对一台600MW机组来说，烟气中水气结露后形成的具腐蚀性水液量，理论计算约40～50t/h，它主要依附于烟囱内侧壁流下来至专设的排液口，排到脱硫系统的废液池中。脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。按照“国际工业烟囱协会（CICIND）”的设计标准要求，处于脱硫系统下游的烟囱，其烟气通常被视为“高”化学腐蚀等级，即强腐蚀性烟气等级，因而烟囱应按强腐蚀性烟气来考虑烟囱结构的安全性设计。

湿法脱硫工艺对烟气中的SO₂脱除效率很高，但对造成烟气腐蚀主要成分的SO₃脱除效率不高，约20%。因此，烟气脱硫后，对烟囱的腐蚀隐患并未消除；相反地，脱硫后的烟气环境（低温、高湿等）可能使腐蚀状况进一步加剧了。

由于国内脱硫烟囱历史较短，经验不多，对于脱硫后烟气对烟囱结构的腐蚀性分析我们主要是借鉴国外的资料和做法。国际工业烟囱协会（CICIND）在其发布的《钢烟囱标准规程

ModelCodeForSteelChimneys》（1999年第1版）中，对脱硫

后的烟气腐蚀性能有这样的说明：

（1）烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将大幅度提高腐蚀程度。

（2）处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条件，通常被视为高腐蚀等级（化学荷载）。

（3）确定含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级（化学荷载）是按SO₃的含量值为依据。

（4）烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸，它的化合温度约为60℃，低于氯酸露点温度时，就会产生严重的腐蚀，即使是化合中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。

（四）湿烟囱工艺中采用的装置设计要求

1.除雾器（ME）的设计

ME的正确设计和运行对于湿烟囱工艺尤为重要。以逆流

喷淋吸收塔为例，最上层喷淋母管与 ME端面应有足够的距离；ME端面烟气的分布应尽量均匀；应选用临界速度高、透过的夹带物少（＜50mg/m³）、材料坚固、表面光滑的高性能ME；尽可能选择水平烟气流ME；设置冲洗和压差监视装置。

2.出口净烟道

接触湿烟气的烟道壁、导流板、支撑加固件上会留有液体，因此，烟道的设计应尽量减少水淤积，要有利于冷凝液排往吸收塔或收集池；膨胀节和挡板不能布置在低位点，同时要设计排水设施。为尽量减少烟气夹带液体，甚至不允许烟道内有加固件。

每种材料都有其特有的烟气重新夹带液体的临界速度，如果烟气流速始终低于所用结构材料的临界流速。就可最大限度地减少夹带液体。对大多数出口烟道材料来说，开始明显重新夹带液体的烟气流速是12～30m/s，对于内表面平整光滑、不连续结构少的烟道，临界流速可取该范围的上限。烟囱入口烟道应避免采用内部加固件，一般主张烟囱入口烟道的宽度等于烟囱半径，这样可以加剧烟气的旋流，有利于液滴沉积到烟囱壁上。

对出口烟道和烟囱的烟气流进行模拟试验有助于确定烟道尺寸、走向、导流板和集液设施的最佳位置，还可预测液体沉积和烟气夹带的情况。

3.烟气临界流速对烟囱内烟道的设计影响

烟囱结构设计的主要要求是能有效地收集烟气带入的较大液滴，防止烟囱壁上的液体被烟气重新带走，最大限度地减少烟囱排放液体。当烟气进入烟囱时，烟气由水平流急转成垂直流，惯性力使较大的液滴撞向烟囱入口烟道对面的内烟囱壁面上。因此，在此位置上布置集液装置能有效地收集液滴。此外，烟囱的底部应低于烟囱入口烟道的底部，形成一个集液槽，并配以疏水排放管道和防淤塞装置。

美国基于其20多年对湿烟囱的研究和实际运行经验，在湿烟囱材料和烟气临界流速方面积累了经验。表1547列出了运用模拟试验测得的几种烟囱材料的烟气临界流速（表中数据有一定裕量）。如果烟气中的液体量较少或在靠近烟囱入口烟道处能有效地收集水滴，烟气流速可以再高些。实践表明，参考表中数据设计的烟囱，确实可以避免排放液体。表1547 不同材料内烟道的烟气临界流速

过去，大多数用耐酸砖砌的内烟囱是圆锥形，现在大部分是等直径圆柱状，如表1547所示，后者允许的烟气临界流速高得多。锥形烟囱每层内衬砖之间有一处砖缝要错位，大量的错位缝成了烟气重新夹带液体的源头。减小砖砌锥形内烟囱的斜度，可以允许较高的烟气流速。由于在烟囱上部的壁面上形成了边界层，贴近壁面的烟气流速明显低于主流体的流速。因此，烟囱上部也允许较高的流速。增加烟囱出口烟气流

速可以减少烟流下洗和增强扩散，为此，美国的做法是在烟囱出口处装设调节门。

对于有多个内烟道的烟囱，可以使内烟道高出外烟囱2倍内烟道直径的高度，这样可以减少烟流下洗。对单烟道的烟囱则无此必要。

4.替代湿烟囱的设计方案

德国采用的湿烟囱是将烟气直接排入双曲线冷却塔的水雾中，冷却塔的空气流量大约是烟气流量的20倍，这种情况下，更不需要GGH。目前，德国已有超过15座电厂采用此设计方案。当然，对于新建电厂可以预先考虑FGD和冷却塔的位置，而改建电厂可能会受位置限制。例如德国RWEWesweiler电厂（总装机容量1500MW）在20世纪80年代中期将3套改建的湿法石灰石FGD（共5个吸收塔）的烟气经3个冷却塔排放，原有的烟囱用于排放旁路烟气，少建1个湿烟囱，3套FGD至今运行良好。

若仅有1座湿烟囱，则难免要排放高温未处理烟气，甚至有可能接触空预器故障时高达300℃以上的烟气，为了便于选材和减少今后的维修，可以考虑建干、湿2个烟囱。对于增建FGD的电厂，如果在靠近现有烟囱和引风机的地方布置有困难，可以将烟气引至可布置的地方，再建1座湿烟囱。为避免出口烟道过长，用原干烟囱排放高温烟气。

（五）湿烟囱的结构材料

电厂烟囱通常分为干、湿2种，湿烟囱又分为：①湿法洗涤后的烟气不加热；②部分烟气加热；③必要时排放高温烟气。

湿烟囱衬里材料的可靠性至关重要，如果湿烟气中腐蚀性液体和颗粒物对烟囱造成损坏以至衬里失效将造成严重后果。对于结构材料不适合湿态运行的现有烟囱，必须用合适的材料重新衬覆，或另建湿烟囱。在工艺过程确定后，要根据预测的腐蚀环境并兼顾最大限度地减少烟囱排水来选择材料。

湿烟道和湿烟囱的内壁暴露于硫酸、亚硫酸、氯化物和氟化物的冷凝物和固形物等低pH值环境中，遇到部分烟气加热或定期排放旁路烟气的情况，还要遭受高温、高酸性和高浓度氯化物、氟化物，湿烟囱将遭到毁坏。制约湿烟囱材料选择的主要因素是旁路烟气的输送方式、水雾夹带和经济性。例如，排放部分未处理烟气、未处理旁路烟气或启停机期间的旁路烟气的烟道，均不能采用FRP、有机树脂衬覆钢板等材料。

1.美国电站湿烟囱的一般设计选材

在美国，出于费用考虑，耐酸砖成为燃煤电厂砌内烟囱的主要用材。目前流行在混凝土烟囱内表面做钢套，钢套内表面喷涂1.5mm乙烯基酯玻璃鳞片树脂，但这种结构仍受运行温度限制。表1548为部分已用或计划用于新建或改建湿烟囱的材料特性。

建湿烟囱时，用耐酸砖内烟囱经济实用；用合金C—276复合板，维修工作量少，但价格昂贵；建干/湿双烟囱，有利于材料选择，运行灵活，今后维修工作量也小，但占地大。最终选用何种方案，应作综合比较。

2.目前国内外新建机组湿烟囱结构材料的选用

砖砌内筒由于其分段支承处的接缝及形成砌体后的砖缝抗渗密闭性和整体性较差的缘故，都不可避免地存在渗透和腐蚀的问题，存在检修和维护、甚至内筒更换的问题，而这不但导致发电机组的停运，而且内筒更换的施工也相当繁琐和复杂。从对烟气的抗渗防腐考虑，烟囱内筒应选用闭性好、整体性强、自重轻和无连接接头的钢内筒。

表1548

湿烟囱结构材料特性

对于内筒密闭性的要求，只要将内筒视作一根流淌结露的腐蚀性水液管道就不难理解了。目前条件下，钢内筒是一种合适的选择，钢内筒的内壁都须进行防腐处理；有烟气加热系统GGH时，内壁可设耐酸砂浆防护层，无烟气加热系统GGH时，按照国内外成熟做法，其内壁考虑耐腐蚀金属面层或玻璃砖贴面层，即钛钢复合板和泡沫玻璃砖。

采用钛钢复合板内筒具有减缓腐蚀速率的效用。烟气中的氧使不锈钢等金属表面形成一层钝化膜，因而腐蚀速率降低。

关于经济性，通过几个工程的比较和实践，取消烟气加热系统GGH后采用钛钢复合板或泡沫玻璃砖的烟囱投资均较取消GGH前的烟囱投资总和要低。单纯进行取消GGH前和取消GGH后烟囱的投资比较是不完整的，因为取消GGH后，烟囱结露的腐蚀性水液排放量增加和腐蚀性增强，腐蚀对烟囱的安全运行至关重要。

（六）湿烟囱防腐设计的工程实例

1.采用钛钢材湿法脱硫烟囱的工程实例

江苏常熟市华润电力常熟第二发电厂的3×600MW超临界燃煤发电机组脱硫岛，由于GGH运行的温度要求在发电机组低负荷运行，机组开启和关停状况下难以保证，最后舍弃烟气加热系统（GGH）方案，而改用三管烟囱的钢内筒采用普通Q235B钢板与1.2mm厚钛板复合而成的复合板方案。整个一座240m高复合钢内筒三管烟囱的费用与省下的三套GGH设备费用相当；而省下的GGH运行费用、每年的检修维护费用和炉后场地布置更是可观，经济性价比较好。

福建漳州后石电厂6×600MW级燃煤发电机组，由于建有脱硫装置，烟囱设计咨询单位———日本三菱公司要求在两座钢内筒多管式烟囱的钢内筒内表面贴1.6mm的钛钣或镍钣，用于抗稀酸液腐蚀，由此使单座烟囱总投资达8000余万元。曾建议改用价格较为便宜，但仍含有镍、钛成分的美国 A—316L特殊钢材，未获三菱公司的同意。

2.采用泡沫玻璃砖湿法脱硫烟囱的工程实例

2003年，山西霍州第二发电厂一期工程2×300MW燃煤发电厂210m钢内筒套筒式烟囱，在不设GGH条件下，钢内筒内侧面加设了一层美国宾高得泡沫玻璃砖防腐层（51mm厚）。国际工业烟囱协会（CICIND）的标准中没有这种防腐设

计方案的专门说明，但国内外都有它的工程实践。

由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱的运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换。因此，从长期运行安全的角度考虑，取消烟气加热系统后，烟囱内筒采用钛钢复合板这种抗渗防腐和耐久的材料是一种理性的选择，经济比较也是合理的。

第五节 FGD浆液阀门防腐

一、概述

烟气脱硫系统的酸/氯化物腐蚀性极大，在选择工艺流程阀门时，必须考虑燃煤所产生的氯化物和氟化物作用，pH值条件下硫酸盐的腐蚀作用。

在FGD设备中，材料的腐蚀有硫酸和亚硫酸等酸性物质造成的一般腐蚀，有烟气中的 HCl和处理水中的浓缩氯化物造成的局部腐蚀，大量粉尘或吸收剂浆液造成的冲刷腐蚀。

二、FGD阀门及设备防腐蚀措施

腐蚀破坏有应力腐蚀断裂和点蚀破坏两种情况。

在FGD设备上采用碳钢衬氯丁橡胶和非金屑涂层制造阀门是一项有效的措施。另外，采用超级奥氏体钢、双相和超级双相不锈钢、高镍材料、镍铬钼合金材料也是一种好方法。

在腐蚀性较弱的地方，通常采用316L不锈钢。在腐蚀性强的地方，选用Cr、Mo、Ni含量更高的钢种。低碳的（含Ti和Nb）稳定性不锈钢耐晶间腐蚀性较好。Mo含量为6%的新型超级奥氏体钢、双相和超级双相不锈钢，在中或强腐蚀性介质中使用的更为广泛，选用Ni含量在22%以上的合金就可以解决氯化物应力腐蚀裂纹问题。但是，在氯化物含量高且pH值低的洗涤塔环境中，316L、超级奥氏体钢、双相和超级双相不锈钢的耐腐蚀性将降低。

近年来，采用薄板衬里（贴壁纸）新工艺被广泛应用。如在6mm的碳钢板上采用薄合金板（厚度为1.6mm的C276合金）衬里，解决了高镍铬钼合金材料价格昂贵的问题。化学镀磷镍也是国际上表面处理领域中发展较快的工业技术。磷镍镀层在腐蚀介质和基体间起着屏蔽的作用，其耐腐蚀性能见表

1551。

表1551

镍基材料腐蚀速率

三、FGD阀门防腐

湿法脱硫过程中，介质含Cl为0.02%～0.06%，pH=4.5～7，含固量约20%，P=1.0MPa，T=50～60℃。

对于FGD工艺用阀门，可以采用全金属阀门，也可以采用衬里阀门。如采用衬里阀门，应优先选用蝶阀，其次选用隔膜阀、球阀、截止阀。

由于石膏浆液为产生高氯化物的环境，腐蚀性严重（15%

H₂SO₄、0.06%Cl、pH为4），因此需要采用镍不锈钢和高镍

铬钼合金材料。

目前典型的FGD阀门防腐选择是，一般阀体用铸钢+内衬橡胶，阀板及阀杆用双相不锈钢（六钼钢）或哈氏合金。为降低费用，目前积极研制的加固型工业陶瓷大型阀板在理论上也是可行的。

对于调节门，由于对调节线性要求高，所以，一般选用衬工业陶瓷阀门。陶瓷阀具有耐腐蚀、耐磨损、线性好的优点，但抗刚性冲击力差。

对于其他一般腐蚀性介质的材料可以采用化学镀磷镍工艺，基体材料可以用碳钢、奥氏体不锈钢、低碳或超低碳不锈钢。也可以采用双相及超级双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢和镍合金。

对较弱腐蚀性介质的环境，可以采用316L、317LM型不锈钢。

金属阀门的材料（或表面经过处理）已具备抗腐蚀性能，其阀门结构与普通金属阀门差别较小。

对于阀体衬里阀门，其结构上主要是防止衬里与阀轴、衬胶与阀体间渗漏，以免造成耐腐蚀性差的基体受腐蚀性介质破坏。

第六节 脱硫系统腐蚀分析

由于脱硫系统所处运行环境的特殊性，腐蚀是脱硫系统运行中极为常见的故障之一，腐蚀不仅会对设备本身有较大危害，而且也会对整个系统的稳定运行造成很大威胁，因腐蚀问题造成系统停运的事故已屡见不鲜。在国外一个新建项目中，防腐蚀工程会占该项目总投资的20%～30%，从这个数据中可以很清楚地得出防腐蚀工程在项目建设中的重要性，这对于脱硫工程（FGD）更是如此。

一、腐蚀来源

烟气脱硫系统的腐蚀原因非常复杂，在吸收塔内，吸收剂本身的腐蚀性并不强，而烟气中冷凝物的腐蚀性却是很强的，其中包括硫酸、亚硫酸、盐酸、氮氧化物的水合物等。另外，煤中所含的氯化物和氟化物使腐蚀问题变得更为严重。高温会加剧腐蚀，固体颗粒和沉积物也会带来磨蚀并加剧腐蚀。这些

因素的共同作用，会导致下述几种腐蚀。

1.低温结露腐蚀

当FGD尾部设备受热面的温度低于烟气的酸露点时，含硫烟气中的水蒸气和SO₃结合成的硫酸会凝结在受热面上，严重地腐蚀受热面，这种因蒸汽凝结而腐蚀的现象称为低温腐蚀，也称为结露腐蚀现象。低温腐蚀在湿法脱硫系统中是较为严重的一种腐蚀类型，通常发生在GGH和烟囱等尾部设备中。通常情况下，烟气中水蒸气的含量常较空气中的高些，因此烟气的露点也较高，即烟气中的水蒸气在较高的温度下就开始凝结。这个露点只考虑了水蒸气的影响，一般都比较低，如果燃料中有硫存在，则情况就会不同。燃料中的硫燃烧后生成SO₂，其中一小部分还会再氧化成SO₃，烟气中SO₃气体与烟气中的水蒸气结合为硫酸蒸汽。烟气中有硫酸蒸汽存在时，即使它的含量很少，它对露点的影响也很大。考虑了烟气中硫酸蒸汽的露点称为烟气的酸露点。

影响火电厂烟气酸露点的原因非常复杂，主要包括燃料含硫量和燃烧方式、过量空气系数、烟气中水蒸气含量和飞灰或受热面结构的积灰程度等。根据研究表明，烟气中硫酸蒸汽是由硫分氧化而来的，燃料含硫量越高，其酸露点温度越高；链条炉、煤粉炉和液态排渣炉三种燃烧方式相比，相同燃料的露点温度链条炉最大，煤粉炉其次，液态排渣炉最小；过量空气系数对酸露点的影响主要是因为其改变了SO₂和SO₃两种硫氧化物之间的平衡状态，在保证燃烧充分的前提下，过量空气系数越低，SO₃的生成量越少，烟气的酸露点温度就会降低；其次，烟气中水蒸气含量也是烟气酸露点的影响因素之一，烟气中水蒸气的浓度越大，水蒸气分压力也就越大，烟气酸露点温度便会提高；最后，飞灰或受热面的结构积灰会对SO₂和SO₃具有一定的吸附作用，可在一定程度上减少烟气中SO_x的浓度，降低烟气露点温度。

2.SO_x的化学腐蚀

SO_x溶于水后，生成相应的酸液，使金属表面吸附的水膜pH值很低，加之SO_x本身又是强氧化剂，在阴极上可以进行还原反应，即

2H₂SO₃+2H++4e→S₂O₃^-+3H₂O E⁰=+0.40V 2H₂SO₃+H++2e→HS₂O₃^-+2H₂O E⁰=+0.08V

这些反应的标准电极电位比大多数工业用金属的稳定电位（如铁的E⁰=-0.44V）要高得多，从而使金属构成腐蚀电池的阳极而加快腐蚀。

更为严重的可能是“酸的再循环”，SO₂被吸附在金属表面，在有氧存在的情况下发生反应，即

Fe+SO₂+O₂→FeSO₄

FeSO₄水解生成游离的硫酸，即

4FeSO₄+10H₂O+O₂→4Fe（OH）₃+4H₂ SO₄

如此循环往复，使腐蚀不断循环下去。

3.HCl

HCl来自于燃料及工业用水，当 HCl以气相存在时，对钢铁的腐蚀性小，当低于露点温度（最高露点温度为108℃）时，会与H₂O结合生成盐酸，产生腐蚀。

因脱硫工艺要求pH值为5.5～6，故存在稀酸的腐蚀，同时应注意，HCl的存在会发生如下反应，即

CaCO₃+HCl→CaCl₂+H₂O+CO₂↑

即存在CaCl₂的结垢，对它的清理会损坏衬里层。

4.H₂O

水并非不参与反应，水本身会腐蚀钢铁，特别是大于100ppm的含氯离子的工业用水。很多酸的腐蚀必须在有水

的前提下，无水的浓酸，例如浓硫酸反而对碳钢的腐蚀极小。

水的分子半径很小，在几乎所有的介质中，它的离子半径属于很小的一种，氧也如此。因此，它会渗透相当多的有机及无机材料隔离层（金属除外），在水的渗透过程中，其他介质随之渗透，故在防护工程中，对稀酸介质，需选择抗渗性能好的材料，而常规涂料，PVC、PP、FRP及部分砖板衬里，均应慎用。砖板衬里适用于有抗渗层的复合衬里结构。

由排放原烟气及净烟气组分中可知，烟气中的 H₂O含量相当高，特别是经洗涤后的净烟气内，充满了饱和水蒸气，选材时应引起重视。

5.CaSO₄·2H₂O、CaSO₃·1/2H₂O及氟化物

CaSO₄ ·2H₂O特别是难溶的亚硫酸钙，会对衬里层产生磨损，并在衬里层壁面结垢，导致衬里层易被损坏。存在于煤的燃烧烟气及石灰石中的氟化物，会生成氟化氢，对碳钢产生腐蚀，同时会腐蚀含硅材质，一般煤中的氟化物含量很少，故在砖板衬里结构中，多选用瓷砖，也有选用碳砖的，后者对

HF耐蚀。

6.棕泥

煤中的Fe₂O₃和Al₂O₃等金属氧化物与烟气及细石灰石颗粒中的灰分混合，会在FGD装置底部积聚，内含氟化物棕泥，会对衬里层产生磨损。

7.气、液流冲刷

原、净烟气在高速流动中，对气、液流管道，包括旁通管道（在FGD装置停止运转期间开通）、热交换器、洗涤塔壁面，产生冲刷磨蚀。石灰浆液及吸收SO₂后的含硫浆液也是如此。

二、腐蚀形式

脱硫腐蚀中常见的腐蚀形式有金属材料的腐蚀和非金属材料的腐蚀。

金属材料的腐蚀形式有均匀腐蚀（一般腐蚀）和局部腐蚀（点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀），以及物理腐蚀（冲刷腐蚀和磨损腐蚀）、电化学腐蚀等。

1.缝隙腐蚀

在各种腐蚀中，缝隙腐蚀最为常见。缝隙腐蚀是以裂缝的形式出现的，发生在因氧气供应不足致使钝化膜被破坏的部位。缝隙中的电解质由于扩散迟缓而比缝隙外的电解质更缺氧。另外，阳极的氯化物（如氯化铁）会发生水解作用，使缝隙里的液体大多呈酸性，又因放热反应促使局部蒸发，使缝隙里的电解质浓度越来越高。

缝隙腐蚀可能出现在材料中，也可能出现在不同材料之间（其中至少有一种材料是金属），例如安放有垫圈的部位或附着沉积物的金属表面。因此，应尽量避免出现沉积层。防止发生此类腐蚀的办法是在合金中提高铬、钼元素，尤其是钼元素的含量。

2.点腐蚀

点腐蚀是除缝隙腐蚀外，在脱硫装置中频繁出现的另一种腐蚀。是在金属或合金钝化膜上发生的局部腐蚀。如果钝化膜再生得不够快，这种腐蚀就会加速，使腐蚀深度加深。一般在含有卤化物（如氯化物）的水溶液中易发生此类腐蚀。因此，此类腐蚀在脱硫尾部烟道较为常见。

3.应力开裂腐蚀

应力开裂腐蚀是在张应力和特定腐蚀介质的作用下，金属材料中产生裂缝的一种腐蚀。裂纹的出现常不可预料，被腐蚀的部件也看不到有明显的变化，出现应力腐蚀开裂的条件是：

①材料对引起应力腐蚀的特定介质敏感；②在腐蚀环境中存在这种特定介质；③部件表面施加有超过临界值的张应力（包括内应为）；④其他腐蚀（如点腐蚀或缝隙腐蚀）的作用。

4.气泡腐蚀和冲刷腐蚀

气泡腐蚀和冲刷腐蚀形成的原因是钝化膜破坏和材料的表面机械应力过高。气泡腐蚀中，气泡爆裂是造成钝化膜破坏的主要原因；而冲刷腐蚀中，高流速和介质中夹带固体粒子是主要原因。这类腐蚀大多发生在快速运动或有高速介质流过的部件上，包括泵壳、叶轮、泵轴、喷嘴、弯头、搅拌器叶片、管道和阀门等。

5.晶间腐蚀

石灰石—石膏法的浆液属碱性液体，吸收SO₂后生成可溶性的CaSO₄或CaSO₃。其溶液渗入表面防腐层的毛细孔内，当停留检修使该设备停用时，由于自然干燥，该溶液会生成结晶型盐，同时体积膨胀使设备自身的防腐材料产生内应力，而使其脱皮、粉化、疏松或裂缝损坏。尤其因干湿交替作用，带结晶的盐类体积可增加几倍或几十倍，腐蚀更加严重。

6.电化学腐蚀

电化学腐蚀是由不同的金属（或导电非金属）为两极形成腐蚀电池的结果，常发生在不同金属之间的法兰连接处、焊缝接点处。

非金属材料的化学腐蚀较缓慢，而物理腐蚀破坏较迅速，是造成非金属腐蚀的主要原因。物理腐蚀主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等现象，主要是由腐蚀介质的渗透和应力腐蚀所致。另外，施工质量对保证材料的性能也是至关重要的，影响归纳如下：

（1）介质渗透。这是引起物理破坏极为重要的因素，应力的来源一般有三个方面：①介质经材质基体中分子级空穴逐步迁移；②介质经材质中存在的微裂纹、微气泡在毛细作用下渗入；③介质经填料和材质间界面孔隙渗入。这三种渗透途径在衬里中并存，相互促进，导致防腐层内介质逐层渗透。

（2）残余应力及热应力。这是引起非金属材料破坏的重要因素，应力的来源一般也有三个方面：①基体固化时的收缩应力；②不同介质材料界面收缩应力；③环境温度引起的热应力。材料成型中的残余应力及使用中热应力的存在，会使衬里的界面强度降低，增加微裂纹及界面孔隙，为材料内缺陷的发展及介质渗入提供潜在的条件。残余应力与介质渗透是相互促进的两个方面。残余应力会导致微裂纹的产生，微裂纹会给介质渗透提供途径，渗入的介质又进一步激发残余应力并产生毛细效应，致使微裂纹发展、新生，形成腐蚀破坏的恶性循环。

（3）施工质量。施工质量包括衬里成型的每一个环节，从防腐蚀设计、表面处理、操作技能、材料配置到各工序的质量，主要应从加厚防腐层、抑制腐蚀介质渗透、减少衬层内残余应力并改变应力作用效果、强化施工质量控制等方面入手。无机非金属高分子材料在结构设计及材料组成上能较好地满足上述理论，较之传统的防腐技术的突出不同点在于它是以抗介质渗透、减少残余应力为出发点设计的。

三、腐蚀环境

整个工艺系统中，GGH、吸收塔、制浆系统、脱水系统及烟囱，均存在设备的腐蚀问题。在不同的腐蚀环境中，其腐蚀类型和腐蚀程度存在很大差异，典型湿法烟气脱硫尾部设备的主要腐蚀环境如表1561所示。

表1561

典型湿法脱硫尾部设备的主要腐蚀环境

1.GGH腐蚀环境

我国早期投运的电厂脱硫装置均安装了GGH，其目的在于提高排烟温度和抬升高度，减轻脱硫后烟囱冒白烟的问题和防止尾部腐蚀。GGH是整个脱硫工艺系统腐蚀较为严重的部位之一。某厂一期烟气脱硫装置1992年投运，1994年大修中明显发现换热器受热面受到严重腐蚀，鳍片管严重腐蚀且大量脱落，管束明显减薄，换热效果变差。

导致GGH中产生腐蚀问题的原因很复杂，其中因烟气成分造成烟气露点升高是腐蚀的主要原因之一。GGH区域的腐

蚀是典型的低温腐蚀，低温腐蚀的发生主要与烟气露点有关。

GGH中的烟气成分有水蒸气、粉尘、SO₂、SO₃、HCl、HF

等。水蒸气的露点一般较低，但由于烟气中SO₂、SO₃和粉尘等组分的影响，使得烟气露点显著提高。GGH中烟温在80℃左右，低于烟气露点温度，因此硫酸蒸气结露并逐渐浓缩在金属壁面上，形成了金属壁面的低温腐蚀。

2.吸收塔内腐蚀环境

目前，在湿式石灰石—石膏法烟气脱硫工艺中多采用了高效喷淋塔，即空塔。塔内的腐蚀原因有硫的腐蚀、Cl离子的腐蚀和磨损腐蚀三种。研究发现，吸收塔内部的腐蚀主要是由于石灰石浆液中氯化物的含量过高所引起的麻点腐蚀和烟气冲刷带来的磨损腐蚀。

吸收塔内部石灰石浆液中氯化物的存在会引起电化学腐蚀。研究发现，当Cl离子浓度达到3%时，腐蚀速度增至最大；而吸收塔浆液中Cl离子浓度为2%～3%，恰在Cl离子腐蚀最严重的范围内，由于浆池内有空气通入，故是富氧区，Cl离子腐蚀属于氧去极化腐蚀，含氧量越高腐蚀越快。脱硫塔内的烟气中仍含有大量的颗粒物，且石灰石—石膏浆液中有较高的含固量（80～250g/L），在气液高速流动的吸收塔内部，对吸收塔壁、构件、塔内管道形成冲刷磨损。

3.尾部烟囱腐蚀环境

湿式石灰石—石膏法脱硫后进入烟囱的烟气湿度大，温度低，加之主要腐蚀成分SO₃的存在，使得烟气露点温度显著提高，在烟囱内壁上造成了严重的结露腐蚀。另外，脱硫处理后的烟气中还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，形成腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀。即使经过换热器升温后烟气温度一般约为80℃，也会形成结露，因此吸收塔出口后的烟道及其FGD出口的混凝土烟道和烟囱，也处在腐蚀环境中。

4.石灰石浆液供应系统腐蚀环境

石灰石浆液中主要含CaCO₃。颗粒的悬浮液，pH值一般约为8。如果制备石灰石浆液的工艺水采用真空皮带脱水机冲洗石膏用的过滤水，则石灰石浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可能达到2×10^-2左右，浆液供应系统也内可能会发生酸性腐蚀。

5.石膏浆液排出及处理系统腐蚀环境

石膏浆液中主要含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子质量分数可能达到2×10^-2以上，该系统也可能会发生酸性腐蚀。