燃煤电厂湿法烟气脱硫塔体防腐技术
时间：2020-12-27 00:02:22 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文总结归纳了现有燃煤火电厂石灰石-石膏湿法脱硫吸收塔内防腐材质的种类、性能和用途，并对其优缺点进行分析比较；着重总结了现有新型防腐涂料的国内外研究进展，并基于现有材料存在的问题提出后续可能的研究方向。
关键词：燃煤电厂 湿法脱硫 吸收塔 防腐
中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（a）-0071-02
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前国内燃煤火电厂普遍采用的烟气净化技术。为避免烟气、吸收剂及反应产物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[1]。
1 常用防腐材料介绍
镍基合金是目前应用效果较好的耐腐蚀塔体材料，该合金具有良好的机械强度，良好的加工和焊接性能，无焊缝开裂问题，并具有良好的热稳定性，国际上有使用十多年未出现腐蚀的例子[2]。但镍基合金的价格太过昂贵，大型烟气脱硫设备制作成本过高，因此并没有大规模普及使用，现在国内一般不再设计使用[3]。
脱硫塔设备中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）玻璃钢，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，但对燃煤机组配套的大直径吸收塔而言制作难度较大，易出现加工缺陷。（4）聚脲涂料，是由异氰酸酯组分与氨基化合物组分反应生成的一种弹性体物质，其基本特性是防腐、防水和耐磨，可在任意表面上迅速固化，即使在极端恶劣的环境条件下也可正常施工，不产生流挂现象。（5）纳米复合涂料，对常用的防腐涂料进行纳米改性来提高防腐性能，可显著提高涂料的抗腐蚀、抗渗透、抗热冲性能，其机械强度和附着力也有显著提升，适用于高低温环境[4]。
2 现有防腐涂料的缺点
目前湿法脱硫塔大都采用乙烯基玻璃鳞片作为内部防腐材料，已有较多成熟的脱硫塔防腐工程案例。但在玻璃鳞片防腐施工和固化过程中，玻璃鳞片会释放出挥发性可燃气体，即使在其防腐施工过程中采取严格的安全施工措施，也较易发生火灾造成安全事故，给脱硫塔的安全施工和运行产生影响。据不完全统计，全国已累计发生脱硫吸收塔失火事故30多起，既造成了重大经济损失，又延误了脱硫工程的工期，有的事故甚至造成人员伤亡。从直接原因来看，是由于交叉施工等管理因素造成的，但实质问题在于玻璃鳞片胶泥没有阻燃性能，氧指数过低，一旦过火没有自熄性，造成防腐层大面积快速着火自燃。
乙烯基玻璃鳞片的基材是乙烯基树脂，它是由环氧树脂与甲基丙烯酸经化学反应后溶于苯乙烯得到的，在现场使用过程中通过触发乙烯基产生聚合反应而达到防腐的目的。在乙烯基树脂玻璃鳞片防腐施工和固化过程中，玻璃鳞片会释放出苯乙烯等挥发性可燃气体，且玻璃鳞片胶泥没有阻燃性能，氧指数过低，一旦过火不具有自熄性，因此一旦遇到火星容易发生火灾烧塔的安全事故，给脱硫塔的安全施工和运行产生影响，既造成了重大经济损失，又延误了脱硫工程的工期。
3 新型防腐涂料研究
美国先进聚合涂料（Advanced Polymer Coatings）公司开发了一种新型重度耐腐蚀涂料PowerLINE784（简称784涂料），该涂料的主要成分是热固性树脂，是多反应性无机-有机杂化化合物通过高交联形成高致密度的聚合物，交联结构致密，具有优异的耐磨蚀特性和耐高温特性，长期高温耐受可达260℃。在国外，784涂料已应用于湿法脱硫吸收塔、远洋运输和化学工业等行业，工程实例表明，784涂料能有效提高脱硫系统的使用寿命。
为了降低涂料的渗透率，M.Nematollahi和M.Heidarian等[5]人在环氧树脂中加入纳米玻璃鳞片和有机膨润土，并对混合物的耐腐蚀性能进行比较，经多种测试，二者均可有效提高環氧树脂的耐腐蚀性能，并以纳米玻璃鳞片的增强效果更佳。Messori等[6]对乙烯基酯树脂及不饱和聚酯树脂进行改性，利用羟基全氟聚醚与己内酯的共聚产物显著降低了固化物的水扩散系数。
徐永祥等[7]人自主研制了一种低收缩剂，并研究了其乙烯基酯树脂固化体积收缩率和热变形温度的影响，并据此研发了低收缩率的耐热冲击重防腐鳞片涂料，该涂料经多次冷热循环均无开裂脱落，有望用于脱硫烟道等重腐蚀环境。王兴镇以玻璃鳞片优化了环氧-四氟树脂体系，并研究出环氧树脂和氟碳树脂的比例为3∶7时涂层具有优异的耐腐蚀性能。
华东理工大学华昌聚合物有限公司开发了MFE-1、MFE-2、AE-1、W2-1等耐腐蚀性能优异的树脂品牌。鉴于美国先进制造公司PowerLINE784的优异防腐性能，国内的武汉掌声科技有限责任公司采用无溶剂反应体系，通过多反应性无机-有机杂化化合物高交联形成高致密度的聚合物，研制了柔性陶瓷防腐材料作为PowerLINE784的进口替代品，其防腐性能达到PowerLINE784的性能指标，具有优良的防腐性能。
4 结论
脱硫系统中具有脱硫塔入口的高温干湿交界面、喷淋层处的高速浆液冲刷界面等多种防腐界面，并存在碳钢、不锈钢、双向合金钢及玻璃鳞片、衬胶等金属和非金属基材，所筛选的阻燃型防腐涂料需要对不同基材具有强结合力、接近的膨胀系数、耐温及耐温骤变性，并对不同界面具有很好的适应性。
而大型脱硫塔由于防腐面积巨大，对施工的合理化衔接要求更高。探讨大型脱硫塔作业环境下，喷砂等基层处理方法及喷涂、滚涂、刮涂等涂料涂覆工艺等施工工艺对涂料防腐涂层的阻燃防腐性能的影响，考察涂料固化特性对其施工工艺的影响。
现有的以乙烯基玻璃鳞片为代表的第三代树脂材料不具有阻燃性能，而在此基础上研发的改性酚醛树脂、柔性陶瓷防腐材料及第四代“有机-无机”多官能团交联热固性树脂具有阻燃、耐腐蚀、耐磨蚀、耐温等特性，理化性能优异。但交联度越高聚合物的脆性也越大，新型材料在提供高致密度从而提高阻止腐蚀介质的渗入的能力的同时，往往又伴随着脆性过大等一系列问题。今后相关研究的主要方向应为筛选适合的防腐性和耐冲击、耐磨损、阻燃的涂料，并开发适宜的防腐喷涂工艺，考察涂层厚度对阻燃防腐性能的影响。
参考文献
[1]许兰飞，崔新安，刘希武，等.非金属衬里材料在烟气脱硫装置上的应用[J].表面技术，2015，44（12）：33-40.
[2]张斌.石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的腐蚀及防腐材料的选择[J].科技与企业，2015（8）：255-256.
[3]李守信，赵毅，王德宏.烟气脱硫系统的防腐蚀问题[J].华北电力大学学报，2000（4）：70-74.
[4]韩恩厚，刘福春，柯伟.纳米复合涂料的研究与应用[A].第二节全国重防腐蚀与高县涂料及涂装技术研讨会论文集[C].2004.
[5]M.NEmatollahi，M.Heidarian，M.Peikari，et al.Comparison between the effect of nanoglass flake and montmorillonite organoclay on corrosion performance of epoxy coating[J].Corros.Sci，2010（52）：1809-1817.
[6]Messori M，Pilati F，Toselli M，et al.Vinyl Ester Resins modified with Perfluoropolyethers[J].International Journal of Surface Science and Engineering，2008（2）：310-324.
[7]徐永祥，李运德.低收缩耐热冲击重防腐鳞片涂料的研究[J].涂料技术与文摘，2009（3）：16-20.
