煙氣的主要成分和造成煙囪腐蝕與破壞的原因
燃煤電廠排放的煙氣中主要含有二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和部分粉塵。在粉塵顆粒物等的催化作用下,煙氣中部分SO2會轉化為SO3。經過濕法煙氣脫硫后,煙氣中的含水量比較大,故SO3會轉化為硫酸蒸汽。當煙氣的溫度低于該硫酸蒸汽濃度下的酸露點時,就會有硫酸小液滴凝結并附著在煙囪的內表面上。同時,酸液沿內壁下流過程中,部分又被蒸發,造成內壁凝結液中酸濃度逐漸增大。煙囪內壁長期處于酸液浸泡狀態,造成低溫結露腐蝕[2]。由于煙囪一般是內部壓力高于外部壓力,故酸液有自然向外滲透的傾向。如果煙囪內壁有裂縫,酸液、煙氣會順著裂縫不斷向外滲透,使鋼、混凝土等結構材料發生腐蝕,且腐蝕速度極為迅速。這種腐蝕屬于SOx的化學腐蝕。經濕法脫硫后的煙氣一般還含有氟化氫、氯化物等強腐蝕性物質,pH為2.0~2.5,屬于Cl-、F-離子的腐蝕。另外,溫度波動也會造成熱膨脹損壞和熱疲勞破壞。由于多數電廠濕法脫硫系統安裝有煙氣旁路系統,當旁路擋板打開時,煙氣溫度達到130°C左右。在旁路擋板未鉛封之前,這種冷熱交變的情況較多,因此,煙囪內的防腐層在較大的溫變環境下易受到破壞[3]。目前,國內濕法脫硫煙囪數量龐大,其內襯腐蝕和鋼板滲漏狀況都比較嚴重,存在著安全隱患,因而有必要對其內襯涂層所用材料進行探究。
目前,常用的防腐涂料有KN-G玻璃鱗片膠泥,它們均具有耐酸、耐高溫、抗滲、柔韌、耐久等特點。
玻璃鱗片膠泥屬于以有機高分子為基體的膠泥,它以酚醛環氧乙烯基樹脂等為主材,加入%片徑不等的玻璃鱗片等配制而成。鱗片膠泥含有的扁平型玻璃鱗片在樹脂中呈平行重疊排列,從而形成致密的防滲層結構。其耐溫性和耐蝕性主要取決于樹脂的性能。如果是耐溫性較高的樹脂(長期運行溫度最高為200°C),那么樹脂固化后,高的交聯密度也可以有效減弱水蒸氣和腐蝕性化學介質的滲透,從而達到防滲和減滲的效果。由于樹脂基體與玻璃鱗片之間的粘結強度較高,而鱗片涂層與基材之間的粘結強度高,因而鱗片涂層也不易產生龜裂、分層或剝離。鱗片涂層的線膨脹系數約為 11.5×10-6m/(m·°C),鋼鐵的線膨脹系數為12.0×10-6m/(m·°C),兩者比較接近。鱗片涂層適合于溫度交變的重腐蝕環境,不因環境溫度變化而分層,而且施工氣候適應性好。但該涂層存在抗拉性、抗彎曲性和抗高溫差等缺點[21]。鱗片涂層由于其固體成分和添加劑可根據需要調節配比,因此能適應多種氣候,即使是在低溫、多雨季節,只需采用簡單的加熱方法,就可以施工。另外,其施工工期較短。底漆層、鱗片膠泥層、面漆層等各層上、下道工序之間固化時間短,一般施工期適中,維護修復性好,故國外電廠煙囪早期已有應用。