烟气的主要成分和造成烟囱腐蚀与破坏的原因
燃煤电厂排放的烟气中主要含有二氧化硫、三氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和部分粉尘。在粉尘颗粒物等的催化作用下,烟气中部分SO2会转化为SO3。经过湿法烟气脱硫后,烟气中的含水量比较大,故SO3会转化为硫酸蒸汽。当烟气的温度低于该硫酸蒸汽浓度下的酸露点时,就会有硫酸小液滴凝结并附着在烟囱的内表面上。同时,酸液沿内壁下流过程中,部分又被蒸发,造成内壁凝结液中酸浓度逐渐增大。烟囱内壁长期处于酸液浸泡状态,造成低温结露腐蚀[2]。由于烟囱一般是内部压力高于外部压力,故酸液有自然向外渗透的倾向。如果烟囱内壁有裂缝,酸液、烟气会顺着裂缝不断向外渗透,使钢、混凝土等结构材料发生腐蚀,且腐蚀速度极为迅速。这种腐蚀属于SOx的化学腐蚀。经湿法脱硫后的烟气一般还含有氟化氢、氯化物等强腐蚀性物质,pH为2.0~2.5,属于Cl-、F-离子的腐蚀。另外,温度波动也会造成热膨胀损坏和热疲劳破坏。由于多数电厂湿法脱硫系统安装有烟气旁路系统,当旁路挡板打开时,烟气温度达到130°C左右。在旁路挡板未铅封之前,这种冷热交变的情况较多,因此,烟囱内的防腐层在较大的温变环境下易受到破坏[3]。目前,国内湿法脱硫烟囱数量庞大,其内衬腐蚀和钢板渗漏状况都比较严重,存在着安全隐患,因而有必要对其内衬涂层所用材料进行探究。
目前,常用的防腐涂料有KN-G玻璃鳞片胶泥,它们均具有耐酸、耐高温、抗渗、柔韧、耐久等特点。
玻璃鳞片胶泥属于以有机高分子为基体的胶泥,它以酚醛环氧乙烯基树脂等为主材,加入%片径不等的玻璃鳞片等配制而成。鳞片胶泥含有的扁平型玻璃鳞片在树脂中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。其耐温性和耐蚀性主要取决于树脂的性能。如果是耐温性较高的树脂(长期运行温度最高为200°C),那么树脂固化后,高的交联密度也可以有效减弱水蒸气和腐蚀性化学介质的渗透,从而达到防渗和减渗的效果。由于树脂基体与玻璃鳞片之间的粘结强度较高,而鳞片涂层与基材之间的粘结强度高,因而鳞片涂层也不易产生龟裂、分层或剥离。鳞片涂层的线膨胀系数约为 11.5×10-6m/(m·°C),钢铁的线膨胀系数为12.0×10-6m/(m·°C),两者比较接近。鳞片涂层适合于温度交变的重腐蚀环境,不因环境温度变化而分层,而且施工气候适应性好。但该涂层存在抗拉性、抗弯曲性和抗高温差等缺点[21]。鳞片涂层由于其固体成分和添加剂可根据需要调节配比,因此能适应多种气候,即使是在低温、多雨季节,只需采用简单的加热方法,就可以施工。另外,其施工工期较短。底漆层、鳞片胶泥层、面漆层等各层上、下道工序之间固化时间短,一般施工期适中,维护修复性好,故国外电厂烟囱早期已有应用。