工業(yè)煙氣設備中的防腐蝕淺析

1、工業(yè)煙氣設備中的防腐蝕淺析1、前言、前言在工業(yè)生產中，通過高空排除各種廢氣的構筑物如煙道、煙囪、排氣筒、洗滌塔等，大多數都存在防腐蝕問題。排氣煙囪防腐蝕設計要考慮的主要因素是：被排放氣體的化學組成、溫度、濕度、氣體的流速，以及筒壁表面是否會形成冷凝酸等。筒壁的露點根據計算求得。有以下幾種情況：1）在一般情況下，經常處于200℃以上的高溫煙囪，筒壁不易結露，很少形成冷凝酸，因此腐蝕比較輕，例如電廠不脫硫的煙囪等。2）處于溫度低于150℃以

2、下，而且含有大量的腐蝕性氣體和可溶鹽的煙囪，腐蝕比較嚴重。例如生產硝酸的尾氣排氣筒，氣體溫度小于90℃，氧化氮含量比較高；生產硫酸的尾氣排氣筒，氣體溫度在60℃以下，含大量二氧化硫；有色金屬錫冶煉廠煙囪，氣體溫度60~70℃，含氟化氫和氧化硫，造紙廠堿爐的煙氣溫度在110℃以下含有各種鈉鹽；化纖廠粘膠車間在常溫下排出含硫化氫、二氧化碳氣體等等。這些處于溫度不高的腐蝕性氣體和粉塵作用下的煙囪，一般腐蝕比較嚴重。煙囪中最常見的腐蝕性氣體是煙

3、氣中的二氧化硫。二氧化硫遇水轉變成亞硫酸，再氧化成硫酸。硫酸與水泥混凝土中的水化物通過酸或鹽的離子交換，生成易溶的鈣鹽、鋁鹽、鐵鹽和硅膠等。粘土磚中的氧化鋁，也能與硫酸生成易溶的鹽。煙氣中的鹽也是不容忽視的介質，很多易溶鹽都能滲入磚和混凝土的內部，吸潮后再結晶膨脹而破壞材料結構。煙氣中的固體塵埃對煙囪內壁造成一定的磨損，在選擇煙囪材料和襯里時，也要適當考慮這一因素。2、防腐蝕材料的選擇及結構形式、防腐蝕材料的選擇及結構形式煙囪受腐蝕比較

4、嚴重的部位，大約在煙囪內上部13的范圍內，在這些部位由于受室外空氣的影響容易形成冷凝酸。凡設有內襯的煙囪，腐蝕介質侵入的途徑，一是通過襯里分段的交接處，例如外筒支承牛腿部位；其次，是通過磚砌體的夾縫；進入到外筒與襯里之間的夾縫處的介質進而腐蝕外壁。當然，對鋼筋混凝土的外壁，腐蝕并不是很迅速的，但是對于磚砌外壁，則會造成威脅。煙囪的腐蝕，主要發(fā)生在筒的內壁，但是對外部結構也有一定的腐蝕。例如腐蝕性強的煙氣，在濕度大而氣壓低的地區(qū)，對煙囪外

5、壁也會造成腐蝕，特別是在離煙囪出口十多米范圍內，要用耐腐蝕涂料防護。鋼結構的支架，全部涂優(yōu)質耐腐蝕涂料。避雷針最好采用耐腐蝕材料制作，或鍍耐腐蝕金屬。對于排氣腐蝕性強的煙囪，要采用耐腐蝕材料制作或在筒內襯耐腐蝕材料。根據不同工況條件，可以采用不同的防腐蝕材料以及不同的結構形式：1）腐蝕較嚴重的煙道和煙囪可根據腐蝕介質的不同和工況條件而采用硬聚氯乙烯、耐酸石材、耐酸磚、玻璃鋼或不銹鋼等。2）腐蝕較輕的煙囪，可以采用耐火磚、耐火混凝土、粘土

6、磚襯里。3）腐蝕嚴重的煙囪，一般不宜采用磚砌外筒。在化工、冶金、造紙和鍋爐煙囪腐蝕后被迫拆除的實例中，腐蝕基本都發(fā)生在外筒是磚砌體的情況下。磚煙囪（包括有襯里的在內）在受腐蝕后很難加固，而且容易因局部腐蝕而失去穩(wěn)定。為了克服煙囪中介質的高溫下腐蝕，人們一直在尋求耐高溫、耐腐蝕的材料，除了不銹鋼這種常見的防腐蝕材料在本文中不加以詳細討論外，在下文中結合我們多年的應用防腐蝕應用經驗，就幾種防腐蝕形式及應用中的注意細節(jié)加以總結：2.1全玻璃鋼

7、（FRP）形式：玻璃鋼是發(fā)展較早、應用廣泛的一種復合材料，具有十分顯著的性能特點。與金屬材料或其他無機材料相比，它重量輕、比強度高、電絕緣、耐瞬時超高溫、傳熱慢、隔音、防水、易著色、能透過電磁波，是一種兼具功能和結構特性的新型材料，玻璃鋼煙囪較其他材料制成的煙囪如不銹鋼更常用。因為其相對具有以下優(yōu)點：1）玻璃鋼能提供更寬范圍的耐腐蝕性能；2）由于玻璃鋼傳熱慢，保溫性好，在需要保溫的場合，玻璃鋼設備可以不需要隔熱層；3）玻璃鋼的材料成本相

8、對要低；4）使用壽命更長；5）玻璃鋼比重小，使得其更易運輸，也意味著支撐他們的鋼材更少。所以其綜合安裝費用更低。會受氣流等形式的影響，在設計上就要求有延伸率較高、韌性更好的耐用腐蝕樹脂，同時FRP在高溫下的力學性能會有一定程度的下降，在設計中要充分考慮到這一點。2》結構樹脂的選擇：在煙囪的防腐蝕設計中，若采用全FRP形式，結構樹脂的選擇對于防腐蝕效果的好壞起了重要的作用，在國外一般全部采用同一種類型的樹脂進行整體纏繞，但在國內目前考慮到

9、成本等方面的因素，FRP的外側會采用常規(guī)的通用樹脂（如191、196、199等），但在較低溫度下，如低于80℃，通用的樹脂還可以適用，但較高的使用溫度情況下，通用樹脂的就不適用了，因為通用樹脂在較高的溫度下的力學強度損失較大，就會增加由于結構樹脂的力學損耗造成的煙囪的力學破壞，最后導致防腐蝕失效，所以我們建議在較100℃以上的使用溫度情況下，建議用乙烯基礎酯樹脂或雙酚A樹脂等進行制作結構層，或進行整體FRP制作。3》增強材料的選擇：在防

10、腐蝕層制作時，要充分考慮增強材料選擇的重要性，一般情況下，玻纖是一種經濟高性能的選擇，但在如含氟、強堿等情況下，就不適合選用玻纖了，碳纖維或一些有機纖維是較好的選擇。2.1.4全玻璃鋼形式的應用實例現在高性能防腐蝕樹脂更多的用于制造的玻璃鋼設備，被廣泛由于化學，環(huán)保、冶金等行業(yè)的煙囪、煙道、洗滌設備，這些設備用于脫去氣體中腐蝕成分，以免它們排入大氣造成污染。下面有幾個典型的應用案例：1）承受最高溫度350℃玻璃鋼煙囪，在燃燒干燥廠，通常

11、其燃燒氣工作溫度在120125℃，但當某些非正常操作時，氣體溫度持續(xù)1530分鐘達到350℃，該工廠原來通常使用鋼結構的煙囪，并且僅能使用1824個月，后來他們嘗試使用全玻璃鋼結構，使用壽命更長，另外，玻璃鋼煙囪重量是鋼的14，并且吊裝費用更少，該煙囪高18米直徑2.2米。2）玻璃鋼氣體洗滌塔：在冶鋅廠，玻璃鋼氣體洗滌塔由于脫去氣體中SO2HF和SO3，盡管，環(huán)境腐蝕很大，工作溫度也很高，達到80℃，但還沒有任何損傷。該塔直徑有4.8米

12、，分三部分組成，每部分高4米，側面有個凸緣法蘭，其安裝總高度為11.8米。3）除氟：傳統(tǒng)材料制造的設備在氟氣的腐蝕下很快就會失效，為了洗去冶鋁廠電解槽散發(fā)出來的氟氣，選用HET酸樹脂制造的洗滌塔，由于海水經過洗滌塔不停的循環(huán)，氟濃度越來越高，形成強腐蝕環(huán)境，對此，其內部富樹脂有樹脂層需要用合成表面氈來代替常用的C玻璃表面氈。4）造紙公司非常關心制造儲罐、洗滌塔和與此相關的管路材料，因為這些設備所面對的介質含有二氧化氯，氯酸鈉、氫氧化鈉和

13、鹽酸，而且濃度和溫度都是變化的，他們選中了玻璃鋼材質的設備，并順利使用了5年多。2.2襯里式結構襯里式煙囪是多數發(fā)電廠鍋爐房、冶煉廠、造紙廠等采用的傳統(tǒng)煙筒形式。襯里式煙囪投資較小，施工比較簡單，所以為大多數工業(yè)排氣煙囪所采用。但是這種煙囪主要的弊病是不易檢查和維修，往往等到襯里破壞，腐蝕外筒后才被發(fā)現。2.2.1內襯玻璃鋼內襯玻璃鋼是一種較為傳統(tǒng)的防腐形式，可以在鋼、混凝土基材結構上進行，一般厚度控制在23mm。由于介質環(huán)境的溫差引起

14、不同材質的收縮性不一致，而引起的熱內應力翹曲破壞，另外在70℃下水蒸汽滲透能力較高，滲透到基材使得玻璃鋼加襯層從基材上剝落下來，所以這種結構一般推薦最高使用溫度為70℃。2.2.2玻璃鱗片膠泥（涂料）鋼管防腐襯里的排氣筒以前使用得還比少?，F在有了較大的發(fā)展。隨著耐腐蝕材料的迅速發(fā)展，各類樹脂、橡膠等有機材料和耐酸耐熱混凝土等無機材料，都有可能用于鋼筒內壁的防腐。特別是玻璃鱗片膠泥的成功開發(fā)和應用，其最高使用溫度可達200℃。玻璃鱗片涂料

15、及膠泥應用歷史，國外(美國)1957年就有資料發(fā)表，1960年日本亦開始應用。隨著七十年代末大批引進國外成套化工和石油化工裝置，玻璃鱗片襯里技術國內也開始研究試驗和應用。經過近20年的應用和考核，確認了該項技術的先進性和可靠性，并在各企業(yè)防腐蝕施工中獲得了顯著的經濟效益。玻璃鱗片涂料、膠泥都是以熱固性樹脂為基料添加玻璃鱗片制成涂料或膠泥作為化工、石油化工、電力、冶金等行業(yè)各種強腐蝕設備的防腐蝕涂層或襯層，其中應用最多的是環(huán)氧乙烯基酯樹脂