清流縣鍋爐煙囪防腐清流縣鍋爐煙囪防腐煙氣脫硫裝置襯里技術(shù)選擇及襯層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、濕法煙氣脫硫裝置防腐蝕襯里技術(shù)分析
鱗片襯里技術(shù)及冷襯橡膠襯里技術(shù)作為火電廠煙氣脫硫裝置兩大主流防腐蝕襯里技術(shù)已為國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)界普遍認(rèn)同。原因有三：
一是電力行業(yè)在早期引進(jìn)的煙氣脫硫環(huán)保裝置樣板示范項(xiàng)目中，國外技術(shù)承包商均以該兩類技術(shù)作為防腐蝕襯里選擇，其中鱗片襯
里技術(shù)在國內(nèi)實(shí)際使用先于橡膠襯里技術(shù)進(jìn)十年；二是該兩類技術(shù)在國內(nèi)已形成產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，具有良好的國產(chǎn)化條件，特別是國產(chǎn)
鱗片襯里技術(shù)在該領(lǐng)域成功應(yīng)用也已進(jìn)八年；三是該兩類技術(shù)在煙氣脫硫裝置中使用具有良好的性能/價格比，為保證該裝置的長周
期底成本運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保證。+ G" B6 q/ C% `7 j
（1）、抗熱應(yīng)力破壞性：6 r6 u! ?/ R5 j5 s
熱應(yīng)力破壞對鱗片襯里而言是由于襯層材料與鋼基體線膨漲系數(shù)不同引起的大分子間的力學(xué)能破壞，但對橡膠而言則是由于作用于
橡膠大分子的熱能為大分子吸收轉(zhuǎn)化成化學(xué)能引起的大分子本體的深度交聯(lián)（表現(xiàn)為膠板熱老化變硬脆化）及大分子本體的斷鏈降
階（表現(xiàn)為膠板表面龜裂），二者間具有本質(zhì)區(qū)別。有資料證明，環(huán)境溫度超過80℃時，丁基橡膠在一定的使用時間后具有明顯的
硬化龜裂現(xiàn)象。/ I( {8 y7 q: C8 B/ W. b* C
（2）、抗介質(zhì)滲透性試驗(yàn)：從試驗(yàn)結(jié)果看（見圖2 圖中：1-丁基橡膠、腐蝕；2-富士鱗片6H、無異常；3-鎳基合金C、腐蝕；4-鈦
、腐蝕；5-不銹鋼、腐蝕。試驗(yàn)條件30%H2SO4、80℃）：丁基橡膠的增重遠(yuǎn)大于鱗片襯里，這說明丁基橡膠對介質(zhì)的吸收能力遠(yuǎn)大
于鱗片襯里， 圖16-2鱗片涂料與耐蝕金屬和橡膠的耐蝕性能比較5 S/ i1 J+ x+ |+ w
也就是說介質(zhì)在丁基橡膠中的滲透能力遠(yuǎn)大于鱗片襯里。 , D* e, Q& {8 l3 B
（3）、耐磨性：
試驗(yàn)證明：在無腐蝕環(huán)境條件下，鱗片' V. q8 j6 J+ ?6 p5 U6 {
襯里的耐磨性優(yōu)于丁基橡膠及天然橡膠,略
差于氯丁橡膠。然而在經(jīng)腐蝕介質(zhì)浸泡后橡" D( R( d: ~, k
膠的耐磨性急劇下降，而鱗片襯里的耐磨性- j9 O3 w9 x; J5 Z" ?
卻幾乎無變化（見圖3，圖中1-富士鱗片
6RUoAC；2-富士鱗片6RUoAR；3-氯丁橡膠；
4-丁基橡膠。試驗(yàn)條件5%H2SO4、80℃）
圖3鱗片涂料與橡膠的耐磨性比較9 I* f$ s P: _. K6 F
（4）、鱗片及冷襯橡膠襯里的綜合性能比較 表2：鱗片襯里和冷襯橡膠性能優(yōu)劣比較表
序號 對比指標(biāo) 鱗片襯里 冷襯橡膠, Y. @2 g2 r; G0 ]' p& e. N
1 抗介質(zhì)滲透性 很好 好 H3 \+ @* P% M& Z: \
2 界面粘接強(qiáng)度 好 良
3 抗應(yīng)力腐蝕 好（熱應(yīng)力環(huán)境需補(bǔ)強(qiáng)） 好（>80℃環(huán)境不可用）$ G: N2 I0 q8 q: ~. F! ^- c
4 抗熱老化 好 差
5 耐溫性 好（適用于全環(huán)境溫度） 低溫（≤80℃）:好、高溫:差
6 抗擴(kuò)散性底蝕 好 差0 S4 M. P6 b: x
7 本體強(qiáng)度 好 好
8 襯層修補(bǔ)性 好 差( C1 e( C9 G9 M2 s0 V+ M. H
9 施工性 好 差
10 施工成本 適中 較高
11 質(zhì)檢性 好 良0 x1 P' [& N1 N% c/ a
12 對環(huán)境要求 較高 高: _4 ^$ b; ` @
13 施工周期 短 長$ Y; k x! |- I4 j
14 對基體要求 適中 較高# _. J) k6 N9 {0 P+ R- O+ [% E
15 質(zhì)量控制要點(diǎn) 針孔，厚度（可查） 膠縫,粘貼界面（不可查）3 X* C7 c2 g4 K2 ^ `
16 耐磨性 好 低溫（≤60℃）:好 高溫:差
防腐蝕材料性能比較說明：橡膠與鱗片襯里之間的許多性能間的比較如：耐溫性、施工性、修補(bǔ)性、耐熱老化性、本體強(qiáng)度、抗擴(kuò)
散性底蝕能力、施工周期性等性能鱗片較優(yōu)是不言而喻的。但其抗介質(zhì)滲透性、抗熱應(yīng)力能力及耐磨性優(yōu)于橡膠是許多人疑惑的，
但實(shí)踐及試驗(yàn)均證明了此結(jié)論。
2、煙氣脫硫裝置非金屬防腐蝕襯里材料體系選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）、冷襯橡膠防腐蝕襯里材料體系及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3 P) [+ r% L5 N7 q4 q3 B# G' J, i
①、冷襯橡膠防腐蝕襯里的材料體系：由于冷襯丁基橡膠材料的最高使用溫度為90℃（國產(chǎn)材料長期使用溫度控制在80℃為宜），
不足以滿足裝置溫度環(huán)境的要求，故以橡膠為主導(dǎo)材料的防腐蝕內(nèi)襯通常在高溫原煙氣煙道配套采用耐高溫鱗片涂料。又由于裝置
低溫凈煙氣煙道腐蝕環(huán)境較緩和，采用厚襯層防腐性能/價格比不合適。加之煙道鋼基體壁板較薄，剛性不足，膠板粘貼滾壓時易因
鋼板形變而導(dǎo)致膠板受壓不足，影響界面粘貼質(zhì)量，故該區(qū)域防腐蝕內(nèi)襯通常也配套采用耐低溫厚漿型鱗片涂料。目前在我國引進(jìn)
裝置中，以橡膠作為防腐蝕內(nèi)襯技術(shù)選擇的裝置均采用此防腐材料體系。! E3 [5 S( g; K! H9 Y9 J3 r+ M, Q
②、冷襯橡膠防腐蝕襯里的襯層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：; D- R% W% c- X4 J: y
目前在吸收塔襯膠防腐設(shè)計(jì)中,多采用3-4mm厚膠板單層結(jié)構(gòu),膠縫采用搭接或壓膠條結(jié)構(gòu)（如圖4a、b所示）。該結(jié)構(gòu)最大缺陷一是
膠縫一旦為介質(zhì)破壞或施工質(zhì)量有缺陷，介質(zhì)將直接沿膠縫滲透腐蝕金屬基體并形成擴(kuò)散性底蝕。二是搭接膠縫或所壓膠條高出襯
層表面，易于被含固體物料介質(zhì)磨損破壞，導(dǎo)致膠縫破損形成滲透腐蝕。建議襯膠防腐設(shè)計(jì)采用圖4c所示結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是采用2mm厚
膠板兩層貼襯，兩層膠板的膠縫錯位坡面對接，且坡面對接縫與介質(zhì)流動方向相同，避免形成介質(zhì)啃邊破壞。) ^# B N' C2 Q" b+
n
圖4襯膠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖% H% W! X9 ?' n* H: A/ K
橡膠襯里對熱蒸汽的抗?jié)B性較差，易于形成熱蒸汽性擴(kuò)散滲透鼓泡破壞，因此至少在吸收塔煙氣入口熱蒸汽豐富區(qū)應(yīng)采用雙層膠板
襯里結(jié)構(gòu)防腐。1 k0 O# u' j5 q) [3 k
煙道區(qū)鱗片防腐結(jié)構(gòu)在鱗片防腐結(jié)構(gòu)中說明，此處不再贅述。
（2）、鱗片防腐蝕內(nèi)襯材料體系及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
盡管鱗片襯里材料在煙氣脫硫裝置中已有近三十年的實(shí)際應(yīng)用，但其單獨(dú)作為煙氣脫硫裝置的防腐蝕襯里技術(shù)仍存在著耐磨損及抗
熱應(yīng)力破壞性不足兩大缺陷。我國自二十世紀(jì)九十年代引進(jìn)煙氣脫硫樣板示范裝置以來，此兩大缺陷即成為業(yè)主的心病，也成為行
業(yè)科技人員關(guān)注的焦點(diǎn)。經(jīng)十多年不懈地研究實(shí)踐，在充分認(rèn)識煙氣脫硫裝置腐蝕環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了依環(huán)境溫度及磨損程
度劃分裝置防腐蝕區(qū)域，依區(qū)域腐蝕重度確定復(fù)合襯里結(jié)構(gòu)的腐蝕控制對策。即以鱗片結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B層）、纖維鱗片結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B
、抗熱應(yīng)力層）、鱗片纖維耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B、抗磨、抗熱應(yīng)力層）、鱗片耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B、抗磨）作為復(fù)合襯里結(jié)構(gòu)
的基本結(jié)構(gòu)層，按區(qū)域腐蝕重度加以復(fù)配選用，實(shí)現(xiàn)高性能/價格比條件下的控制腐蝕。試驗(yàn)與實(shí)踐證明，該腐蝕控制對策是有效的
。
①、鱗片防腐蝕襯里材料體系
表3：煙氣脫硫裝置用鱗片襯里材料性能表：$ S5 |. l4 h3 |* [* V% Z1 |4 V$ W
型號
性能 YZJ-3 YZJ-2 YNM-3 YZD-3 YZM-3 YZD-2 YZM-2, p2 U% J7 f( |( F( E
高溫膠泥 低溫膠泥 耐磨膠漿 高溫底漆 高溫面漆 低溫底漆 低溫面漆
抗拉強(qiáng)度 MPa 36 35 ) b& k1 s4 U! b0 V! k! j& i
彎曲強(qiáng)度 MPa 82 79 69 - L9 D1 j2 m. b
抗壓強(qiáng)度 MPa 13、4 12、8 98 # o& N8 y( \8 ?8 A, h+ _
沖擊強(qiáng)度 J/cm2 0、43 0、52 0、38 # O$ p4 U% F8 E$ v( t
比重 g/cm3 1、47 1、52 1、32 1、1 1、1 1、1 1、14 A' Z8 C W* B4 z+ Q* }
樹酯含量 重量% 49 48 45 90 80 90 80
孔隙率 % 1、41 1、43 1、30
巴氏硬度 54 52 58
線膨脹系數(shù)×10-6K-1 1.04× 1.06× 1.07×
固化收縮率 % ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 5 W2 ~) P( S* p0 H
磨損系數(shù) 59 57 80 74 68
使用溫度 ℃ 160 90 160 160 160 90 90+ n) r4 W) s5 p4 H! |- z
不可溶份含量 % 88 86 90
粘度 mpa.s(25℃) 膠泥狀 膠泥狀 膠泥狀 ≈5 ≈10 ≈5 ≈10& _! t$ R" a+ h8 ?; n9 V
施工料使用時間hr 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50! P8 H% M6 o- u5 B4 N
單層施工厚度 mm 1-0.2 1-0.2 0.3-0.5 ≈50μm ≈100μm ≈50μm ≈100μm5 ?/ @4 i1 a ]8 L6 _0 t% r* w! Q. d, `
單層涂敷料量g/m2 2250 2250 1100 ≈180 ≈300 ≈180 ≈300 A" X( G) j! T5 f: z
涂敷間隔時間 hr 4 4 4 4 4 4 4& z/ R4 Y. m/ ~
纖維鱗片結(jié)構(gòu)層指采用厚漿型耐高溫鱗片涂料貼襯的短切粗纖氈，該結(jié)構(gòu)層的性能特點(diǎn)是利用纖維的高強(qiáng)度錨固鱗片涂料防止其熱
應(yīng)力開裂；利用短切氈纖維對應(yīng)力的兩維松弛性防止熱應(yīng)力傳導(dǎo)疊加形成薄弱環(huán)節(jié)導(dǎo)致應(yīng)力集中破壞；利用鱗片涂料的抗?jié)B性防止
腐蝕介質(zhì)的滲透破壞。$ Y6 V' c; S/ j+ G j
鱗片纖維耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層指采用耐磨膠漿貼襯的短切粗纖氈，該結(jié)構(gòu)層的性能特點(diǎn)是利用耐磨膠漿的耐磨損性防止腐蝕介質(zhì)的磨損
破壞，纖維及鱗片的作用同纖維鱗片結(jié)構(gòu)層。+ s7 y! z& ^, f7 j
鱗片耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層建議主要使用在底溫磨損區(qū)。
②、鱗片防腐蝕襯里結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鑒于上述腐蝕環(huán)境及防腐蝕襯里材料特性分析，兼顧防腐蝕設(shè)計(jì)的實(shí)用性、可靠性、科學(xué)性及經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)裝置各區(qū)域腐蝕特點(diǎn)，
特提出下列襯里結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足裝置防腐蝕要求。
