[分享] 热电厂脱硫系统防腐技术

1  脱硫系统简介


热电厂脱硫系统是与电厂主体从功能、结构、运行方式都完全不同的相对独立的系统，可以认为，脱硫系统是电厂内部的一个小化工厂或是化工车间，它的原料是从锅炉出来的原烟气和石灰石浆液（或其他吸收剂），产品是净烟气和石膏（或其他产品）。反应原理如下：
A 吸收反应：
SO₂+H₂O→H₂SO₃
H₂SO₃→H⁺+SO₃^－
B 氧化反应：
SO₃^－+1/2O₂→HSO₄^－
HSO₄^－→H⁺+SO₄^2－
C 中和反应：
Ca²⁺+CO₃^2—+2H⁺+SO₄^2－+H₂O→CaSO₄·2H₂O+CO₂
总反应：
SO₂+2H₂O+1/2O₂+CaCO₃→CaSO₄·2H₂O+CO₂

2  脱硫系统腐蚀环境

按腐蚀介质的不同，可以把脱硫系统再划分为烟气系统、浆液系统和吸收塔。

2.1  烟气系统

从锅炉出来的原烟气，经过气体换热器（GGH）降温后进入吸收塔，脱硫后的净烟气经除雾器除雾后，再经GGH升温后，经烟道进入烟囱进行排放。凡主要与烟气接触的烟道和设备，均可归入烟气系统，包括原烟气烟道、挡板门、GGH、除雾器、净烟气烟道、烟囱等。
原烟气中含有SO₂、CO₂、NOx、HF等腐蚀性气体，进入GGH之前的原烟气温度高、湿度小，腐蚀性很小，经过GGH降温后，腐蚀性增加，经过吸收塔后的净烟气湿度大、温度低，加上残留的SO₂等，使得净烟气腐蚀性最强。

2.2  浆液系统

凡与浆液接触的管道和设备，包括吸收剂制备系统和吸收系统中与浆液接触的管道和泵、搅拌器、过滤器（滤网）、浆液箱（罐、池）均属于浆液系统。
在湿法脱硫（石灰石－石膏）中，随着吸收剂CaCO₃的加入，吸收塔浆液将达到某一pH值。高pH值的浆液环境有利于SO₂的吸收，而低pH则有助于Ca²⁺的析出，二者互相对立。在一定范围内随着吸收塔浆液pH值的升高，脱硫率一般呈上升趋势，但当pH值到达一定值（邻界值）时，脱硫率不会继续升高；这时再提高pH值，脱硫率反而会降低，并且石膏浆液中CaCO₃的含量会增加，而CaSO₄·2H₂O含量会降低，显然此时SO₂与脱硫剂的反应不彻底，既浪费了石灰石，又降低了石膏的品质。因此选择合适的pH值对烟气脱硫反应至关重要。最佳pH值应综合考虑防垢、脱硫效率和吸收剂CaCO₃的利用率。根据工艺设计和经验一般控制吸收塔浆液的pH值在5.0～5.4之间。因此，吸收塔中的浆液呈酸性。
另外，如果将脱硫石膏脱水后储存或运走，从石膏中分离出的水要利用，并送到吸收剂制备系统，以利于CaCO₃中Ca²⁺的析出。

2.3  吸收塔

吸收塔是湿法脱硫系统（FGD）的心脏，原烟气在吸收塔内经过石灰石浆液的喷淋清洗，脱除二氧化硫，达到符合环保排放标准的净烟气。
浆液中的吸收剂和烟气中的二氧化硫在吸收塔交汇发生反应，浆液喷淋对塔壁有冲刷磨损，高温烟气经喷淋温度降低，有温度交变的冲击，因此吸收塔是腐蚀作用最强的环境。

3  脱硫系统防腐技术

3.1  烟气系统

3.1.1  烟道

高温原烟气腐蚀性很低，不做防腐。凡与净烟气及低温烟气接触的烟道，即从烟气换热器（GGH）原烟道侧入弯头处直至烟囱的烟道（包括烟道内的导流板），均应采取防腐措施。对于没有装设烟气换热器的脱硫装置，应从距离吸收塔入口至少5米处开始采取防腐措施。
烟道的防腐一般采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料或衬镍基合金的方式；导流板直接用镍基合金；烟囱一般采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料、贴玻璃砖或衬镍基合金的方式。
吸收塔入口处的烟道，一般采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料加瓷砖或直接采用镍基合金。

3.1.2  设备

烟气系统主要设备有换热器、挡板门、除雾器。
a 换热器
换热器的壳体内表面的防腐一般是采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料；
换热组件一般为涂搪瓷。
b 挡板门：
需要防腐的挡板门是脱硫出口挡板门和旁路挡板门。
其框架、叶片、轴、螺栓和密封片均应采用镍基合金。  
c 除雾器：
除雾器的框架、除雾板、螺拴、冲洗水管及喷嘴等均可聚丙烯等塑料。

3.2  浆液系统

由于从石膏分离出来的水去浆液制备系统循环利用，所以凡与浆液接触的管道和设备，包括吸收剂制备系统和吸收系统中与浆液接触的管道和泵、搅拌器、过滤器（滤网）、浆液箱（罐、池）均处于酸性液体介质腐蚀环境，均应进行防腐。

3.2.1  管道

a 浆液输送管道：
浆液输送管道的防腐一般采用碳钢管衬丁基橡胶或聚丙烯塑料，或采用玻璃钢管
b 吸收塔内部管道：
吸收塔内部管道一般采用玻璃钢管（FRP）。

3.2.2  设备

浆液系统主要设备有泵、搅拌器、过滤器（滤网）、浆液箱（罐、池）。
a 泵
与浆液接触的泵的外壳一般为钢衬胶，而叶轮一般为耐酸、耐磨合金钢。
b 搅拌器：
侧进式搅拌器的叶片可以是合金钢，也可以是钢衬胶；轴应为合金钢；顶进式搅拌器的叶片和轴都可以是钢衬胶。
c 过滤器（滤网）：
过滤器的外壳一般采用钢衬胶或乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料，而滤网采用镍基合金。
d 浆液箱（罐、池）：
储存浆液的箱、罐、池，都要进行防腐。防腐措施一般是衬胶或采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料。

3.3  吸收塔

脱硫反应在吸收塔进行，既有最强的腐蚀介质，又有冷热交变，还有喷淋冲刷，是最为恶劣的腐蚀环境，因此，防腐措施除要求耐强腐蚀外，还要求耐冷热冲击、耐磨，一般是采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料、衬胶或直接采用镍基合金，在被浆液冲刷较严重的地方和浆池底部防腐层要加厚。

4  YD系列烟道涂料

4.1  产品简介

脱硫系统中除设备、浆液管道外，其余部位防腐均可采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片涂料。
乙烯基酯树脂是由环氧树脂与丙烯酸和甲基丙烯酸反应而来的，通过与苯乙烯交联成立体结构，对酯基进行空间保护，具有耐酸、碱、盐、有机化合物腐蚀的性能及突出的耐温性能。除耐碱性不如环氧树脂外，耐其他腐蚀介质能力和耐温性能均优于环氧树脂，附着力、力学机械性能等与环氧树脂相近，缺点是固化收缩率大，标准乙烯基酯树脂固化后体积收缩率约6％，酚醛乙烯基酯树脂可达11％左右。配方选择不当、施工质量控制不严格容易造成涂层收缩开裂，严重时会大面积脱落，这是这类产品以往应用中容易发生的质量事故。
YD系列烟道涂料通过加入各类助剂，将体积收缩率降低至2％以下，与环氧树脂类产品相当，若能严格按施工工艺要求进行施工，可完全避免发生收缩开裂的问题。根据使用环境温度不同，开发了YD－01、YD－02两个系列产品，每个系列均有底漆、（I）型、（II）型、M型（耐磨面漆）4个产品。YD－01系列采用标准型乙烯基酯树脂，耐温180℃以下，短时可耐220℃（1小时）；YD－02系列采用酚醛型乙烯基酯树脂，耐温200℃以下，短时可耐260℃（1小时），耐腐蚀性也优于YD－01系列。产品技术指标见表1和表2。

序号	项目	指标
		YD－01D	YD－01（I）	YD－01（II）	YD－01M
1	容器中状态	浅褐色透明液体	深灰色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态	白色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态	黑色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态
2	漆膜颜色及外观	无色或浅褐色，漆膜平整	深灰色，漆膜致密	白色，漆膜致密	黑色，漆膜致密
3	密度，g/ml	1.06	1.35	1.15	1.36
4	粘度，组分A，s	≥15	≥60	≥60	≥60
5	抗流挂性，μm	—	≥100
6	固体含量，组份A，wt%	≥60	≥80
7	干燥时间（23℃），h 表干时间 实干时间	≤1 ≤24	≤2 ≤24
8	适用期（23℃），h	1	≥2
9	柔韧性，mm	≤1	－
10	耐磨性（g,1kg500r）	—	≤0.06	≤0.06		≤0.04
11	附着力（拉开法），MPa	≥5	—
12	人工加速老化b	—	500h不起泡、不脱落，不龟裂、不粉化
13	耐水性，72h	漆膜不起泡、无剥落、无锈斑
14	耐盐水性，72h	漆膜不起泡、无剥落、无锈斑
15	浸水24h吸水率	≤1%
16	耐热性	220℃±5℃恒温1h，冷却涂层无裂纹、起泡、剥落
17	耐腐蚀性，80℃，15d	40%硫酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落
18	耐冻融循环性，次	50℃±2℃/-23℃±2℃，各恒温3h，循环10次，涂层无裂纹、起泡、剥落
19	耐急冷、急热	220℃±5℃/23℃±2℃＋吹风，各恒温1h，循环5次，涂层无裂纹、起泡、剥落
注：1、13～19项涂层体系为：YD－01D：30μm YD－01（I）：800μm YD－01（II）：100μm YD -01M：100μm 总厚度约1000μm。 2、人工加速老化的技术指标为保证项目，不作为出厂检验和型式检验项目。

序号	项目	指标
		YD－02D	YD－02（I）	YD－02（II）	YD－02M
1	容器中状态	浅褐色透明液体	深灰色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态	白色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态	黑色粘稠液体，无硬块，搅拌后呈均匀状态
2	漆膜颜色及外观	无色或浅褐色，漆膜平整	深灰色，漆膜致密	白色，漆膜致密	黑色，漆膜致密
3	密度，g/ml	1.06	1.35	1.15	1.36
4	粘度，组分A，s	≥15	≥60	≥60	≥60
5	抗流挂性，μm	—	≥100
6	固体含量，组份A，wt%	≥60	≥80
7	干燥时间（23℃），h 表干时间 实干时间	≤1 ≤24	≤2 ≤24
8	适用期（23℃），h	1	≥2
9	柔韧性，mm	≤1	—
10	耐磨性（g,1kg500r）	—	≤0.06	≤0.06		≤0.04
11	人工加速老化b	—	500h不起泡、不脱落，不龟裂、不粉化
12	附着力（拉开法），MPa	≥5	—
13	耐水性，72h	漆膜不起泡、无剥落、无锈斑
14	耐盐水性，72h	漆膜不起泡、无剥落、无锈斑
15	浸水24h吸水率	≤1%
16	耐热性	250℃±5℃恒温1h，冷却涂层无裂纹、起泡、剥落
17	耐腐蚀性，80℃，15d	50%硫酸浸泡后，涂层无裂纹、起泡、剥落
18	耐冻融循环性，次	50℃±2℃/-23℃±2℃，各恒温3h，循环10次，涂层无裂纹、起泡、剥落
19	耐急冷、急热	250℃±5℃/23℃±2℃＋吹风，各恒温1h，循环5次，涂层无裂纹、起泡、剥落
注：1、13～19项涂层体系为：YD－02D：30μm YD－02（I）：800μm YD－02（II）：100μm YD -02M：100μm 总厚度约1000μm。 2、人工加速老化的技术指标为保证项目，不作为出厂检验和型式检验项目。

4.2  施工方案和工艺

4.2.1  施工方案

材料选择和厚度按设计要求。
涂层中间加1－2道玻璃布加强。

4.2.2  施工工艺

（1）  环境要求

冬季施工时，应采取保温措施，防止凝露；建议采取加热措施，使环境温度在15℃以上。
遇有雨、雾、雪、霜、大的风砂等天气不宜施工。

（2）  表面处理

钢材表面要求喷砂处理至国标Sa2.5级以上，除去粉尘及油污。

（3）  YD－01D、YD－02D施工

刷涂或滚涂，两组分比例A：B＝100：1～2，按适用期调整A、B的比例，使适用期在1小时以上，搅拌均匀。根据施工人员多少和刷涂速度决定配料量，要求在适用期内用完，建议每人每次配料量1kg左右为宜。底漆以润湿基材形成连续涂膜为宜，理论涂布量为35g/m²（30 μm ），实际涂布量可达80～100g/m²。
表干时间：约1小时（23℃），实干24小时。施工8小时后即可进行下一道涂层施工。

（4）  YD－01（I）、YD－02（I）施工

刮涂或抹涂，两组分比例A：B＝100：1～2，按适用期调整A、B的比例，使适用期在1小时以上，搅拌均匀。根据施工人员多少和刮涂速度决定配料量，要求在适用期内用完，建议每人每次配料量1kg左右为宜。（I）型粘度大，要求反复刮抹几次，赶尽气泡并使鳞片铺平。
在（I）型中间加玻璃布加强。
理论涂布量：1350g/m²（1mm)，实际涂布量可达1400～1600g/m²。
表干时间：约1小时（23℃），实干24小时。施工8小时后即可进行下一道涂层施工。

（5）  YD－01（II）、YD－02（II）施工

刮涂、刷涂、或滚涂，两组分比例A：B＝100：1～2，按适用期调整A、B的比例，使适用期在1小时以上，搅拌均匀 。根据施工人员多少和刷涂速度决定配料量，要求在适用期内用完，建议每人每次配料量1kg左右为宜。
理论涂布量：115g/m²（100 μm ），实际涂布量可达120～140g/m²。
表干时间：约1小时（23℃），实干24小时。实干后即可投入使用。

（6）  YD－01M、YD－02M施工

刮涂、刷涂、或滚涂，两组分比例A：B＝100：1～2，按适用期调整A、B的比例，使适用期在1小时以上，搅拌均匀 。根据施工人员多少和涂装速度决定配料量，要求在适用期内用完，建议每人每次配料量1kg左右为宜。
理论涂布量：136g/m²（100 μ m ），实际涂布量可达140～160g/m²。
表干时间：约1小时（23℃），实干24小时。实干后即可投入使用。

（7）  涂层质量检查

外观
平整致密，无气孔、流挂等缺陷。
厚度
用磁性测厚仪检查涂层厚度，每平米测量5点以上，最小厚度不应低于设计厚度的80％，平均厚度应不低于设计厚度。
漏点
用电火花扫描仪检查涂层漏点。扫描电压5000V，全面扫描，整个涂层不应有漏点。

（8）  修补

对于厚度不够和漏点部位，将面层用砂纸打掉，刮涂YD－01（I）或YD－02（I）至设计厚度，再涂面漆。修补后仍需对涂层作全面检查，直至合格为止。

（9）  安全卫生

涂装施工时，现场应有醒目的严禁烟火标牌，备有干粉灭火器等消防工具。现场严禁吸烟及使用明火。
施工现场应保持通风良好。施工时应戴布手套，穿工作服，粘在皮肤上的涂料等应及时擦掉并用水冲洗。
涂料溅入眼、口腔时，应立即用水冲洗。施工现场禁止取食，离开现场应更换工作服，将手洗干净。
现场施工人员不许穿拖鞋和带钉子鞋，可穿平底胶鞋、布鞋等。