火力发电厂烟囱涂料四川防腐工程质量检验方法

　　火电厂烟囱的作用是将煤燃烧后的烟气输送至一定高度的大气中排放，以增加烟气的扩散范围，降低烟气对电厂局部区域的污染。烟囱主结构包括外筒和内筒。外筒由钢筋混凝土浇筑而成，起到受力承重作用。内筒主要有耐酸耐火砖等砌成的砖内筒 和整体钢板焊结的钢内筒两种，起排烟保温，隔离烟气，避免烟气对外筒腐蚀的作用。
      由于烟气在未进行脱硫时含水量低、排烟温度高，内筒气管呈负压，烟气不会扩散至外筒，甚至有的烟囱仅设计一个烟筒而没有内外筒设计。由于这种条件下的烟气腐蚀性弱，对未进行烟气脱硫的烟囱基本没有考虑四川防腐工程的设计。随着国内环保法规日益严格，目前运行机组基本都配套了以石灰石一石膏法为主的烟气脱硫装置(FGD)。由于脱硫后烟气的湿度增加，温度下降，且脱硫装置对三氧化硫的脱除率较低，烟气易在烟囱内结露形成酸性冷凝液，因而比未脱硫时烟气更具腐蚀性，必须对烟囱的腐蚀与防护加以考虑。四川防腐工程
      1·烟气脱硫后的腐蚀性
      虽然脱硫后烟气中的二氧化硫含量大大降低，但对少量三氧化硫的除去效果不理想(仅有20%一30%左右)。且经湿法脱硫后的烟气湿度增加，温度降低(通常为45一55℃)，因而烟气更容易在烟囱内壁结露，造成烟气中残余的三氧化硫溶解形成腐蚀性很强的稀硫酸(pH为3一4左右)。同时由于温度的降低，造成烟囱处于正压运行，从而增加了腐蚀性酸液对筒壁的渗透侵蚀[2]。针对这一问题，火力发电厂的FGD中设计加装了烟气加热装置(GGH)，利用GGH将脱硫后的烟气加热至约80℃，这在很大程度上减轻烟气在烟囱内表面结露的情况，并且能保护烟囱维持在一定负压下运行，这样不但降低了腐蚀产物的生成量和渗透性，还能增加烟气的抬升排放高度和扩散范围[3]。但是，由于GGH不仅增加了FGD设备的投资和运行成本，而且运行中容易出现结垢堵塞而影响FGD系统的正常运行，从而限制了GGH的大量使用，目前多数电厂的FGD系统均采用无GGH的运行方式，增大了烟囱遭受冷凝酸液腐蚀的风险。因此，电厂普遍对烟气脱硫后的烟囱内表面进行了防腐蚀处理[4]。
      2·烟囱四川防腐工程需要考虑的问题
      烟囱的防腐蚀需要根据烟囱结构材料和运行温度情况，选择经济性和防腐蚀效果都良好的四川防腐工程材料和施工工艺。
      2.1烟囱设计使用材料
    火力发电厂的烟囱结构主要有单筒式和套筒式两种。单筒式烟囱主要由外层钢筋混凝土浇筑外层和耐酸砖或耐酸浇筑料内层构成。套筒式烟囱主要由钢筋混凝土浇筑受力承重外筒和耐酸耐火砖等砌成的砖内筒或整体钢板焊接的钢内筒构成。选择防腐蚀材料时，需要考虑其在不同结构材料表面的粘结附着力性能，以及与基体材料间由于温度变化产生的形变差异大小。
      2.2烟囱运行温度
      烟气经脱硫后的温度为50℃左右，经GGH后的温度为80℃左右。当FGD不能正常投运时的烟气温度为130℃左右，机组事故排烟时可达到20℃左右。所以四川防腐工程在其寿命期内要承受上述不同温度的反复作用。防腐蚀层必须具有耐极限温度老化的性能，以及在热交变产生应力条件下不产生应力腐蚀裂纹的性能。
      2.3烟囱腐蚀环境
      脱硫系统不设置GGH时，烟气水分含量高，湿度大，温度低，重力密度大，烟囱自拔高度低，出口流速下降。进人烟囱的烟气温度约为50℃，会在烟囱内壁表面形成大量冷凝的酸液，并且这些酸液由于受烟气正压运行的影响，会在烟囱表面形成一定的渗透压力作用。所以应选择抗渗透性能好、耐酸性介质且强度高的防腐蚀材料，尤其是能耐受各种低浓度酸(如硫酸、盐酸、硝酸等)的侵蚀。
      3·烟囱的四川防腐工程材料类型
      电厂烟囱按设计材料可分为砖烟囱和钢烟囱，按运行条件可分为干烟囱和湿烟囱。砖烟囱包括单筒式和套筒式，其与烟气接触侧由耐火砖砌筑而成。钢烟囱均是套筒式烟囱，与烟气接触一侧的套筒由钢板焊接而成。干烟囱是未经脱硫或脱硫后设计有烟气再热设备(如GGH)，烟气基本不出现结露或少量结露情况的烟囱。湿烟囱则是脱硫后的烟气直接进人烟囱，烟气结露情况严重的烟囱。针对不同类型的烟囱，需要选择不同的防腐蚀材料和防腐蚀工艺。目前，火力发电厂的烟囱防腐蚀采用的材料为无机材料和有机材料两大类。
      3.1采用无机材料
      火力发电厂烟囱采用无机材料进行腐蚀防护，其方式主要有:钢烟囱表面衬贴耐腐蚀合金，钢烟囱或砖烟囱表面衬贴发泡玻璃砖，浇筑无机耐酸耐热混凝土或钾水玻璃耐酸砂浆层，等。
      (1)钢烟囱表面衬贴耐位合金目前国内外钢烟囱表面衬贴的耐腐蚀合金主要有钦和镍基合金两种。由于我国钦资源丰富，钦合金相对镍基合金的价格较为低廉，因而国内以衬贴钦合金板为主。而国外钢烟囱则以衬贴镍基合金板为主。这两种材料在烟气中的各种温度环境下都具有优异的耐腐蚀性能，是目前烟囱防腐蚀中适用范围最宽的防腐蚀材料，但其价格也是所有烟囱防腐蚀方式中最高的一种，并且只适用于钢烟囱。
      对钦复合钢板烟囱施工时，必须对连接缝进行焊接，目前还没有一个针对此类焊接质量的监督和控制验收标准方法或指导性建议。所以多数采用钦复合钢板的烟囱都出现了焊缝处的腐蚀穿孔情况。因此，采用铁复合钢板烟囱的电厂在施工和运行过程中要重点检查焊缝处的缺陷和腐蚀情况。
      (2)发泡玻璃砖衬贴目前，发泡玻璃砖衬贴
      在国内砖烟囱和钢烟囱中都有应用。主要分为进口宾高德玻璃砖体系和国产玻璃砖体系两大类。发泡玻璃砖主要成分是泡沫硼硅玻璃，具有良好的抗酸液渗透性、隔热性、耐高温性，以及热膨胀系数低和重量轻等特点，满足烟囱各种运行工况条件下的防腐蚀需要，因而在国内外烟囱中被大量采用。由于国内发泡玻璃砖及配套粘结剂的质量与国外同类材料间还存在一定的差距，应用效果不理想。而采用进口宾高德玻璃砖体系的效果较好，但其费用较高，仅次于合金衬贴防腐蚀的投资。由于采用发泡玻璃砖进行烟囱防腐蚀以人工实施为主，对施工人员的技术和素质要求较高，一旦在施工过程中出现偷工减料或施工不到位的情况，防腐蚀体系就会受到破坏。
      (3)耐酸耐热浇筑料耐酸耐热浇筑料一般有耐酸耐热混凝土、钾水玻璃耐酸砂浆层。由于其防腐蚀层的抗渗性和耐温度变化的性能较差，因而这种防腐蚀衬层在干烟囱的防腐蚀中具有较好的效果。在湿烟囱防腐蚀应用的效果不理想。
      3.2采用有机材料
      应用有机材料是目前国内外各行各业防腐蚀领域中使用最广泛的防护方式，在火力发电厂烟囱的防腐蚀中，尤其是在湿烟囱的防腐蚀中被大量采用。目前，火力发电厂烟囱防腐蚀所采用的有机材料涉及种类较多，主要有VEGF鳞片胶泥体系、聚腥弹性体系、VP内衬体系、有机和无机的复合纤维内衬体系、树脂玻璃鳞片体系等。这些涂层体系主要是采用不同的有机高分子材料及聚合工艺，并在其中加人不同的填料，从而达到提高涂层对基体材料的附着力、抗酸性冷凝液的渗透作用、耐烟气冲击作用、耐高温老化性能等综合性能。
      3.3防腐蚀材料现状
      由于目前多数采用涂料防腐蚀的烟囱均出现了不同程度的涂层失效情况，而合金衬贴板和进口玻璃砖的情况则相对良好。虽然国内电力行业多倾向于采用合金衬贴板和进口玻璃砖，但由于涂料的施工灵活性和造价低廉，在电厂的烟囱防腐蚀中应用仍较广泛，尤其是在脱硫改造后的旧机组烟囱中应用最为广泛。
      4·烟囱防腐涂料检测评价分析
      目前，国内外防腐蚀涂料相关性能的检测评价方法都有相关标准，如国外的标准主要为ASTM和150，国内的标准主要为GB和SY。相关涂料检测方法的标准总计有数十种，提供的检测方法主要都是针对涂料不同使用条件下(如大气、土壤、腐蚀性溶液中)的基本性能检测，没有专门针对烟囱防腐蚀涂料使用条件下的相关性能检测标准。虽然，DL/T901一2004《火力发电厂烟囱(烟道)内衬防腐蚀材料》中提供了烟囱防腐蚀材料的相关性能指标，但其注重材料的耐温性和密实性，且该标准制定时没考虑到烟气脱硫对烟囱腐蚀环境的影响，缺乏对涂料在目前烟气脱硫前后烟囱环境中的防腐蚀性能检测评价依据。
      由此造成发电企业在烟囱涂料防腐蚀工程中，只能参考涂料供应商提供的相关检测评价标准对涂料性能进行评价。对现场涂层完工后的检测评价手段也相对匾乏。从而造成多数不能满足烟囱运行条件的防腐蚀涂料使用到烟囱防腐蚀工程。由于不能对现场涂层施工质量进行有效的检测评价，甚至将施工质量造成的涂层失效，错误地判断为涂料不适用于烟囱的运行环境。
      因此，需要研究出一整套用于烟囱防腐蚀涂料的检测评价体系，为发电企业在选择涂料品种、原料验收和施工质量验收方面提供快速有效的手段。避免烟囱涂料防腐蚀工程出现失效问题。
      4.1特殊检测
      防腐蚀涂料性能检测结果在涂料说明书中均有提供，但发电企业在对烟囱防腐蚀涂料进行常规性能检测时，不可能将涂料的相关性能按标准方法进行逐一检测，而是需要有针对性地选择几种方法，对烟囱防腐蚀涂料的特殊性能进行检测评价。通过之前的分析，认为附着力、热老化、耐磨性、韧性、抗渗性、耐酸性、耐热交变应力等性能的优劣，是确定烟囱防腐蚀涂料是否能长期有效使用的关键因素。其中:
      (1)附着力大小决定涂层是否会长期牢固地与基体粘结，以及涂层层间抗拉脱能力的大小;
      (2)热老化性能是检测涂料在烟囱旁路长期开启条件下，是否会出现老化引起的涂层开裂、脱落、粉化、发粘等失效情况;
      (3)耐磨性是检测涂层在烟气高速冲刷，以及烟气携带飞灰或石膏液滴等情况下，涂层耐磨损的性能;
      (4)韧性好坏是决定涂层在频繁的应力变化条件下，是否会出现脱层、开裂等缺陷;
      (5)抗渗性是检测涂层在湿烟囱正压运行条件下，耐酸性凝结液体的渗透能力;
      (6)耐酸性是检测涂层耐烟囱中酸性冷凝液侵蚀的性能;
      (7)耐热交变应力是检测涂层在烟囱旁路频繁开启情况下，热胀冷缩条件对涂层及涂层层间和基体附着的性能。
      这些评价方法有的可以选择相关标准方法进行，有的则需要根据烟囱环境的特殊性，将相关标准方法进行组合应用，或者设计新的检测评价方法来实现某些特殊性能的检测。通过进行这些特殊性能的检测，才能确保发电企业所选择的涂料产品能在烟囱运行条件下长期使用。
      4.2原材料检测
      在防腐蚀施工中，涂料的质量问题是现场施工人员和质量检查人员都无法控制的。因此，在涂料施工前必须打开涂料包装对涂料成品进行常规检查，避免施工过程中使用存在质量问题的涂料而影响施工质量和涂层防腐蚀性能。这些常规的检测方法都有相关标准参考，例如:取样方法可参考GB/T3186;检测涂料是否出现结皮、胶凝、分层、沉淀、含有杂质等情况，可参考GB/T6753和GB/T1721等。从而把好原材料的质量关，确保施工中使用的涂料无明显的质量问题或以次充好的情况。
      4.3施工质量检验
      涂料四川防腐工程的施工质量检测，通常采用目视方法检验涂层表面是否存在明显的缺陷，如气泡、流挂、漏涂等情况。但由于烟囱防腐蚀工程施工面积巨大，施工多处于高空作业，单凭人力进行检验具有一定的局限性。因此，需要针对烟囱防腐施工特点制定配套的施工过程质量检验体系，以及专业的检测仪器和相关方法。从而确保烟囱防腐蚀涂层的高质量施工。
      5·烟囱防腐蚀的建议及展望
      (1)由于现有的国家和行业的标准和规范相对滞后，需要尽早出台专门针对烟气脱硫后烟囱的防腐设计及防腐蚀施工质量控制方面的规范性文件，以便规范烟囱防腐的市场和确保工程质量。
      (2)按厂家提供的防腐蚀材料性能均能满足一般烟囱运行使用环境，但电厂没有系统、有效地测试评价方法和手段，不能从原材料上对四川防腐工程防腐蚀性能加以控制。
      (3)多数发电企业对烟囱防腐蚀工程的重视程度不够，重价不重质而采用低价中标方式，使防腐蚀原材料质量得不到保证，且施工过程有偷工减料情况，从而造成施工后短期内出现大面积失效。
      (4)发电企业目前没有一个针对烟囱防腐蚀工程行之有效的现场质量监督控制指导性文件，对现场的原材料质量、施工质量、施工环境等方面的监控手段有限。
      (5)烟囱旁路的取消，可以避免涂料长期耐受高低温交变的条件。在这种情况下，多数防腐蚀涂料均能满足烟囱的运行条件。因此，随着电厂烟囱旁路的逐步取消，烟囱采用涂料防腐蚀的前景将更加广阔。四川防腐工程