[發明專利]一種防腐蝕煙囪及煙囪防腐蝕方法

有效

• 申請號: 201110227739.2
• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102269417A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 張蕊
• 申請（專利權）人: 張蕊
• 主分類號: F23J13/02
• 分類號: F23J13/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及一種防腐蝕的煙囪結構及煙囪防腐蝕的方法，更具體的，本發明涉及一種舊煙囪防腐蝕的改造方法及改造結構。

背景技術

現有的煙氣排放設備，多是利用煙囪將處理過或未處理過的煙氣排放到高空。例如現有的燃煤電廠，將燃煤煙氣經除塵、脫硫脫硝和除濕工序后，用高達百多米的煙囪將煙氣排放到高空。燃煤煙氣濕法脫硫前后煙氣介質濃度與溫度變化(標準狀態下)如下表所示：

表1

濕度是決定氣態介質腐蝕性的重要因素，煙氣中腐蝕介質由氣態轉為液態的臨界溫度稱為“露點溫度”。水蒸汽露點溫度為49℃，這也是硝酸、氫氟酸、亞硫酸的露點溫度。鹽酸露點溫度為145℃，硫酸的露點溫度大約為54℃，略高于水的露點溫度；濕法脫硫后煙氣，由于其SO₃含量變化甚微、煙氣濕度增大(基本處于飽和狀態)和煙氣溫度降低，造成煙氣溫度或煙氣接觸處筒壁壁面溫度低于煙氣露點溫度，煙氣在煙囪中會結露形成酸液，使得煙氣對煙囪產生強腐蝕作用。

脫硫后的煙氣在煙囪中會結露形成酸液，凝結的酸液沿內壁下流。在該過程中，酸液中的水分部分又被蒸發，造成了內壁凝結液中酸濃度的不斷累積增大，對煙囪造成腐蝕。經檢測，煙囪內壁凝結的酸液pH值為2.2，氯化物(以Cl^-計)為181mg/L，硝酸鹽(以N計)為15.15mg/L，硫酸鹽(以計)16500mg/L，總磷P?0.02mg/L。

酸液的溫度在40℃～80℃時，對結構材料的腐蝕性特別強，以鋼材為例，40℃～80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3～8倍。而煙囪排放的煙氣溫度大約在50℃，剛好處于該腐蝕區間。據北侖電廠的測試結果表明，經濕法脫硫后，當脫硫效率達到理論設計值95％時，煙囪內壁的酸性冷凝液的pH值為1.9～2.2，此時濕煙氣對于不同材質的腐蝕速率為：Q235A鋼的腐蝕速率高達159.54mm/年～200.00mm/年；10CrMnCuTi不銹鋼的腐蝕速率也高達23.9268mm/年。對于混凝土煙囪在濕煙氣狀態下的腐蝕問題，東南大學、江蘇蘇源環保公司等的研究表明，當煙囪內壁稀硫酸的濃縮在中等狀態時(此時硫酸的濃度為15％，最大濃縮濃度可達40％)對混凝土的腐蝕速率為：對于C25混凝土的腐蝕速率為8mm/10天；對于C30混凝土的腐蝕速率為2.4mm/10天；對于C50混凝土的腐蝕速率為2.4mm/10天。

同時，由于煙囪運行工況不同，導致其濕度、溫度與壓力變化較大：(1)鍋爐停用期間煙氣為干燥狀態，正常生產期間為潮濕與浸水狀態，因此煙囪會在干燥、潮濕、浸水三種工況下交替運行；(2)鍋爐啟用停用、鍋爐事故排煙異常期間，煙囪內溫差會在約10℃-150℃的范圍內變化；(3)在鍋爐停用和鍋爐故障排煙時，由于高差和干煙氣密度小，煙囪整體又會形成負壓，盡管煙囪正壓段的壓力并不大，但其對煙囪的腐蝕作用影響則很大，正壓能使煙氣和酸液穿過內襯的縫隙而與隔熱層與筒壁接觸從而使其遭受腐蝕。即，干濕交替、冷熱交替的運行工況對煙囪的防腐蝕材料的耐酸性、冷熱變形應力、抗滲性要求極高。因此，煙囪的獨特運行工況大大提高了對煙囪防腐蝕層的要求

基于上述原因，煙囪中必須要設置相應的防腐蝕設施或防腐蝕層。對于內襯層，要求防開裂、防滲漏、耐酸液。在現有技術中，煙囪的主要構型是單筒煙囪和套筒或多筒煙囪。由于其結構不同，單筒煙囪和套筒或多筒煙囪采用的防腐蝕措施也就不同。

普通的單筒煙囪內襯一般為粘土磚、耐火磚或耐酸磚等加耐酸澆注料或耐酸砂漿砌筑而成，或由耐酸澆注料整體澆注而成，由耐酸材料構成防腐蝕層。目前市場的耐酸澆注料主要是由水玻璃和硬化劑構成。由于水玻璃與硬化劑反應生成物的基質是硅酸凝膠，硅酸凝膠從彈性膠體向具有固體性能的凝膠轉變過程中，要不斷脫水和縮聚，從而形成無數微小的細孔，因此水玻璃材料的孔隙率很大，抗滲性能很差，在稀酸性腐蝕介質環境下的滲透深度可達3～5mm/月。在5％的硫酸溶液中進行浸泡試驗時發現，1年后稀硫酸浸透了70.5mm厚的水玻璃混凝土試塊，在20％的硫酸中的浸透深度則為8～10mm。由此計算，即使耐酸膠泥層不出現開裂等缺陷，在脫硫后的濕煙氣條件下，硫酸的濃度一般在5％以下，大約在2.5年即可浸透耐酸膠泥防腐蝕層，從而對煙囪造成結構性破壞。