泡沫玻化砖在烟囱防腐中的应用

为控制烟气排放中的SO2 含量，新建电厂多采用石灰石─石膏湿法脱硫方法。
虽然烟气湿法脱硫后烟气中的SO2 含量大为降低，但其烟气温度降低，湿度增大，易结露，形成腐蚀性很强的稀硫酸液，烟囱运行工况恶劣。前些年投产的电厂，选择贴泡沫玻化砖防腐形式的钢套筒烟囱很多，很多此类烟囱运行已超过一年，从实际调研的情况来看此类烟囱防腐效果不容乐观，以下简要介绍贴泡沫玻化砖防腐的钢套筒烟囱的实际情况。
1. 泡沫玻化砖介绍
泡沫玻化砖是泡沫玻璃砖和泡沫玻璃化陶瓷砖的简称。泡沫玻化砖是分别以硼硅玻璃或普通玻璃或陶瓷类材料为主要原料，加入发泡剂、外掺剂，经过隧道窑炉高温焙烧发泡成型的一种轻质多孔玻璃材料。泡沫玻璃化砖发泡成型时成的内部独立封闭气孔结构，集传统隔热保温于一体，它具有抗渗透效果好、导热系数小、阻燃、抗老化、耐酸碱( 氢氟酸除外) 、耐高温等优点，可适用于急冷、急热工况及高强度的腐蚀环境，可作为湿法脱硫烟囱的内衬材料。泡沫玻璃化砖由粘合材料直接粘贴于烟囱内筒表面，目前粘结剂采用耐热耐酸性好的硅橡胶类弹性密封粘接剂，并由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝，可阻断烟气对内筒结构的腐蚀。泡沫玻化砖铺贴示意见图1。
从厂家技术指标看玻化砖和粘接剂均有较强的耐酸、耐热震、耐水性。可见钢套筒采用铺贴玻化砖防腐方式，有玻化砖和粘接剂两道防线抵挡酸液对钢套筒的腐蚀。
2. 泡沫玻化砖防腐现状
目前湿法脱硫后的烟气环境变得低温、高湿，烟气的含水量增大，SO2、SO3与水作用，将在烟囱内壁出现结露现象。
冷凝液中有硫酸、亚硫酸、氯化氢和氟化氢等成份。根据“ 国际工业烟囱协会（CICIND）”的设计标准规定，燃煤电厂脱硫后由于烟气湿度通常较大，温度很低，且烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加，处于脱硫系统下游的烟囱，其烟气被视为“高”化学腐蚀等级。根据多个电厂的调研湿法脱硫烟气的冷凝酸液的pH值为1~3 之间。
贴泡沫玻化砖钢套筒烟囱能否满足技术要求，保护钢内筒不被腐蚀，主要需考察以下几个方面因素。○ 1 泡沫玻化砖是否脱落。○ 2 泡沫玻化砖是否在烟气冲刷下变薄。○ 3 玻化砖在运行后是否产生裂纹。○ 4 粘接剂能否抵挡酸液腐蚀。从调研结果来看，采用贴泡沫玻化砖防腐的方式还是存在一些问题，具体见图2- 图8。
从多个采用贴泡沫玻化砖的钢内筒烟囱来看，防腐效果堪忧，有些烟囱投运几个月钢内筒已经腐蚀穿孔。
其中某电厂在施工前已经调研了解到此类烟囱有钢内筒穿孔现象，所以业主、施工、监理单位对此烟囱的质量非常重视，在施工期间钢内筒焊接、玻化砖铺贴、粘结剂勾缝都注重施工工艺、加强施工监管。但此烟囱运行一年后，也出现了钢内筒腐蚀穿孔的现象，见图9。
3. 腐蚀分析
目前国内新建电厂多采用石灰石-石膏湿法脱硫不设GGH 系统，烟气冷凝结露量很大，一般600MW 机组每小时约有8～10 吨左右，内筒内侧如水淋一般。
这就需注意内衬材料的吸水性、抗渗性和粘结材料在酸液中浸泡的抗老化性，需避免内衬和粘接材料产生裂纹。而我们拿某国产品牌泡沫玻璃砖放入水中，拿出后自重明显增加，并且砖的强度不高，用手一划，就出现划痕。内衬材料自重增加就更容易脱落，抗渗性不好使得酸液渗透到底面粘接剂，对耐久性产生不利影响。
烟囱内烟气流速一般在20m/s 左右，烟气流速较高，并且烟气中夹带很多烟尘颗粒，对内衬的冲刷力较大，由于玻化砖强度不高，被冲刷变薄，导致内衬缺失。
粘接剂根据材料指标有较强的抗酸、抗渗性能，从图一可以看出玻化砖脱落后粘接剂也可以起到保护钢内筒的作用，但是粘接剂不能保证在钢内筒上全部饱满，所以出现了腐蚀穿孔。另外粘接剂在烟气温度和冲刷作用下抗老化性如何，能否长期起到保护作用也令人担忧。
从施工因素上看，钢内筒铺贴玻化砖施工工作量大，砌筑质量控制难度也很大。按钢烟囱内径6.5m 计，高度220m，则一根内筒约需用15.6 万块破化砖，砖缝间粘接剂的水平缝长度约18720m，垂直缝长度约37440m。可见这么多的砖块、这么长的砖缝要求全部饱满填塞是很难做到的。
目前在钢内筒选材上多为两种，及普通碳钢和耐酸钢。从实际运行情况来看，耐酸钢可以延缓腐蚀穿孔时间，但是并不能避免。从调查来看有些普通碳钢钢内筒在运行3 个月即被腐蚀穿孔，采用耐酸钢的钢内筒到1 年左右被腐蚀穿孔。
根据耐酸钢资料，它的耐硫酸腐蚀性比普通钢材高10 倍，但耐酸钢只能在气相环境下保持耐腐品质，而在目前电厂的运行工况下，湿烟气的冷凝水会不停地破坏钢材表面形成的防腐膜，所以最终也被腐蚀破坏。
综上所述，以上几个工程采用铺贴玻化砖防腐方式的防腐效果是不理想的。此做法在玻化砖的吸水性、抗渗性、耐烟气冲刷性，粘接材料的耐老化、粘接性，还有在铺贴施工难度上存在问题，可靠性值得商榷。为了保障烟囱防腐体系的安全运行和使用寿命，需改进防腐做法或采取其他防腐方式。