标题：烟囱脱硫
主要作用
烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道，当室内温度高于室外温度时，室内热空气因密度小，便沿着这些垂直通道自然上升，透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出，室外冷空气因密度大，由低层渗入补充，这就形成烟囱效应。烟囱效应是由室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，通常以前者为主，而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明，室内温度越是高于室外温度，建筑物越高，烟囱效应也越明显，同时也说明，民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言，理论上视建筑物的一半高度位置为中和面，认为中和面以下房问从室外渗入空气，中和面以上房间从室内渗出空气。 　
在烟囱效应的作用下，室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现，但其负面影响也是多方面的：首先，风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内，消耗热量并污染室内；其次，风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中，导致梯门不能正常关闭；第三，当发生火灾时，随着室内空气温度的急剧升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显，此时，各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，从而助长火势扩大灾情。有资料显示，烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m/s，意味着高度为100m的高层建筑，烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。如果燃烧条件具备，整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施。
主要措施
1．在冬季，空气主要是通过各种外门从底层流入室内，最直接的方法是将建筑通向外界的所有门，尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等，这对于大厅门尤为必要，对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等，在冬季也要装门，至少应增挂厚门帘。在冬季，电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。 
2．对于已采暖的建筑物，尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。 
3．当火灾发生时，不仅在任何季节通过各类竖井产生烟囱效应，而且还可能在小范围内通过穿越楼板的空调管道，甚至是一些不引人注意的孔隙产生烟囱效应。对此，《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)有以下明确规定。 
（1）当围护结构采用幕墙形式时，“与每层楼板、隔墙处的缝隙，应采用不燃烧材料严密填实”。 
（2）“建筑高度不超过100m的高层建筑，其电缆井、管道井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；建筑高度超过100m的高层建筑，应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔”。因施工缺陷、桥架和管道根部形成的各种孔隙，必须用不燃烧材料填塞密实。 
（3）“楼梯间和前室的门均为乙级防火门”，并“应具有自行关闭的功能”；各种竖向管井“井壁上的检查门应采用丙级防火门”；“电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞，其空隙应采用不燃烧材料填塞密实”；“垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀”；“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道，应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”，以确保火灾时与走道及房间的分隔，防止各楼层之间通过竖井交叉蔓延。
烟囱由来
据大烟囱本人描述他小时候是不黑的，白白胖胖挺可爱的，是他妈妈干农活时把他放在田间地头晒太阳晒黑的 基于只有大烟囱本人的说辞，而没有任何其他直接证据证明，偶认为这个事实不可不信也不可全信啊 
但据偶观察得到的结论应该是大烟囱是自己把自己熏黑的 ，小时候的暴晒事件可能有一定的影响，但是后来大烟囱酷爱香烟也成了他越来越黑的一个原因。大烟囱3天一包烟是克制了又克制，忍了又忍的结果。大烟囱认为对于爱抽烟的人来说一天两包烟一点也不稀奇。大烟囱有许多关于抽烟的奇怪论调：什么抽烟可以抗感冒，防治SARS—（抽烟只对烟鬼包治百病吧 ）；什么戒烟会产生肥胖；什么抽烟是他仅剩的唯一的爱好—大烟囱还说他曾经看过一个机器人模拟的抽烟的危害模型，就看到烟进去后，机器人的胸腔肺啊什么的一团漆黑。我马上问大烟囱看到后怕不怕，大烟囱很得意地说：“我年轻！身体好！没什么事！——等年纪大了考虑还是要戒烟的。”不知道设计这个吸烟有害健康的模型的人会不会听到后痛哭失声——他们的心血只是让一个铁杆烟民进一步认识到自己身体强过钢铁，坚定了继续抽上30年的决心！
拜托大烟囱认清当前的国际局势，由于环境问题的进一步恶化，完成了工业化的国家已经开始拆除大烟囱了，城市里都不让有大烟囱了，请你不要做一个可以移动的大烟囱吧！呵呵，相信你会找到一些更加有益有趣的爱好的——譬如说钓鱼 
今天说了许多大烟囱的坏话——不知道会不会被他骂死（偶连说都说不过他，更不用说吵啦！） 偶还是希望大烟囱能够放弃对烟的喜好，到时候偶就给他取个好听的外号——大烟囱真的是不好听的哦！ 
烟囱是一种排除工具，用来排除由火引起的气体或烟尘。是一种把烟气排入高空的高耸结构。能改善燃烧条件，减轻烟气对环境的污染。 
烟囱的由来
烟囱是最古老、最重要的防污染装置之一。烟囱的发明极早。当原始人发现火时，同时发现了这样一个道理：哪里有火，哪里必有烟。最早的烟囱即是室内的通气孔。当把“火”带进室内做饭和取暖时烟也随之而入。这就迫使人们不得不设法在屋顶和墙壁上开些通气孔，以此来驱除屋内的烟雾。这种方法作为一种规范的人类实践活动已保留了几十万年。人类曾花了很长的时间来改进大烟囱。过去学术界普遍认为：人类文明的发源地埃及和美索不达米亚气候温暖，因而家庭取暖也就没有成为一个紧迫的问题。最后，一个法国考察队宣布他们在幼发拉底河上游挖掘庞大的废墟城市马里时，发现了一座配备着许多烟囱的约有4000 年历史的宫殿。从而使上述观点得到改变。诚然，罗马人在发展设计新颖的热气取暖系统时，也大大地改进了烟囱。但目前流行的观点仍认为，“烟囱”这一慨念是1200 多年前由叙利亚人、埃及人以及犹太商人从东方引入西欧的。
目前，中国最高的单筒式钢筋混凝土烟囱为210米。最高的多筒式钢筋混凝土烟囱是秦岭电厂 212米高的四筒式烟囱。现在世界上已建成的高度超过 300米的烟囱达数十座，例如米切尔电站的单筒式钢筋混凝土烟囱高达368米。
主要分类
一般有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三类。
其材质一般分为几种：铁质、石棉、陶质，这几种一般用在小的场所，如家庭、办公室等。
另外还有用砖头建造的，多为圆柱替，上细下粗，一般用在工业的大厂房，如大锅炉、冶炼厂等。
施工方法
在碳钢基层上使用：
①先将表面除油去污，之后再进行除锈，除锈等级应满足不低于Sa2.0或St3标准。在锈面清理干洁后，用VEGF树脂打底，待干后施工。
②用手工泥刀刮镘成1-2mm(每道)厚的VEGF胶泥层，数小时后即硬化，再按设计要求施工至规定厚度。一般在每涂1mm厚度时进行检测，以确认涂层是否有针孔及其它瑕疵。
③在弯角或形状突变处适当增加厚度，或同FRP复合使用。
④用VEGF树脂罩面一至二道。
⑤VEGF鳞片胶泥涂层质量控制。VEGF鳞片胶泥涂层的质量好坏直接影响其耐腐蚀性能和使用寿命，因此应对VEGF鳞片胶泥涂层的质量加以严格控制。一般情况下，涂层的最终检测项目主要有：外观缺陷、硬度、针孔测试、厚度测试、锤击检查等。
表2.3.5.2 胶泥用量表
品 种 规 格用 量 (KG/M2)
底涂(每道)胶泥层 (1mm厚)面涂(每道)
金属面VEGF-1-M0.20～0.251.4～1.60.25
VEGF-2-M0.15～0.201.3～1.50.20
4)耐蚀鳞片胶泥内衬工程应用
由于VEGF鳞片胶泥具有抗渗性好、施工难度小、易修补物理失效少和造价适中等的优点。因此，VEGF鳞片胶泥在电力、冶金和化工等行业中广泛使用，尤其是电力系统中的烟气脱硫（FGD）系统装置，如吸收塔、氧化塔、进料管，见下表。
表2.3.5.3 VEGF鳞片胶泥在湿态气体FGD中的应用
装 置 名 称腐 蚀 条 件防 腐 蚀 处 理 规 范
进料管SO2气体等，150℃或低于150℃VEGF衬里，FRP
SO2气体等，150℃-200℃高温涂料
冷却塔SO2气体等，≤150℃VEGF衬里
快速冷却塔SO2气体等，150 - 200℃VEGF -耐火砖
SO2气体等，200 - 300℃VEGF -耐火砖
SO2气体等，500 - 700℃VEGF -耐火砖
循环槽H2SO3，H2SO4雾等，60 - 90℃VEGF衬里，FRP
中间体输送管SO2气体，H2SO4雾等，60 - 80℃VEGF衬里，FRP
吸收塔pH = 3 - 12，60 - 80℃VEGF衬里，橡胶衬里
pH = 3 - 12，150℃VEGF衬里
pH = 3 - 12，250℃VEGF衬里-耐火砖
循环塔pH = 4 - 14，60 - 80℃VEGF衬里，橡胶衬里，FRP
出料管SO2，H2SO4雾，60 - 70℃VEGF衬里，FRP
酸雾分离器SO2，H2SO4雾，60 - 70℃VEGF衬里，FRP
浓缩器pH = 3 - 12，60 - 70℃VEGF衬里，橡胶衬里，FRP
氧化塔pH = 3 - 12，60 - 80℃VEGF衬里，VEGF-FRP
管道橡胶衬里，FRP
输送管≤100℃VEGF衬里，FRP
100 - 150℃VEGF衬里，FRP
化学贮罐室温- 60℃VEGF衬里，橡胶衬里，FRP
江西贵溪冶炼厂的脱硫烟道：代替原来从日本进口的鳞片胶泥材料使用，经多年使用后未能有异常情况出现。山东某工程公司的FGD设备：采用高温型VEGF鳞片胶泥材料，制作长期使用温度达170℃的FGD装置，根据运作情况表明性能良好。
脱硫设备上应用较多，国外电厂烟囱早期有应用，现已较少采用。国内电厂烟囱尚无应用。
2.3.6防腐涂料层+耐酸浇筑料
1)防腐涂料层、耐酸浇筑料
钢内筒内表面先涂刷防腐涂料层再加浇耐酸浇筑料，耐酸浇筑料层内一般配置与钢内筒相连结的钢丝网。
防腐涂料层为OM Ⅰ型防腐涂料。
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
2)防腐涂料层、耐酸浇筑料耐腐蚀性能
此方案，防腐衬料的施工条件较差，质量控制较难。而且设计对防腐衬料要求较高，不能产生细微的裂缝，以免烟气渗入对烟囱钢内筒产生腐蚀。
多管式钢内筒烟囱，钢内筒内浇筑防腐衬料方案投资在多管式钢内筒烟囱方案中最低。
由于烟气不可避免对防腐衬料产生腐蚀，此类烟囱需定期对钢内筒进行检修和维护。根据日本国的经验，一般十几年就需对防腐衬料重新修补施工。
3)防腐涂料层、耐酸浇筑料内衬构造
钢内筒由厚度为10～18mm的钢板卷成弧形后焊接而成。钢内筒外面沿高度每6m左右间隔设置一个钢性环（T型钢或加劲角钢）。在检修平台和吊装平台标高处设有钢内筒稳定装置，以保证钢内筒的横向整体稳定。钢内筒采用耐硫酸*腐蚀钢板，在钢内筒结构设计计算时，预留2mm厚度的腐蚀富裕度。
钢内筒内表面浇筑一层厚度为60mm的耐腐蚀混凝土防腐层。混凝土防腐层的胶结料为钾硅砂浆，混凝土防腐层内配有钢筋网，并与钢内筒有锚筋联结。钢内筒简图如下。
4)工程应用
国内北仑港电厂#1、#2 (600MW)机组（未脱硫）采用耐酸耐热料、韩城第二发电厂新建600MW机组（脱硫）采用钾水玻璃耐酸砂浆层内贴陶瓷耐酸板。这种耐腐做法的烟囱，日本国在有塔架及无塔架式钢烟囱上应用较多。
关于脱硫中的防腐
概述火电厂湿法烟气脱硫环保技术因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点，被广泛地应用于各大、中型火电厂，成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此，该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。本文力求通过对火电厂湿法脱硫装置腐蚀介质及环境的分析，明确湿法烟气脱硫装置腐蚀介质及环境的特点，结合我国现有防腐蚀技术水平，总结国内外湿法脱硫装置防腐蚀实践经验，提出实用、经济、安全的防腐蚀对策。; E! ~! c3 K B' v6 Z" `9 J5 F
湿法烟气脱硫装置的腐蚀机理烟气脱硫装置中的腐蚀源主体为烟气中所含的SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离。而此阶段，工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。此外，烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水及水中所含的氯离子（海水法氯离子腐蚀影响更大）对金属基体也具有腐蚀能力。5 s0 w7 P" W# m4 q
稀硫酸属非氧化性酸，此类酸对金属材料的腐蚀行为宏观表现为金属对氢的置换反应。从腐蚀学理论上可解释为氢去极化腐蚀过程（亦称析氢腐蚀）。就常用材料碳钢及不锈钢而言，两种材料在稀硫酸环境中均处于活化腐蚀状态，但腐蚀机理又略有不同。碳钢在稀硫酸或其它非氧化性酸溶液中的腐蚀属于阳极极化及阴极极化混合控制过程。这是因为铁的溶解反应活化极化较大，同时氢在铁表面析出反应的过电位也较大，故两者同时对腐蚀过程起促进作用, 导致腐蚀速度加快。而不锈钢在稀硫酸中的腐蚀属于阳极极化控制过程，这是因为不锈钢在稀硫酸介质中仍能产生一定程度的钝化，金属离子必须穿透氧化膜才能进入溶液，因此阳极极化作用大于阴极极化。但在烟气脱硫中，仍有几种变化影响：一是在湿法烟气脱硫中，为保证生成物结晶效果，必须强制氧化。当介质中有富氧存在时，不锈钢表面上的钝化膜缺陷易被修复，因而腐蚀速率降低。但因同时具有固体颗粒磨损作用及介质Clˉ存在，其钝化膜易被Clˉ或固体颗粒磨损作用破坏，从而使腐蚀速率大大增加。Clˉ的破坏原因可能是由于Clˉ具有的易氧化性质导致的。Clˉ容易在氧化膜表面吸附，形成含氯离子的表面化合物，由于这种化合物晶格缺陷较多，且具有较大的溶解度，故会导致氧化膜的局部破裂。此外，吸附在电极表面的离子具有排斥电子能力，也促使金属的离子化，但阳极极化仍是主要的。故通常的碳钢或不锈钢在此环境中均不适用。国外经多年对金属材料的筛选试验，最后将适用金属材料定位在镍基合金上，并建设了若干中、小装置。但由于镍基合金价格昂贵，大型烟气脱硫设备制做成本太高，其用材开发逐渐转到碳钢-有机非金属衬里复合材料技术路线上来，并获得了实用性成果。因此，讨论有机非金属衬里在烟气脱硫装置的腐蚀与防护问题非常必要。鉴于化学腐蚀在腐蚀设计选材正确的前提下，是较缓慢的过程，而物理腐蚀破坏则是常见的衬里失效破坏，故本文主要讨论有机非金属衬里的物理腐蚀破坏。兼顾动态设备耐蚀材料选择。( |6 S- n& T5 R$ H
国外公司湿法烟气脱硫装置防腐蚀技术表1 国外公司湿法烟气脱硫装置防腐蚀技术应用状况 s( b; H2 W, j
公司名称 脱硫剂及其形态 吸收塔内衬 循环泵 塔内浆液管 塔外浆液管' }% T0 Q- N& R9 O8 e
三菱重工
日立公司
川崎重工) _# k7 V' x' k) E. {
IHI; j6 }& i" C% q
巴高克
比肖夫
ABB2 A0 V4 C8 ?( o; P: K
GESSI
霍高文 b' j$ v. P1 V+ _; p
千代田 石灰石浆液 ]- [0 v+ l. [* n
石灰石浆液
石灰石浆液/ g. }% O+ D* r. K" S* ^" w
石灰石浆液
石灰石浆液
石灰石浆液
石灰石浆液
石灰石浆液
石灰石浆液
石灰石浆液 玻璃鳞片衬里
玻璃鳞片衬里) X7 M" T# p B; G+ A; J
鳞片或橡胶衬里5 B) z0 H/ J2 D0 d; I) Q# ?
鳞片或橡胶衬里
橡胶衬里
鳞片或橡胶衬里- T& g' S# p0 _ v E, ]
橡胶衬里" c' G1 t4 a$ m- _( D, G4 Y. L: J
鳞片或橡胶衬里9 }$ B, ?$ j, K' R7 d* o$ D
橡胶衬里
玻璃鳞片衬里 衬胶/金属离心泵
衬胶离心泵
衬胶离心泵
衬胶离心泵7 A6 P, Y1 A7 b1 J& C
合金叶轮 FRP
外鳞片内衬胶5 H3 z( l; q4 z7 X
外鳞片内衬胶
碳钢内外衬胶" E* O9 I+ A5 ?9 O( b
碳钢内外衬胶& b6 |1 l1 @ w! w
碳钢内外衬胶
碳钢内外衬胶
同径玻璃钢管 碳钢内衬胶! X, N! y( ?% `8 Q P9 c e
碳钢内衬胶- f; Q( ~! [* t2 C
碳钢内衬胶! A* e# x9 n& G% }5 a
碳钢内衬胶
碳钢内衬胶# j! L: p5 {% Y& z" A
碳钢内衬胶: l. ?2 I |8 _$ H. f# a4 \
碳钢内衬胶8 }$ e' F3 l/ T
碳钢内衬胶! V! C6 Q3 C+ t& z
碳钢内衬胶; h5 ~" N8 x9 C9 t: I/ T
动态设备有泵、搅拌器、风机等。吸收塔再循环泵、吸收塔排出泵、滤液泵、抛浆泵等泵壳及叶轮等，考虑到介质的腐蚀和固体物料的磨损，国外公司大多采用铸铁+橡胶衬里结构的离心泵，而石灰石浆泵、水系统用泵因腐蚀问题较轻，一般采用铸铁离心泵。衬胶泵在使用中也出现橡胶衬里失效现象，主要原因是：衬里质量差；浆液中的异物引起的力学损伤；由于空载引起的气蚀；带有大颗粒的浆液造成的异常磨损；泵的过载等。搅拌器大部分采用碳钢+橡胶衬里结构。氧化风机只鼓入空气，因无腐蚀介质，碳钢制造即可。增压风机、节流板在再热器之后净烟道区，虽然烟气有一定的腐蚀性，但由于其结构大，防腐措施难以实施，故用碳钢或COR-TEN钢制造，亦有采用涂料防腐技术的实例, V, k& K" B5 B8 H6 U% B8 `9 }
火电厂湿法烟气脱硫装置腐蚀区域尽管湿法烟气脱硫技术种类很多，但就其腐蚀环境区域构成而言，主要分为三个部分：一是烟气输送及热交换系统；二是烟气含SO2的吸收及氧化系统；三是吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统。图1为湿法空塔吸收烟气脱硫装置工艺流程示意图。4 K1 m7 h. } e: n
7 q4 ^) E( e* [ g+ j. A
图1 湿法空塔吸收烟气脱硫装置工艺流程示意
本文仅以空塔吸收工艺为例，说明湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的防腐蚀设备构成。1 C% j) h- j) t3 y; z8 \) A
1、 烟气输送及热交换系统：
该系统主要包括：换热器及原烟气进口烟道、换热器原烟气出口至吸收塔进口烟道、吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、换热器净烟气出口烟道至烟囱、原烟气旁路烟道至烟气挡板、烟气增压风机。
2 、SO2吸收及氧化系统：' g; n! x1 v; r
该系统主要包括：吸收塔、氧化池、氧化空气注入管、塔内支撑架。1 W: r9 k9 n4 I( R
3 、吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统：- z6 h. f/ ^, ^* _9 L: i5 b
该系统主要包括：石灰石浆液储罐、浆液集管、浆液喷射头、石膏浆液储罐、废水储罐、过滤水储罐、事故浆池、浆液排放沟、废水排放沟、真空带式过滤机、水力分离器、浆液循环管、浆液泵，循环泵等。
湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的腐蚀分析1、 烟气输送及热交换系统6 w5 ~1 A( |' E6 Q( ^
（1）该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境' z' ]! L- ?1 U+ w" s2 } j
一是经流换热器原烟气进口烟道、换热器降温段、换热器原烟气出口至吸收塔烟道、原烟气旁路烟道、烟气挡板的高温（170-110℃）含尘（3-5%）含SO2（1-4%）原烟气（冶炼厂进口烟气温度仅为70-90℃）；二是经流吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、烟气增压风机、换热器升温段的低温（45-90℃）除尘（0.3-0.5%）脱SO2（3×10-4-4×10-4）净烟气。
（2）该系统主要腐蚀特点分析 + V: y" o6 t* ?7 m. ^
① 亚硫酸露点腐蚀：高温原烟气在正常运行条件下因无水份存在，对装置几乎无腐蚀，但在两种情形下将导致腐蚀。一是列管式换热器管程因某种原因穿孔，导致冷却水泄漏，致使高温原烟气所含SO2与水反应生成亚硫酸，形成高温亚硫酸还原性腐蚀。二是在装置开、停车时，因环境大气湿度影响，装置内残留的气态SO2被钢基体表面凝聚水吸收生成亚硫酸，形成亚硫酸露点腐蚀（虽然烟道外保温可延迟钢基体表面凝聚水生成时间，但无法完全防止该类腐蚀的形成）。低温净烟气虽只残存少量SO2且经除雾器除去大部分水雾，但微量水和SO2的存在及环境大气湿度在装置开停车时形成的钢基体表面凝聚水仍会形成缓慢的亚硫酸还原性露点腐蚀（如重庆珞璜除雾器出口净烟气烟道，原设计不防腐，经多年运行可看到明显腐蚀现象，现已实施鳞片防腐）。4 S% y8 ?. |+ T6 `
② 防腐蚀衬层高温热应力失效：鉴于上述腐蚀因素的存在，通常在原烟气流经区域采用1.2～1.5mm厚耐高温鳞片涂料防腐，但在实际使用中该区防腐衬层常常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象，究其原因主要有六：一是在衬里本体固化时，大分子间因固化反应形成新的化学键，使得大分子的聚集态及构象发生变化，分子间距离缩短，树脂体积收缩。但因衬里材料构成中有多种不同相材料共存且受钢基体表面粘附制约，导致衬层内及界面间形成收缩残余应力；二是鳞片涂料与钢基体热膨胀系数不同，在热环境下，二者间因粘接相互制约导致涂层内及界面间生成较大的热应力；三是由于火电厂环保脱硫装置开停车较频繁，使生成的热应力处于间歇性交变状态中，加速衬层的热应力腐蚀失效；四是鳞片涂层属脆性材料，衬层内热应力的长期存在，特别是在热应力交变期内易导致涂层龟裂、开裂、剥落等物理腐蚀失效；五是在衬层施工中，不可避免存在气泡、微裂纹、粘贴不良等局部质量缺陷，而此类缺陷正是导致衬层介质渗透、热应力破坏等物理腐蚀失效的起因。六是衬里材料选择不合理，树酯耐温能力不足，在高温热应力作用下形成热应力开裂。故装置正确的防腐蚀设计，应采用厚浆型鳞片涂料加表面毡复合内衬结构，以力学性能好、残余应力小的纤维锚固鳞片涂料，以耐蚀性、抗渗性好的鳞片涂料提高衬层耐腐蚀性以提高区域抗介质腐蚀、抗高温热应力腐蚀失效能力。且衬层厚度应控制在1.5±0.2mm内，低温净烟气烟道因热应力较小，此类腐蚀失效可不作重点考虑。
③ 防腐蚀衬层烟尘磨损失效：在配套有电除尘设备的火力发电装置中，该类腐蚀失效虽有但并不严重，若无电除尘设备，由于烟气中含有大量粉尘，则磨损较严重。提高衬层抗磨损性能的措施是加一层耐磨胶浆贴衬的表面毡，以力学性能好的纤维锚固耐磨胶浆，以耐磨性能好的耐磨胶浆提高衬层抗磨损性。低温净烟气烟道因含尘量极小，此类腐蚀失效可不作重点考虑。3 S. I' S0 P6 C9 k3 |5 `1 Q
④ 防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效：正常情况下从电除尘排出的原烟气温度为145～150℃，此温度不足以使耐高温鳞片衬里高温碳化烧蚀，但当锅炉的蒸汽预热器、省煤器、空气预热器等设备运行不正常时，电除尘排出的原烟气温度将达160℃以上，此温度将导致大多数耐高温鳞片衬里材料由表及里缓慢高温碳化，此类衬里材料碳化并不严重影响衬里的完整性及耐蚀性，但衬里一旦因热应力作用形成开裂，则裂纹的发展加快，介质沿裂纹渗透速度加快，导致衬里局部整块剥离。当温度超过180℃时，长期高温作用会导致大多数耐高温鳞片衬里由表及里烧蚀烟化，此种情形将导致衬里严重失强减薄，其腐蚀破坏是致命的。8 Z' [( F, u7 T" i
⑤ 液滴冲击磨蚀：当高速流动的烟气中夹带水滴（形成双相流）时，易对烟道壁衬里，特别是对迎风面烟道壁衬里（如导流板及弯烟道壁）产生液滴冲击磨蚀（即空泡腐蚀），形成力学疲劳破坏。水相来源一是换热器的清洗水，二是列管式换热器的泄漏水。因液滴在烟气中分布的随机性和液滴的独立存在特点，使衬层承受着连续点击交变冲击作用，导致衬层力学疲劳破坏。/ p# k' w& \1 C
⑥ 衬里震颤疲劳破坏：衬层在下述条件下易产生震颤疲劳破坏：一是该区烟道结构设计强度、刚性不足，特别是烟道布置受环境所限弯道、过流截面变化较大时，高速流动的烟气在烟道中过流时会因弯道及过流截面变化的影响，产生较大的压力变化，形成不稳定流动，导致烟道结构震颤，使本来就高温失强的衬里形成疲劳腐蚀开裂，严重时形成大面积剥落。二是在烟道结构强度设计时，出于结构补强需要，采用细杆内支承补强，当高速流动的烟气在烟道中过流时，因烟气冲击压力作用引发支承细杆抖动变形，导致支承杆与烟道壁焊接区衬层开裂。由于烟气引发的结构震颤是通过衬层传导给金属基体的，而衬层与基体是通过界面底漆粘接联接的，故此类破坏往往发生在界面底漆粘接层，其对衬层的破坏是非常致命的。
2、 SO2吸收及氧化系统：
（1）该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境
一是烟气中所含的SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水反应生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成亚硫酸盐，经强制氧化生成硫酸盐沉淀分离。而此阶段，工艺环境温度正好处于稀（亚）硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。二是烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水、石灰石、水中所含的氯离子（海水法氯离子腐蚀影响更大）对金属基体也具有腐蚀能力。三是吸收塔内喷浆区温度环境急变，吸收剂浆液中固体含量大，其温差热应力及固态料对衬层具有较强的腐蚀破坏能力。+ r9 s+ j. L1 @2 U: h7 M
（2）该系统主要腐蚀特点分析
① 防腐蚀衬层稀（亚）硫酸渗透失效：导致介质渗透腐蚀失效原因有三：一是室温条件下固化成型的有机非金属树脂均为非致密体，固化树脂基体中存有大量的分子级空穴；二是衬里材料均为复合材料，不同相材料界面间总存在有界面孔隙；再三是衬里材料在混配、施工过程中，必然会生成微气泡、微裂纹等缺陷。这就为介质迁移性渗透提供了通道。可以说，正是衬里自身具有的这些固有缺陷，导致腐蚀介质渗透的不可避免性。橡胶及鳞片衬里之所以被选择为烟气脱硫装置的适用防腐蚀衬里技术，鳞片衬里是因其具有优异的抗渗透能力，橡胶是因其为压延成型故胶板致密性好。
② 防腐蚀衬层热应力腐蚀失效：导致该区应力腐蚀失效原因除16.3.1节已述原因外，还应特别注意吸收塔内喷浆区环境状态，该区为高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇区（温度由120～110℃降至45～50℃），对该区防腐衬层而言，温度急变将导致处于不同温度区的衬层热膨胀状态不一样，形成不均匀热应力,其破坏性较恒定热环境下的热应力大得多。应力的存在增加了衬层内及界面间微裂纹及界面孔隙等缺陷，且为缺陷发展及介质渗透创造了条件。吸收塔非喷浆区及氧化区，由于环境温度较低，热应力小，衬层的应力腐蚀失效较小。
③ 防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效：在脱硫介质体系中，固体物料除烟气所带粉尘外还有作为吸收剂的石灰石浆液及脱硫生成物硫酸钙。特别是石灰石浆液经浆液泵从喷浆管带压喷出，在与烟气中SO2反应过程中，同时冲刷衬层表面，对吸收塔浆液自重落体区的衬层有较强的磨损能力。对高温环境而言，由于树脂的高温失强及橡胶的高温热老化等特性，磨损更为严重。加之大型金属设备为现场拼焊制作，表面凹凸不平，其凸起部位更易因磨损而破坏。此外吸收塔氧化池底部因工艺机械搅拌及空气搅拌作用亦产生较强的磨损。# o* q, X/ N7 Y- \" W6 ?, |. N
④ 防腐蚀衬层机械力损伤失效：此种情形主要发生在设备内件吊装及检修时，特别应关注吸收塔氧化池底部氧化空气对底部衬层的吹冲破坏及空气管检修时人为机械损伤。4 Z s5 m+ x, o; }) C% Q! h0 N
⑤ 含亚硫酸热蒸汽腐蚀区：该区指吸收塔原烟气入口延长段，在该区域，高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇，浆液中的含微量氯离子水被汽化并吸收原烟气中的SO2生成含H2SO3水蒸汽，受汽化扩散能的作用向入口延长段扩散并进一步被高温原烟气加热，经一段时间后达到平衡，在此区形成具有热冲击、间歇性交变热应力作用特征的含亚硫酸、微量氯离子热蒸汽腐蚀环境，特别是当该区设有冷却喷淋水时，该区还同时伴随着空泡腐蚀作用，其腐蚀环境十分苛刻。橡胶衬里耐热性不足易热老化破坏，一般不锈钢因Clˉ及H2SO3的存在不耐腐蚀。采用鳞片衬里必须充分考虑其热冲击、间歇性交变热应力及空泡腐蚀作用特点，实施有效补强措施。国内许多业主及设计方出于对非金属衬里技术的担心，往往在该区域选择价格昂贵的高镍基合金纯金属结构（如C276、59合金等）。1 |7 N3 [/ ?4 B& W# _- W
3 、吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统
（1）该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境
一是经流石灰储槽、石灰石浆液储槽（含石灰石制备废水储坑及排水沟）、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管的低温（30-40℃）、高固体含量（20-30%）的石灰石浆液制备输送系统；二是经流石膏料浆泵、输浆管（槽）、浆液循环管及循环泵、水力分离器、真空带式过滤机、（含过滤水储槽、排水沟、排水储槽、氧化池浆液备用储槽）低温（45-50℃）、高固体含量（40-50%）的石膏浆液输送处理系统。7 b$ |/ r0 h3 U h! v+ i
（2）、该系统主要腐蚀特点分析：
①、石灰石浆液制备输送系统的主要腐蚀介质为CaCO3、水及微量Cl-和OH-，对衬里而言腐蚀条件并不苛刻。石膏浆液输送处理系统的主要腐蚀介质为CaSO4o2H2O、水及微量Cl-、H2SO3和H2SO4，对衬里而言腐蚀条件也不苛刻。: ^9 T' I( X2 t4 D6 n0 Y
②、防腐衬层固体物料磨损腐蚀失效：由于腐蚀环境温度较低，衬里本体强度高，尽管固体物料含量大，但磨损腐蚀失效并不十分严重，故衬里磨损余量适度考虑即可。+ F, O+ p. C+ Y1 J0 H" b
真空带式过滤机、石膏料浆泵、浆液循环管及循环泵、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管等设备，在制造商供货时其材料选择中已考虑腐蚀磨损问题，本文将在材料选择章节中列出并加以讨论，此处不在赘述。' h& G! |8 B: p7 k# j
烟气脱硫装置衬里技术选择及衬层结构设计1、湿法烟气脱硫装置防腐蚀衬里技术分析
鳞片衬里技术及冷衬橡胶衬里技术作为火电厂烟气脱硫装置两大主流防腐蚀衬里技术已为国内外相关行业界普遍认同。原因有三：一是电力行业在早期引进的烟气脱硫环保装置样板示范项目中，国外技术承包商均以该两类技术作为防腐蚀衬里选择，其中鳞片衬里技术在国内实际使用先于橡胶衬里技术进十年；二是该两类技术在国内已形成产业化基础，具有良好的国产化条件，特别是国产鳞片衬里技术在该领域成功应用也已进八年；三是该两类技术在烟气脱硫装置中使用具有良好的性能/价格比，为保证该装置的长周期底成本运行提供了可靠的技术保证。+ G" B6 q/ C% `7 j
（1）、抗热应力破坏性：6 r6 u! ?/ R5 j5 s
热应力破坏对鳞片衬里而言是由于衬层材料与钢基体线膨涨系数不同引起的大分子间的力学能破坏，但对橡胶而言则是由于作用于橡胶大分子的热能为大分子吸收转化成化学能引起的大分子本体的深度交联（表现为胶板热老化变硬脆化）及大分子本体的断链降阶（表现为胶板表面龟裂），二者间具有本质区别。有资料证明，环境温度超过80℃时，丁基橡胶在一定的使用时间后具有明显的硬化龟裂现象。/ I( {8 y7 q: C8 B/ W. b* C
（2）、抗介质渗透性试验：从试验结果看（见图2 图中：1-丁基橡胶、腐蚀；2-富士鳞片6H、无异常；3-镍基合金C、腐蚀；4-钛、腐蚀；5-不锈钢、腐蚀。试验条件30%H2SO4、80℃）：丁基橡胶的增重远大于鳞片衬里，这说明丁基橡胶对介质的吸收能力远大于鳞片衬里， 图16-2鳞片涂料与耐蚀金属和橡胶的耐蚀性能比较5 S/ i1 J+ x+ |+ w
也就是说介质在丁基橡胶中的渗透能力远大于鳞片衬里。 , D* e, Q& {8 l3 B
（3）、耐磨性： 
试验证明：在无腐蚀环境条件下，鳞片' V. q8 j6 J+ ?6 p5 U6 {
衬里的耐磨性优于丁基橡胶及天然橡胶,略
差于氯丁橡胶。然而在经腐蚀介质浸泡后橡" D( R( d: ~, k
胶的耐磨性急剧下降，而鳞片衬里的耐磨性- j9 O3 w9 x; J5 Z" ?
却几乎无变化（见图3，图中1-富士鳞片
6RUoAC；2-富士鳞片6RUoAR；3-氯丁橡胶；
4-丁基橡胶。试验条件5%H2SO4、80℃）
图3鳞片涂料与橡胶的耐磨性比较9 I* f$ s P: _. K6 F
（4）、鳞片及冷衬橡胶衬里的综合性能比较 表2：鳞片衬里和冷衬橡胶性能优劣比较表 
序号 对比指标 鳞片衬里 冷衬橡胶, Y. @2 g2 r; G0 ]' p& e. N
1 抗介质渗透性 很好 好 H3 \+ @* P% M& Z: \
2 界面粘接强度 好 良
3 抗应力腐蚀 好（热应力环境需补强） 好（>80℃环境不可用）$ G: N2 I0 q8 q: ~. F! ^- c
4 抗热老化 好 差
5 耐温性 好（适用于全环境温度） 低温（≤80℃）:好、高温:差
6 抗扩散性底蚀 好 差0 S4 M. P6 b: x
7 本体强度 好 好
8 衬层修补性 好 差( C1 e( C9 G9 M2 s0 V+ M. H
9 施工性 好 差
10 施工成本 适中 较高
11 质检性 好 良0 x1 P' [& N1 N% c/ a
12 对环境要求 较高 高: _4 ^$ b; ` @
13 施工周期 短 长$ Y; k x! |- I4 j
14 对基体要求 适中 较高# _. J) k6 N9 {0 P+ R- O+ [% E
15 质量控制要点 针孔，厚度（可查） 胶缝,粘贴界面（不可查）3 X* C7 c2 g4 K2 ^ `
16 耐磨性 好 低温（≤60℃）:好 高温:差
防腐蚀材料性能比较说明：橡胶与鳞片衬里之间的许多性能间的比较如：耐温性、施工性、修补性、耐热老化性、本体强度、抗扩散性底蚀能力、施工周期性等性能鳞片较优是不言而喻的。但其抗介质渗透性、抗热应力能力及耐磨性优于橡胶是许多人疑惑的，但实践及试验均证明了此结论。
2、烟气脱硫装置非金属防腐蚀衬里材料体系选择及结构设计
（1）、冷衬橡胶防腐蚀衬里材料体系及结构设计3 P) [+ r% L5 N7 q4 q3 B# G' J, i
①、冷衬橡胶防腐蚀衬里的材料体系：由于冷衬丁基橡胶材料的最高使用温度为90℃（国产材料长期使用温度控制在80℃为宜），不足以满足装置温度环境的要求，故以橡胶为主导材料的防腐蚀内衬通常在高温原烟气烟道配套采用耐高温鳞片涂料。又由于装置低温净烟气烟道腐蚀环境较缓和，采用厚衬层防腐性能/价格比不合适。加之烟道钢基体壁板较薄，刚性不足，胶板粘贴滚压时易因钢板形变而导致胶板受压不足，影响界面粘贴质量，故该区域防腐蚀内衬通常也配套采用耐低温厚浆型鳞片涂料。目前在我国引进装置中，以橡胶作为防腐蚀内衬技术选择的装置均采用此防腐材料体系。! E3 [5 S( g; K! H9 Y9 J3 r+ M, Q
②、冷衬橡胶防腐蚀衬里的衬层结构设计：; D- R% W% c- X4 J: y
目前在吸收塔衬胶防腐设计中,多采用3-4mm厚胶板单层结构,胶缝采用搭接或压胶条结构（如图4a、b所示）。该结构最大缺陷一是胶缝一旦为介质破坏或施工质量有缺陷，介质将直接沿胶缝渗透腐蚀金属基体并形成扩散性底蚀。二是搭接胶缝或所压胶条高出衬层表面，易于被含固体物料介质磨损破坏，导致胶缝破损形成渗透腐蚀。建议衬胶防腐设计采用图4c所示结构。该结构是采用2mm厚胶板两层贴衬，两层胶板的胶缝错位坡面对接，且坡面对接缝与介质流动方向相同，避免形成介质啃边破坏。) ^# B N' C2 Q" b+ n
图4衬胶结构设计示意图% H% W! X9 ?' n* H: A/ K
橡胶衬里对热蒸汽的抗渗性较差，易于形成热蒸汽性扩散渗透鼓泡破坏，因此至少在吸收塔烟气入口热蒸汽丰富区应采用双层胶板衬里结构防腐。1 k0 O# u' j5 q) [3 k
烟道区鳞片防腐结构在鳞片防腐结构中说明，此处不再赘述。
（2）、鳞片防腐蚀内衬材料体系及结构设计
尽管鳞片衬里材料在烟气脱硫装置中已有近三十年的实际应用，但其单独作为烟气脱硫装置的防腐蚀衬里技术仍存在着耐磨损及抗热应力破坏性不足两大缺陷。我国自二十世纪九十年代引进烟气脱硫样板示范装置以来，此两大缺陷即成为业主的心病，也成为行业科技人员关注的焦点。经十多年不懈地研究实践，在充分认识烟气脱硫装置腐蚀环境特点的基础上，提出了依环境温度及磨损程度划分装置防腐蚀区域，依区域腐蚀重度确定复合衬里结构的腐蚀控制对策。即以鳞片结构层（抗渗层）、纤维鳞片结构层（抗渗、抗热应力层）、鳞片纤维耐磨胶浆结构层（抗渗、抗磨、抗热应力层）、鳞片耐磨胶浆结构层（抗渗、抗磨）作为复合衬里结构的基本结构层，按区域腐蚀重度加以复配选用，实现高性能/价格比条件下的控制腐蚀。试验与实践证明，该腐蚀控制对策是有效的。
①、鳞片防腐蚀衬里材料体系
表3：烟气脱硫装置用鳞片衬里材料性能表：$ S5 |. l4 h3 |* [* V% Z1 |4 V$ W
型号 
性能 YZJ-3 YZJ-2 YNM-3 YZD-3 YZM-3 YZD-2 YZM-2, p2 U% J7 f( |( F( E
高温胶泥 低温胶泥 耐磨胶浆 高温底漆 高温面漆 低温底漆 低温面漆
抗拉强度 MPa 36 35 ) b& k1 s4 U! b0 V! k! j& i
弯曲强度 MPa 82 79 69 - L9 D1 j2 m. b
抗压强度 MPa 13、4 12、8 98 # o& N8 y( \8 ?8 A, h+ _
冲击强度 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* }
树酯含量 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 
线膨胀系数×10-6K-1 1.04× 1.06× 1.07× 
固化收缩率 % ≤0.5 ≤0.5 ≤0.5 5 W2 ~) P( S* p0 H
磨损系数 59 57 80 74 68
使用温度 ℃ 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℃) 胶泥状 胶泥状 胶泥状 ≈5 ≈10 ≈5 ≈10& _! t$ R" a+ h8 ?; n9 V
施工料使用时间hr 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50 40-50! P8 H% M6 o- u5 B4 N
单层施工厚度 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, `
单层涂敷料量g/m2 2250 2250 1100 ≈180 ≈300 ≈180 ≈300 A" X( G) j! T5 f: z
涂敷间隔时间 hr 4 4 4 4 4 4 4& z/ R4 Y. m/ ~
纤维鳞片结构层指采用厚浆型耐高温鳞片涂料贴衬的短切粗纤毡，该结构层的性能特点是利用纤维的高强度锚固鳞片涂料防止其热应力开裂；利用短切毡纤维对应力的两维松弛性防止热应力传导叠加形成薄弱环节导致应力集中破坏；利用鳞片涂料的抗渗性防止腐蚀介质的渗透破坏。$ Y6 V' c; S/ j+ G j
鳞片纤维耐磨胶浆结构层指采用耐磨胶浆贴衬的短切粗纤毡，该结构层的性能特点是利用耐磨胶浆的耐磨损性防止腐蚀介质的磨损破坏，纤维及鳞片的作用同纤维鳞片结构层。+ s7 y! z& ^, f7 j
鳞片耐磨胶浆结构层建议主要使用在底温磨损区。
②、鳞片防腐蚀衬里结构设计
鉴于上述腐蚀环境及防腐蚀衬里材料特性分析，兼顾防腐蚀设计的实用性、可靠性、科学性及经济性，根据装置各区域腐蚀特点，特提出下列衬里结构设计，以满足装置防腐蚀要求。