2023年电厂烟气脱硫设备及运行P69～102.docx

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1、2023年电厂烟气脱硫设备及运行P69102 第三章 FGD系统的防腐材料 第一节 FGD系统内的主要腐蚀环境及常用的防腐材料 烟气中含有粉尘、S0 2、HF、HCL、NOx、水蒸气、H2S0 4、H2S03等复杂的组合成分，酸碱交替、冷热交替、干湿交替、腐蚀磨损并存，系统必须承受物理、化学、机械负荷、温度变化等多种多样的损伤。特别是其中新生态的H2S0 3、H2S0 4、HF、HCL是导致设备腐蚀的主体，因此，FGD设备对防腐材料的要求极为严格。FGD系统内的主要腐蚀环境见表3-1。但是直到现在，对FGD湿法工艺主要设备的防腐仍没有形成统一的模式，各国在工程实践中形成了各自的技术特点。综合考

2、虑国内外防腐公司多年研究结果和电厂的实际运行经验，目前烟气脱硫防腐中一般采用以下几种防腐材料： (1) 镍基耐蚀合金。 (2) 橡胶衬里，特别是软橡胶衬里。 (3) 合成树脂涂层，特别是带玻璃鳞片的。 (4) 玻璃钢。 (5) 耐蚀塑料，如聚丙烯，硬聚氯乙烯，填充聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯等。 (6) 不透性石墨。 (7) 耐蚀硅酸盐材料如化工陶瓷。 (8) 人造铸石等。 这些材料的性能各异，具体的应用范围也不尽相同。 第二节 镍基耐蚀合金 许多早期的FGD设备通常在碳钢表面衬塑料或非金属涂层。但在一定的温度条件下，内衬损坏会导致电厂停机，如1987年1月德国莱茵威斯特法仑公司努劳特电厂的FGD

3、设备失火、1990年5月日本关西电力公司的Kainan电厂失火、1993年德国费巴公司的苏尔文电厂失火和北美的电厂失火等。目前非金属防腐材料已有很大发展，镍基合金以其出色的防腐蚀性能，在FGD装置中得到了广泛的应用。选用适当的含镍合金和不锈钢，可以有效地解决大部分FGD设备的材料问题，在常规电厂预期设备寿命期间，可确保较低的维修费用和较高的设备利用率。 镍之所以能作为高性能耐蚀合金的重要基体，是因为它具有一些独特的电化学性能和其他必要的工程性质。由于镍的电位序高于Fe(E0Ni-0.025V；E0Fe-0.44V)，容易极化，同时镍能耐性质活泼的气体(如氟、氯、溴以及他们的氢氧化物)、氢氧化物

4、(如NaOH、KOH)和盐等介质，并且抵御多种有机物质的腐蚀能力比Fe好得多，这也暗示镍基耐蚀合金的耐蚀性要远优于铁镍基合金和铁基不锈钢。镍的电极电位尽管比Cu(E0Cu0.34V)小，但它在非氧化性酸中保持稳定，因为与Cu相比，镍具有较大的转化为钝化态的能力，使其耐蚀性能显著提高，尤其在中性和碱性溶液中。 镍在干、湿大气中非常耐蚀，在非氧化性的稀酸(如小于15的盐酸、小于70的硫酸)和许多有机酸中，室温下相当稳定。镍在碱类溶液(无论高温或熔融状态的碱)中都完全稳定，这是镍的突出特性，如镍在75NaOH中的腐蚀率为0.076mm/a，仅为钢的1/100，因此镍是制造溶碱容器的优良材料之一。镍还

5、具有较高的强度与塑性。 镍在耐蚀合金中的一个极其重要的特征是，许多具有种种耐蚀特性的元素(例如Cu、Cr、Mo、W)，在镍中的固容度比在Fe中大得多(在Ni中分别可溶100Cu、47Cr、393Mo及40W)，能形成成分广泛的固溶体合金，既保持了镍固有的电化学特性，又兼有合金良好的特有耐蚀品质。这样镍基耐蚀合金既具有优异的耐蚀性能，又具有强度高、塑韧性好，可以冶炼、铸造，可以冷、热变形和成型加工，以及可以焊接等多方面的良好综合性能。 一、常用的几种镍基合金的化学成分 镍基合金的种类很多，常用的几种镍基合金的化学成分见表3-2。 不同的镍基合金，其化学成分不同，因此它们的耐蚀能力也不一样，组成一

6、种合金的每一种元素都会对合金暴露于各种环境时的特性和使用性能产生影响。 铬是一种比铁更为活泼的元素，在氧化性介质环境下很容易与氧反应，在合金表面生成一种具有保护性的薄膜钝化膜，而绝大部分的金属或合金的耐蚀能力主要是由这种金属或合金能否迅速生成钝化膜，以及这层钝化膜被破坏后，再次生成钝化膜能力的高低所决定的。铬与氧反应生成的钝化膜是使铁基和镍基合金具有良好耐蚀性能的主要原因，因此，铬赋予镍在氧化条件下(如HNO 3、HCLO4中)的抗蚀能力，以及高温下的抗氧化、抗硫化的能力，使其耐热腐蚀性能提高。实践表明，当镍、铬合金表面的钝化膜遭受破坏时，钝化膜可以在瞬间修复，比纯铬合金表面钝化膜的修复要快得

7、多。 钼可以提高奥氏体不锈钢对硫酸、新生态亚硫酸和大多数有机酸的耐蚀性。在石灰石/石膏湿法FGD装置中，各运行区的pH值在0.17之间，CL-的浓度在0013之间。此时钼对合金的耐蚀性能影响最大，它可以提高合金对点蚀和缝隙腐蚀的耐蚀性，特别是在CL-浓度较高时，更显示出钼的作用，钼的含量超过2.9时，其耐应力腐蚀断裂的性能大大增强。试验表明：Crl8Nil4M4合金在中性氧化物中抵抗应力腐蚀断裂的时间为1440h，在酸性氧化物中为1464h；而工业品的304不锈钢Cr8Ni9在同样环境中分别为120h和160h以下。试验表明，随Mo含量的提高，镍铬合金在H2S0 4、HCL、H3P04等还原性

8、酸和HF气氛中的耐一般腐蚀性能，以及在FeCL3，溶液中的耐孔蚀性能均提高。 铜的加入提高了镍在还原性介质中的耐蚀性和在高速流动的充气海水中均匀的钝性；但铜会降低镍在氧化性介质中的抗蚀能力以及在空气中的抗氧化性。 不锈钢只能用于普通自然环境以及稀硝酸中，在较高温度和较苛刻的介质(无论是还原性或氧化性的)中腐蚀严重。一旦存在氯离子，不锈钢就会产生点蚀和缝隙腐蚀，还具有严重的应力腐蚀倾向(危害最大)，氯化物应力腐蚀断裂是限制奥氏体不锈钢应用的主要因素，铜合金主要耐大气腐蚀、淡水腐蚀，白铜对海水有较好的抗蚀能力，铁及钛合金容易钝化，但在许多介质中(含海水)有较为严重的应力腐蚀开裂倾向。 镍基耐蚀合金

9、，不光耐蚀性能比上述合金更为优良，而且适应性比较广泛。它除了适应于普通环境(大气、淡水、海水、中性溶液)外，还能在氧化、还原反应性介质中应用。镍基耐蚀合金对特别强烈腐蚀性介质(如盐酸、氢氟酸)以及某些特殊介质(如3价铁离子溶液、热的HF溶液)具有卓越抗力，这一家族中的某些合金还能承受各种复杂的化工过程和污液侵蚀。由于合金中铬、钼的含量高，其抗均匀腐蚀性远胜于奥氏体不锈钢，在含热氯化物介质中也极少发生应力腐蚀、点蚀、开裂，是能够抵抗热氢氟酸的少数几种材料之一。这种介质对于Ti、Zr、Nb及Ta极具腐蚀性。例如镍基耐蚀合金具有大大改善了的、在各种氯化物介质中抗应力腐蚀开裂的性能，有试验表明，美国3

10、04与316L奥氏体不锈钢在沸腾的42MgCl2中12h即断裂，而镍基耐蚀合金C-276及625在同样条件下1000h仍未断。 二、不同腐蚀环境条件下镍基合金的选材原则 在FGD装置中，镍基合金的选择主要由以下几个因素来决定：使用环境条件下的温度、pH值、氯化物的浓度以及可溶性氟化物的浓度。不同腐蚀环境条件下的选材原则见表3-3。 由于绝大多数大型洗涤塔都是石灰石/石膏法，氟离子可以与钙离子生成氟化钙沉淀下来，不存在氟离子富集的问题，因此可溶性氟化物的腐蚀问题可以不考虑。在我国FGD系统中，C1-浓度在310-2(体积分数)就使用C276了。 注意：无论吸收塔的性能多么相似，塔内环境条件都不尽

11、完全相同，燃料、水、运行状态等的微小差异都会对材料性能产生较大的影响。 三、设计中的注意事项 奥氏体不锈钢及高镍基合金在设计制造中应注意的事项如下： (1) 采用轻型设计，降低设备成本。 (2) 设计安装的少死角原则(光滑曲面可以)。 (3) 基板应平整，无凹凸。在焊接前应清理干净，确保无油物、氧化物、腐蚀物等，特别是要保持焊接区域干净。需要焊接的部件和焊条上的焊药应干燥无水，无焊渣，无氧化物，以避免焊缝出现气孔。同时为防止缝隙腐蚀，焊接应完全焊透，表层焊缝及焊渣必须清理干净。 (4) 焊接时应按规定的参数要求操作，如电源特性、移动速度、电压高低、电流大小、焊接速度等。 (5) 在采用贴壁纸衬

12、里时，应注意到奥氏体不锈钢的电阻率、导热性和热膨胀系数，与碳钢焊接时，应事先计划好操作顺序、定位工序，防止扰曲或皱折。加工安装时应小心，防止造成贴壁纸的机器损伤。当然，碳钢基体与前面讲到的橡胶、涂层衬里一样，需要进行表面去锈、去油污等工作后方可进行衬里的有关操作。 目前，合金钢在FGD领域中的应用有两种方式：一种是在FGD系统中某一局部范围内作为整体构件使用，如局部区域吸收塔入口烟道壁板、烟气挡板、部分管道等，国外也有极少整个吸收塔等罐体用合金钢制造的；另一种是在价格低廉的碳钢上衬合金钢箔(贴壁纸)形成复合板，用于吸收塔和烟道内表面的防腐。 四、整体合金钢的使用 整体合金就其单位成本而言，与其

13、他材料相比，其价格要高得多，但它具有以下优点： (1) 整体合金设备的维护工作既可以在锅炉设备检修停炉时平行进行，又可以在烟气除尘脱硫装置运行中从外部进行维修，而采用衬里结构的装置出现故障时必须立即停机检修，以免造成更大程度的损坏。 (2) 合金设备的外表面不用刷漆，改变设备结构容易，不用担心衬里造成破坏。 (3) 可以根据设备不同部位的腐蚀环境，选择相应的镍基合金，采用不同耐蚀合金的组合焊接，以获得最低成本的设备。 (4) 镍基合金具有很好的加工特性，这为改变设备结构和维修提供了方便。 (5) 镍基合金耐高温性能好，即使在使用过程中出现温度高于设计要求的现象，也不会对烟气除尘脱硫装置造成损害

14、。 (6) 贴壁纸工艺是采用薄壁合金板材作为碳钢的衬里，典型使用的厚度仅为1.6mm。采用贴壁纸工艺可以大大降低FGD装置的造价，从长远来看，比磷片或衬胶更节约成本，因此，贴壁纸工艺也就越来越得到人们的重视。美国和欧洲在这方面已有近20年的丰富经验。但它对焊接工艺参数的控制要求较为严格，通常需要用微机严格控制焊接工艺参数，并使用MIG焊机进行焊接，以避免碳钢基体和镍基合金衬里因热膨胀而产生热应力。若用电弧点焊时，在完成焊接工艺后，需利用填充金属连续地对焊接处进行熔敷盖面，以弥补焊接缝耐蚀能力的降低。图3-1为确保合金薄板贴到基板和完全密封所采用的贴壁纸焊接技术示意图，以适当的间距(0.61m)

15、进行塞焊或电弧点焊可有效地减少振动。 第三节 橡 胶 衬 里 橡胶是有机高分子化合物，有优良的物理、化学性质，如高度的弹性和一定的机械性能，耐磨、耐腐蚀、可黏结、可配合、可硫化，是用途广泛的一种工业材料。通常将其加工成片状，贴合在碳钢或混凝土表面形成良好的表面防腐层，将基体与介质隔离。 一、对橡胶衬里的要求 橡胶衬里应满足的要求如下： (1) 应对水蒸气、S0 2、HCl、S0 3、NOx、02及其他气体有强的抗渗性。 (2) 能耐盐酸、新生态亚硫酸、浓硫酸、氢氟酸及盐类的腐蚀。 (3) 有较强的抗氧化性(主要是浓硫酸氧化)、抗老化性。 (4) 能耐较高的温度(通常在70C以上)。 (5) 耐

16、磨性能好(与悬浮液接触时)。 (6) 有良好的黏结性。 (7) 施工操作简单安全可靠。 天然橡胶的基本化学结构是异戊二烯，以其为单体，通过与其他有机物、无机物、单元素等反应，得到合成橡胶，主要有氯丁橡胶、丁基类橡胶(包括丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶)等。与天然橡胶相比，合成橡胶的化学、物理性能都发生了变化。 二、橡胶的抗渗透性 橡胶衬里的抗渗透性能(或橡胶的低溶涨性)是评价和选择橡胶的一个非常重要的指标。气体渗透的基本原理是：气体分子首先溶解于橡胶材料中，然后，由于橡胶两面分压差的存在，气体分子由分压高的一侧向分压低的一侧扩散。因此，渗透过橡胶板的气体流量Q与橡胶表面积A、时间t和分压

17、差p成正比，而与橡胶板厚度L成反比，即 QDSAtp/L 比例系数D表征气体分子在橡胶层中的流动性，称做扩展系数；S为溶解系数，代表气体在橡胶层中的溶解度。两者的乘积称为渗透系数PDS，P越大表明材料的防渗透性越差。 在FGD系统中，对水蒸气、S0 2、HCl和其他气体有较低渗透系数的要求，限制了橡胶的选择。只有几种橡胶对水蒸气及其他气体的渗透性较低，其中最重要的是丁基材料，如丁基橡胶、氯丁基橡胶、溴丁基橡胶。几种橡胶的抗水蒸气渗透性能见表3-4。 38时，丁基橡胶由于甲基群体的存在而导致很低的渗透率；氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶由于含有极性卤原子，而渗透率降低。从表3-4中还可看出，渗透系数随

18、温度的升高而增大。 人们发现，氯丁基橡胶可掺入一定比例的氯丁橡胶而不致明显地增大渗透性。随着氯丁橡胶的掺入，橡胶衬里的一些特性，如可加工性得到改善。用掺入氯丁橡胶的氯丁基橡胶制的预硫化橡胶板在FGD装置中显示出优良的性能。 一般可采取以下措施来增强橡胶的抗渗耐蚀性能： (1) 增强硫化程度。硫化程度增强，橡胶渗透性减小。但硫化程度对丁基橡胶抗渗性能的影响比对其他橡胶(如天然橡胶)的影响要小。 (2) 适当提高补强剂、填充剂等添加剂及颜料的含量。选用特种填充剂可将水蒸气渗透性在一定程度内降低，但过高的添加剂和颜料的含量会引起橡胶基体中固体的分散不均匀，形成不合要求的孔隙率，而且由于极性组分的加入

19、会使橡胶的吸水量增高，引起橡胶膨胀，造成橡胶机械性能下降。 (3) 增加橡胶件层的厚度。渗透通量与衬里厚度成反比，达到饱和浓度的时间与厚度的平方成正比，实践中基于这一方面的考虑，橡胶层的厚度高达34mm，甚至更厚。与合成树脂涂层不同，衬橡胶达到这一厚度没有特殊的技术问题。 (4) 采用合适的硫化方式。硫化决定了橡胶衬里的基本特性。对于厂家车间生产衬橡胶无任何困难，因为硫化可在温度为120150、压力高达600kPa条件下完成。可在蒸汽硫化釜或热空气硫化釜内进行。然而，现场无法满足这些条件，故现场一般使用自硫化橡胶板或预硫化橡胶板。自硫化橡胶板的硫化经加速(加含硫的加速剂)后在40以下就能进行。

20、预硫化橡胶板是厂家已在一定条件下硫化的，在现场可直接应用。 预硫化橡胶有下列特点： 1) 预硫化橡胶板具有一定的硫化度，在现场应用时已有稳定的机械性能； 2) 它们可以无限期储存而不必冷藏； 3) 无需在现场进行费时而昂贵的硫化； 4) 衬完胶后即可承受各种物理、化学负荷； 5) 黏合剂可在环境温度下凝固； 6) 可方便地连接和维修。并非所有橡胶都适于制作自硫化或预硫化橡胶板。溴丁基橡胶、氯丁基橡胶及氯丁橡胶比丁基橡胶容易硫化，后者需要更高的硫化温度。因此，含丁基橡胶的衬胶一般在厂家生产车间内完成。 (5)选择合适的黏合剂，严格控制黏合剂的用量。 为了保证橡胶衬里的使用寿命，整个钢表面都要与橡

21、胶衬里完全贴好。要达到这一目的，必须使用黏合剂。黏合剂含有天然橡胶、聚合物及树脂等。在厂家生产车间内衬胶时，黏合剂与橡胶板一起硫化。在现场衬胶时，由于只能在环境温度或比它稍高一点的温度下施工，黏合剂中必须加入硫化剂，以加速硫化。硫化剂与橡胶板中的相似，如含硫的加速剂，还有聚异氰酸酯(其中以三异氰酸酯用得最多)。用预硫化橡胶板时，要求黏合剂能在短时间内达到其黏合强度，以克服橡胶板的恢复力，尤其是径向产生的恢复力。在其他领域已用了几十年的由氯丁橡胶和芳香三异氰酸酯制成的黏合剂在实际应用中很成功。 溶剂蒸发后，氯丁橡胶部分结晶，从而获得了初始黏合强度。聚异氰酸酯和氯丁橡胶的烃基进行反应，使黏合剂的黏

22、合强度在几天内进一步提高。聚异氰酸酯的应用不仅提高黏合强度，也提高抗化学腐蚀性、抗热性和黏合力。应注意的是，一定要使聚异氰酸酯均匀地分布于整个黏合层上，并且过量添加，以便反应后黏合剂中仍有自由异氰酸酯存在。异氰酸酯是可与许多物质发生反应的活性部分。但它与水反应产生的二氧化碳会引起麻烦，因为二氧化碳的累积可在橡胶衬里中形成气泡。黏合剂的涂量为15mg/cm2时，若黏合剂中异氰酸酯的质量百分比为1.5，则异氰酸酯与水完全反应生成的二氧化碳为0.12mg/cm2或0.06cm3/cm2(常温常压下)。这一少量的二氧化碳是在水渗过整个厚度中很长的时间内生成的，故一般不考虑气泡的生成。 使用氯丁橡胶黏合

23、剂时可能会生成氯化氢，但试验结果没有发现氯化氢的大量生成。在正常黏合剂涂量下，钢表面的氯负荷大约为15mg/m2，这大大低于DIN标准中的危险氯负荷500mg/cm2。这一结果与实践及文献中描述的结果一致，含氯丁橡胶的黏合剂能够长时间使用。 橡胶板内的气体(如水蒸气)的分压差也影响渗透。若橡胶板内的温度梯度很低，则仅有很小的分压差。这样，在设计FGD装置的构件时，衬胶部件的绝缘问题就显得特别重要。 三、橡胶的防Cl-性能 Cl-对橡胶具有强烈的渗透性能，一般应选择在任何溶液中都具有很好抗Cl-性能的丁基橡胶和氯丁橡胶，这样，完全不会发生任何腐蚀问题。 四、橡胶的抗热性 橡胶被热源破坏是由于电解

24、氯气渗透到橡胶分子中而导致胶板被氧化和破坏。同时，橡胶的防热性能比处于高度不饱和状态下的橡胶分子差。橡胶的防热性能通常按以下顺序排列：天然硬质橡胶丁基橡胶氯丁橡橡胶天然软质橡胶。一般氯丁橡胶的最大操作温度为90，比丁基类橡胶低30。氯丁橡胶的抵抗热性会使其暴露部位的机械性能下降，并使它在工作环境中表层等脆化。 五、橡胶的耐磨性 几种橡胶的耐磨性能见表35。橡胶的防浆料磨耗性能是由于橡胶的高弹性，能够吸收碰撞浆料带来的能量形成的。 橡胶的防磨耗性能按以下顺序排列：天然软质橡胶氯丁橡胶丁基橡胶天然硬质橡胶。 从FGD装置及其管道的实际使用情况来看，丁基橡胶的防浆料磨耗性能足以满足使用要求，橡胶只用

25、于接头和管道的法兰橡胶。另外，防浆料磨耗性能在很大程度上取决于橡胶板厚度。 六、橡胶的抗膨胀性 橡胶吸水能力强，就容易膨胀，抗膨胀性就差。由于硫化和交链程度低于热固塑料，与合成树脂涂层相比，橡胶衬里对水分的吸收量较大，因而有较大的膨胀度。这一弱点，可以用橡胶衬里的厚度来弥补，因为吸收达到饱和的时间与橡胶衬里厚度的平方成正比，分析表明，丁基类橡胶能从吸收塔内介质中吸收水分。橡胶衬里对水吸收的饱和度取决于它的组成，非极性橡胶，如丁基橡胶，比含极性组分的橡胶吸收的水要少。在丁基类橡胶中，丁基橡胶对水的吸收量最少，而氯丁基橡胶和溴丁基橡胶由于含有极性卤原子，而吸收更多的水。对水的吸收也受填充剂、颜料、

26、硫化剂等能引入极性组分物质的加入和橡胶衬里硫化度的影响。由于水分子要占据一定的空间，橡胶的膨胀与水的吸收有关。橡胶的膨胀度，尤其与工艺介质接触的一层，如果吸水量很高，会引起机械性能的下降。橡胶抵抗这种膨胀的能力按以下顺序排列：天然硬质橡胶氯丁橡胶丁基橡胶天然软质橡胶。 七、橡胶的防氟离子(F-)性能 若胶板用于含有F-的盐溶液中，如NaF或CaF2溶液中，F-不会直接影响橡胶衬里。若胶板存在于酸性介质中，如氢氟酸中，胶板会由于强烈的渗透性而膨胀和被破坏。胶板的抗F-性能一般按以下顺序排列：天然硬质橡胶丁基橡胶氯丁橡胶天然软质橡胶。 八、橡胶的防SO2性能 S02气体和H2S04很容易和有机物质

27、相溶，他们含量越高，胶板越容易膨胀和被破坏。如果含量较低，所有胶板都能保持良好的抵抗性能，即使S02气体和H2S04变成盐质，也不会对胶板带来任何直接影响。橡胶抵抗S02性能按以下顺序排列：天然硬质橡胶丁基橡胶氯丁橡胶天然软质橡胶。 由以上分析可知，丁基橡胶具有良好的抗蒸汽渗透、防浆料磨耗、防F-、防S02腐蚀和抗热性能，因此选择丁基橡胶作为衬里材料极佳，厚度为5mm较合适。但不论是何种橡胶作衬里，都有着表3-6中所示的优缺点。 为确保橡胶衬里的质量，必须对整个施工过程进行全面的质量控制(见表3- 7、表3-8)。 第四节 合成树脂涂层 防腐涂层是将防腐涂料涂敷于经处理的金属表面、混凝土表面等

28、需防护的材料表面上，再经室温固化后所得到的衬层。由于涂层具有屏蔽缓蚀和电化学保护功能，可以对被防护的材料起到良好的保护作用。 为提高防腐涂层对水蒸气、二氧化硫及其他气体的抗扩渗能力，20世纪50年代美国一家公司发明出鳞片树脂防腐涂料。它在涂料中掺入具有一定片径和厚度的磷片，鳞片填料对于大幅度提高防腐涂料的耐蚀性能具有重要的作用。目前，国内外生产使用的鳞片主要有玻璃鳞片、镍合金不锈钢鳞片、云母鳞片及利用其他一些硅酸盐类矿产原料生产的鳞片，这些鳞片具有良好的耐蚀、耐温性能。玻璃片可采用人工吹制或专用机械制得，而云母由于其具有极其良好的解体整理性，可以剥成很薄的鳞片。由于镍合金不锈钢鳞片和云母鳞片价

29、格昂贵，其他一些硅酸盐类鳞片尚未有长期应用的经验，因此，目前应用最为广泛的鳞片仍是玻璃鳞片。玻璃鳞片涂料是以耐蚀树脂作为成膜物质，以玻璃鳞片为骨料，再加上各种添加剂组成的厚浆性涂料。由于玻璃鳞片穿插平行排列，使抗介质渗透能力得到极大提高。玻璃鳞片涂层断面显微照片如图3-2所示。 一、鳞片防腐层组成及各组分对材料性能的影响 鳞片衬里材料的组成主要有树脂、鳞片、表面处理剂、悬浮触变剂、其他添加剂等。对其性能影响最大的是鳞片填加量及表面处理剂量，对施22哇能影响较大的是悬浮触变剂等。 1树脂 凡可室温固化的离子型固化反应的耐腐蚀热固性树脂均可作材料的基料，如环氧、聚酯、乙烯基酯树脂等。之所以要强调室

30、温固化，是因为高温固化的树脂在升温时会出现流淌，使厚度失控，导致表面劣化。 如先经室温初步固化，再进行热固化则是允许的。此外，若树脂在固化时，有大量低分子气体逸出则应慎重，因这种情况下低分子气体在鳞片层中不易逸出，影响材料的使用寿命。 2鳞片 目前国内生产的鳞片主要由人工吹制，化工机械研究院1992年开发成功机械化生产装置，生产的鳞片厚度为40um以下、20um以下、6um以下3种规格。粒径分3级，分别为0.4mm以下，0.40.7mm，072.Omm，以满足不同的配制需要。 由于鳞片的原料与制造玻璃纤维用的原料相同，故耐蚀性可参照玻璃纤维。鳞片的影响主要在于它的填加量及片径大小。试验结果表明

31、，鳞片填加量越高，其沸水煮8h的弯曲强度也越高，但其孔隙率则随之增大。浸泡质量增加试验结果表明，鳞片片径的增大使材料的抗渗性提高(见图3-3)。 但对强腐蚀介质(如H2S04)效果则不显著，这是因为强腐蚀介质对树脂及界面的破坏作用已超出鳞片片径对材料所起的作用。 3界面偶联 界面偶联即采用化学处理剂来改善树脂与鳞片的界面黏结，旨在提高材料的湿态强度及耐蚀性。玻璃鳞片是否经偶联剂处理，对材料性能及预混料性能的配制工艺影响很大。增加质量及巴氏硬度测定结果表明：偶联剂对材料性能的影响特别是在H2S04类强腐蚀介质中最为明显(见图3- 4、图3-5，浸泡温度80；H2S04质量分数25；NaCl溶液浓

32、度饱和)。 这说明不同介质对同一种偶联剂作用不同，破坏力也不同。H2S04对树脂及界面的破坏力较强，故偶联剂对界面的效应很明显，而NaCl及水对界面的破坏力较弱，故偶联剂对它们破坏的缓解作用也不明显。 4防腐特性 鳞片涂层或胶泥具有优良的耐腐蚀性能，主要与其组成有关。一般情况下，防腐功能的减退表现为：基体树脂首先产生失重、变色等情况，引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂，最后导致防腐蚀层失效。尤其由于渗透等因素，加速了腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。因此在选择具有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时，应采取有效的措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸气的渗透作用。以乙烯酯树脂VEGF(Vinyle Ester

33、 Gla Flake)鳞片胶泥为例，它比基体树脂能够提供更为有效的耐腐蚀性能，主要是因为它能够有效地防止腐蚀介质或水蒸气的物理渗透。 5抗渗透性 VEGF鳞片胶泥中含有1040片径不等的玻璃鳞片、胶泥，在施工后，扁平的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，形成致密的防渗层结构，并有迷宫效应。腐蚀介质在固化后的胶泥中渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大延长，客观上相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度，或提高了渗透阻止效应。而在无玻璃鳞片增强情况下，树脂基体连续相中会存在大量的所谓“缺陷”，如微孔、气泡及其他微缝等，这些缺陷的存在会加速腐蚀介质的渗透过程。因为一

34、旦介质渗透到这些缺陷中，即加速了物理渗透和化学腐蚀过程。而在玻璃鳞片胶泥中，由于平行排列的玻璃鳞片能够有效地消除、分割基体树脂连续相中的这些“缺陷”，从而能够有效地抑制腐蚀介质的渗透速度。 除了具有腐蚀性的化学介质渗透之外，还存在着水蒸气的渗透。通常高分子 -10聚合物材料的分子间距为10A(1A10m)，而对于水蒸气来说，只要高分子聚合物材料的分子间距达到3A，水蒸气就能容易地透过高分子聚合物的单分子层。若基础材料是碳钢，水蒸气由于渗透而达到碳钢表面后，在氧气存在情况下，由于电化学反应而生锈。 VEGF鳞片胶泥在固化后，乙烯基酯树脂的高交联密度可以有效地减弱水蒸气和化学腐蚀介质的渗透，并由于

35、其独特结构更能达到防渗和减渗效果。 6固化后的鳞片胶泥 固化后的鳞片胶泥是一种复合材料，其中基体树脂起黏结作用。具有高度活性的不饱和双键基体树脂通过交联，形成三维的体型结构，其线性的高分子形成网状的介质会导致化学体积的收缩，同时分子中的不饱和双键打开生成饱和单键时伴随着分子体积的变化。有数据表明：液态树脂中CC基因分子体积在固化后会缩小25，这个树脂固化过程中分子自由体积的变化，也是造成不饱和树脂收缩的一个重要原因。而收缩会产生内应力，严重时会导致微裂纹等的出现，并且残余内应力的存在为微裂纹的扩展提供了潜在条件。因此在选择基体树脂时，应充分考虑树脂具有良好的耐腐蚀性能，同时应具有较低的收缩率。

36、由于加入了玻璃鳞片和其他填料，鳞片胶泥的收缩率会大幅度降低。玻璃鳞片的存在还可以起到降低固化后的残余内应力的作用，这是因为在树脂基体中不规则分布的玻璃鳞片是具有较大比面积的分散体。在胶泥固化后，树脂由于固化后收缩而产生的界面收缩内应力可以被玻璃鳞片所稀释或松弛，因此有效地减弱了内应力影响。虽然玻璃鳞片在树脂基体连续相中，绝大多数是近乎平行排列的，但还是存在一定的倾角，该倾角的存在，对收缩应力起到制约作用，可以有效地分割树脂基体连续相为若干个小区域，使应力不能相互影响或传递，如图3-6所示。 7良好的耐磨性 鳞片树脂衬里的耐磨性是通过合理的材料配比实现的，其中玻璃鳞片是耐磨的主要骨架。另外，在个

37、别磨损严重的部位还须作特别处理或进行特殊耐磨结构设计。试验表明，在无腐蚀条件下，玻璃鳞片树脂的耐磨性优于天然橡胶和丁基橡胶，但较氯丁橡胶略差一些。经过腐蚀介质的浸泡后，橡胶的耐磨性急剧下降，而玻璃鳞片树脂涂层的耐磨性却几乎保持不变，这是对富土6R涂层与橡胶的对比试验得出的结论(氯丁橡胶是早期FGD防腐内衬采用的橡胶，由于其较高的吸水率、水蒸气透过率和可被吸收浆液浸出相关组分等缺陷而被丁基橡胶取代)。图3-7是在耐腐蚀试验(5H2S04，80)后做擦伤试验得出的性能比较曲线。 另外，鳞片涂层的机械性能通过叠压平行于基体表面的鳞片而得到明显改善，它具有较小的扯断伸长率。双酚A型乙烯酯树脂的热稳定性

38、为120(在干燥环境中)，酚醛类乙烯酯树酯可耐180。 二、橡胶衬里和防腐涂层对基体(金属和混凝土) 结构及表面状态的要求 (一)对金属基体结构及表面的质量要求 (1)金属构件必须具有足够的强度和刚度，确保 能够承受金属构件在运输、安装、施工、使用等过程 中所发生的机械性强度，不发生变形。当采用硬橡胶 或涂层时，更应注意防止金属构件变形而发生龟裂 (对涂层来说，还要考虑温度变化时，两体线胀系数差 异可能造成的不良影响)。 (2)金属构件的结构必须满足材料施工的作业条 件，以能够用手够得到为宜，同时还应考虑检测、维 护、保养是否容易进行，所以构件结构应尽可能简单，并可拆卸分割。 (3)无论是橡胶

39、衬里还是涂层，其施工条件都是比较恶劣的，且属于有毒易燃物质，有 关密闭容器应按规定开设人孔，使容器内部保持良好的通风条件，并有利于安全监护人员处 理紧急情况。 (4)需进行衬里的表面应尽量简单、光滑平整及无焊渣、毛刺等，表面焊缝凸出高度不 应超过05mm。 (5)不可直接向衬胶壳体外侧加热，以防止橡胶、涂层的剥离和翘起。从衬里侧加热 时，加热管道应距离衬里100mm以上；吹入蒸汽时，其构造不能使蒸汽直接吹在衬里 表面。 (6)装有内部构件并在运行使用中需经常检修的设备，应具有检修、安装的条件，确保 在安装及检修中不损坏衬层。 (7)金属表面预处理质量的好坏，直接影响到防腐蚀施工质量。基体表面不

40、但要达到规 定的除锈标准，而且还要有一定的粗糙度。通常要求表面必须经过严格的喷砂除锈，并使预 处理表面质量等级至少达到GB 89231988规定的Sa212的水平。金属表面预处理后应立 即施工或采取保护措施，以防重新锈蚀。 (8)衬里侧的焊缝应为连续焊缝，不能采用重叠焊缝，应采用对接焊缝。焊接时优先焊 接衬里一侧，不得已从对侧先开始焊接时，应将焊缝间隙扩大，先对背面打磨加工后再进行 焊接。 (9)在使用铆钉的场合，衬里侧应使用沉头铆钉，完全铆接后进行平滑加工。 (10)需进行衬里施工的阴阳角处应有圆滑过渡，过渡半径应不小于3mm，通常选择 6mm以上比较合适。 (11)应避免管口直接伸入内表面

41、，必要时可采用法兰连接。 (12)对要进行衬里施工的螺孔不能进行圆弧加工时，应取45左右的斜面。 (13)设备所有的加工、焊接、试压应在衬里施工之前完成，衬里完成后严禁在金属构 件上进行焊接，否则轻则破坏衬里，重则引发火灾。 (14)进行衬里施工的管道尽可能用无缝钢管，镀锌表面不能涂盖防锈漆。 (二)对混凝土基体结构及表面的质量要求 (1)混凝土基体或水泥砂浆抹面的基体，必须坚固密实、平整，需对衬里表面进行喷砂 处理，除去那些松脆、易剥落的水泥渣块、泥灰及其他杂物。 (2)进行衬里施工的表面的平整度可用2m的直尺检查，允许间隙不大于5mm。 (3)表面应在衬里施工之前，涂上一层约lmm厚的光洁

42、导电薄膜找平层，可改善表面 的平整度及用作电火花检测衬里密封性时的反极。 (4)混凝土必须干燥，其表面残余湿度应低于4。 (5)选用底漆时，应考虑到混凝土的碱性是否会使底漆发生皂化反应，因为基体发生皂 化反应，涂层将会很快脱落，此时应考虑选用耐潮、耐碱性能良好的底漆对混凝土表面进行 中和处理。 (6)施工环境温度以1530C为宜，相对湿度以80一85为宜。 应该说涂层的防腐蚀性是相当出色的，但目前其价位仍然偏高，是限制涂层广泛应用的个重 要因素。因此，国内外的厂家都在积极开发物美价廉的涂料，他门主要从以下几方面着手： (1)采用价格低廉的鳞片填料。通常采用一些来源广泛、价格便宜的硅酸盐类矿产原

43、料 或废渣制取鳞片，经过化学处理剂进行表面处理后，可以达到与玻璃鳞片相当的防腐性能， 用来替代玻璃鳞片，因而也就降低了成本。 (2)无溶剂化。所谓无溶剂化是指涂料中不含或仅含有少量的挥发性溶剂，这样的涂料 固体含量高，大大减少了施工中溶剂挥发造成的材料浪费，同时也减轻了环境污染，涂装效 率也得到了提高。 (3)表面处理简单化。涂层对基体表面较高的预处理要求，也是导致使用涂料价位偏高 的原因之一，基体表面处理的简单化依赖于涂层与基体要求(金属或混凝土表面)黏结强度 的提高。 (4)采用先进的涂装技术。如果涂料的涂装工艺过于烦琐，要求过于苛刻，即使其防腐 性能再突出，要在工程上实施也是很困难的。现

44、在比较流行的涂装技术是采用高压无空气喷 涂，底漆、面漆合一的技术，简化了施工工艺难度，提高了涂装效率，降低了工程成本。 第五节 湿法烟气脱硫设备中鳞片衬里的防腐3-艺 一、湿法烟气脱硫的防腐选材 由于湿法烟气脱硫的基本原理是，烟气中的S0 2、S0 3、HF和其他有害成分与液相中 的吸收剂起化学反应产生稀硫酸、硫酸盐和其他化合物，烟气温度随之降低到露点以下，给 脱硫装置带来腐蚀问题。因此，对于湿法烟气脱硫工艺来说，必须对有关设备进行防腐处 理。湿式烟气脱硫的防腐材质应具备的条件是：耐腐蚀、耐磨损、耐高温。耐腐蚀主要是耐 硫酸、盐酸腐蚀，以及F的腐蚀，能够阻挡有害气体侵蚀和F等离子的渗透；耐磨损

45、主要 是能够抵御吸收浆液中含固量的磨损、喷淋层浆液的冲击以及烟气的冲刷；耐高温主要是能 够承受烟气入口高温烟气，同时应能承受锅炉运行故障时烟气温度突变的冲击。湿法烟气脱 硫需要防腐部位主要有吸收塔、烟气换热器、烟气换热器与吸收塔之间的烟道、净烟道、事 故浆液罐、浆液管道、盛有腐蚀性液体的浆液罐、地坑和地沟等，其中烟道和吸收塔的防腐 面积最大，所占费用比例也最高。烟道主要以涂玻璃鳞片为主。对于吸收塔，美国主要采用 镍基合金或碳钢内覆高镍基合金板；德国多采用碳钢内衬橡胶板；日本多采用碳钢内涂玻璃 鳞片树脂防腐。国内根据引进的脱硫技术不同，主要是衬胶和鳞片衬里，具体情况见表3-9， 镍基合金或碳钢内

46、覆高镍基合金板使用寿命长但价格过于昂贵，国内尚无使用业绩。 二、鳞片衬里的防腐特点 鳞片衬里是以耐酸树脂为主要基料，以薄片状填料(外观形状似鱼鳞，故称之为鳞片) 为骨料，添加各种功能添加剂混配成胶泥状或涂料状防腐材料，再经专用设备或人工按一定 施工规程涂覆在被防护基体表面而形成的防腐蚀保护层。图38为鳞片衬里的断面结构。 鳞片衬里层有不连续的片状鳞片。单层鳞片是不透性实体，在衬层中垂直于介质渗透方 向的鳞片呈多层有序叠压排列。 鳞片树脂衬里最突出的性能是具有优良的抗腐蚀介质渗透性。有关试验表明：0.5mm 厚的鳞片的抗渗透性略大于20mm的玻璃钢，1.5mm厚的鳞片衬里，就可以达到非常理想 的抗渗效果。鳞片防腐之所以具备很高的抗渗透性能，是由于鳞片的