火电厂脱硫系统投运后烟囱的腐蚀状态评价

沈晓明，陈建伟，钱洲亥，祝郦伟，周海飞

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

火电厂脱硫系统投运后烟囱的腐蚀状态评价

沈晓明，陈建伟，钱洲亥，祝郦伟，周海飞

（浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014）

结合工程实例对烟囱防腐效果进行检查与评估，分析腐蚀产生的原因，为今后烟囱防腐选型、烟囱腐蚀评价体系的建立提供有效的现实依据，促进电厂安全稳定运行。

湿法脱硫；烟囱；防腐；腐蚀检查；腐蚀评价

0 引言

目前，国内大多数火电厂均采用湿法脱硫工艺，虽然脱硫后二氧化硫含量大大降低，但会引起烟囱腐蚀，对此电厂大多采用GGH（气气加热）工艺，以提高净烟气的温度来减轻腐蚀。但温度提高有限，腐蚀依然存在[1]。近年来，研究人员在烟囱的防腐与控制方面开展了大量工作，提出了众多防腐手段并应用到实际工程当中，但是由于缺乏有效的烟囱防腐评价体系，对烟囱投运后的防腐效果未进行全面检查与评价，导致在运行管理中存在一定的盲目性。

某电厂3号机组采用湿法烟气脱硫工艺，带GGH系统，烟囱内筒采用10CrMnCuTi钢板焊接制成。为选择合适的防腐涂层，对3号炉烟囱做了局部防腐试验，选择了3家防腐蚀工程公司进行涂层试验，3种防腐材料涂层布置在同一个高度上，将烟囱横截面分成3个120°弧面，每家公司1个面，面积均为54.4 m2。烟囱投运6年后对烟囱及烟道进行局部内、外部腐蚀情况检查，同时对涂层效果进行评价。

1 试验方法

1.1 钢板检查方法

本次试验对烟囱下部（内部）、烟囱外部、烟囱顶部和烟道进行了宏观检测及测厚，宏观检测采用目测和10倍放大镜进行，并拍照留底。钢板厚度检测用超声波测厚仪抽查，每块钢板测厚点不少于32个，取平均数与钢板原厚度比较，计算腐蚀速率，公式如下：

式中：V为腐蚀速率；L1为钢板原厚度；L0为钢板现厚度；t为烟囱运行时间。

1.2 涂层检查方法

（1）外观检查：用目测或（5～10）倍的放大镜进行检测，表面应平整、无杂质、无空鼓和皱褶，压边和搭边粘结紧密，玻璃布网眼应灌满面漆。

（2）涂层厚度检查：用磁性测厚仪抽查涂料厚度，每块试验涂层每1.5 m2设1个检测点，每块测点不少于36个，均匀布置。

（3）附着力检查：先在试片涂层上切割6道或11道相互平行、间距相等（可分为1 mm或2 mm）的切痕，然后再垂直切割与前者切割道数及间距相同的切痕。当涂层厚度小于或等于60 μm时，选用划格刀片间距1 mm的刀具，当涂层厚度大于60 μm时，选用划格刀片间距2 mm的刀具。采用手工切割时，用力要均匀，速度要平稳，以便刃口在切割中正好能穿透涂层而触及基底，用力过大或不均可能影响测试结果。切割后，在试板上将出现25个或100个方格，用软毛刷沿方格的对角线方向轻轻刷掉切屑，然后检查并评价涂层附着力。

（4）敲击检查：用木锤或橡胶锤进行敲击检查，通过敲击声音来判断是否有鼓泡、分离粘结不良等涂层缺陷。

2 结果与讨论

2.1 宏观检查及钢板测厚

分别对烟囱下部（内部）、烟囱外部、烟囱顶部和烟道进行宏观检测及测厚，测厚数据见表1。

从整体情况来看，烟囱内壁的腐蚀速率基本在0.017～0.083 mm/a，底部存在点蚀，其他部位未见明显腐蚀，见图1。烟囱底部发现点蚀现象，腐蚀速率达到了0.083 mm/a，腐蚀相对较明显，分析原因为：

（1）存在积液造成表面出现点蚀。烟气经过湿法脱硫以后的露点温度在105～140℃，而烟气经过GGH之后的温度在80℃左右，因此在烟囱内会出现严重的结露和集液现象[2]，并且无法将已经凝结在烟道或烟囱表面上的水或穿过除雾器的浆液在短时间内快速蒸干，这些液滴只能慢慢地浓缩、干燥。这个过程使得这些原来酸性不强的液滴变成腐蚀性很强的酸液，在烟囱底部形成积液造成点蚀[3]。

（2）烟囱底部为烟气入口区域，由于烟气流速最大值出现在烟气入口区域，最大压力出现在烟气入口和入口对应壁面区域，所以此区域受侵蚀比较严重[4]。

基于以上分析，建议施涂涂层时，考虑对烟囱底部进行重点防腐。

在烟囱距底部50～70 m（即外部平台的第三、四层处）为烟气的露点区，相对腐蚀速率较大，达到了0.067 mm/a，因此建议施涂涂层时，考虑对该部位进行重点防腐，以免腐蚀进一步加剧。

烟囱顶部内壁腐蚀速率较小，未见明显腐蚀坑，但发现烟囱顶部外壁保护罩底部挡雨砖已脱落，且内部混凝土也有脱落的现象，同时发现直梯有3处断裂。

2.2 烟囱内涂层检查

2.2.1 外观检查结果

外观质量检查总体上A公司较好，涂层表面基本平整，下部有少量空鼓和皱褶，压边和搭边粘结紧密。B公司次之，表面不太平整，中部有2～3 m2的脱落，存在大量空鼓和皱褶。C公司较差，表面不太平整，存在大面积空鼓和皱褶，且已脱落约10～15m2。

表1 烟囱钢板厚度测试数据

2.2.2 涂层厚度检测结果

3家公司的涂层厚度数据见表2。

表2 烟囱内涂层厚度数据

2.2.3 附着力检查结果

检查时，3家公司的涂层附着力均已不满足要求，检查结果如下：

（1）A公司涂层区域，切口边缘或交叉处涂层有明显脱落的面积大于5%，但受影响明显不大于15%，评定为2级，不合格。

（2）B公司涂层区域，切口边缘或交叉处涂层有明显脱落的面积大于5%，但受影响明显不大于15%，评定为2级，不合格。

（3）C公司涂层区域，涂层沿切割边缘，部分或全部以大碎片脱落，或在格子不同部位上，部分或全部脱落，明显大于15%，但受影响明显不大于35%，评定为3级，不合格。

2.2.4 敲击检查结果

表面敲击检查总体上A公司较好，无分离、粘结不良等涂层缺陷，但个别点有鼓泡。B公司次之，有少量鼓泡、分离、粘结不良等涂层缺陷。C公司较差，存在上部大面积鼓泡、分离、粘结不良等涂层缺陷。

2.2.5 涂层检查综合分析

从涂层评价结果看，3种涂料经过6年多的运行，总体使用效果评价A公司最好，B公司次之，C公司较差，建议电厂在后续烟囱防腐使用A公司防腐涂层工艺，但使用寿命在6年左右。3家防腐公司所用的材料均属于乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥，根据文献报道[5]，乙烯基酯玻璃鳞片的使用寿命可达15年，而根据本次外观、敲击、涂层厚度、附着力四方面检查总体情况来看，经过近7年使用后附着力都不再符合要求。分析其原因，首先玻璃鳞片胶泥本身韧性不佳，容易发脆，尤其在温度骤变时，胶泥底漆层与基材的粘结性能不足，容易脱落，在基材处理不善时更容易出现问题。温度骤变时，局部应力引起的应力后续集中释放，耐应力应变不足，这是目前玻璃鳞片胶泥内衬方案从根源上难以解决的[6]问题。除此之外，乙烯基酯玻璃鳞片的使用寿命还与施工工艺、施工质量，尤其是特殊部位的施工工艺和控制有很大关系。

3 结论及建议

（1）从这次对烟囱的腐蚀调查结果看，烟囱的整体腐蚀在可控制范围内。烟囱内壁的腐蚀速率基本在0.017～0.083 mm/a，烟囱底部因可能存在积液而造成表面出现少许点蚀，相对腐蚀速率较大。烟囱距底部50～70 m为烟气的露点区，相对腐蚀速率也较大，建议施涂涂层时，对上述部位进行重点防腐。

（2）在运行期间，要根据锅炉出口烟气中的硫化物含量及时调整GGH工况，控制好烟囱烟气的入口温度，避免长期低于露点温度。

图1 烟囱内部宏观腐蚀图片（左为第二条焊缝处、右为第十条焊缝处）

（3）烟囱顶部不锈钢外套底部防腐层已受损，应予以修复，以防漏水造成烟囱外壁腐蚀。烟囱顶部不锈钢外筒壁厚未有明显减薄，且表面未见锈点，所以烟气中的硫含量已控制在较低水平。

[1]云虹，徐群杰，赵玉增，等.电厂烟气脱硫系统烟囱的腐蚀与防护研究进展[J].腐蚀与防护，2011，32（4）∶321-325.

[2]李双龙,李润平.火电厂烟囱内壁耐腐蚀金属材料的选择[J].热力发电，2011，40（7）∶28-31.

[3]石丽娜.火电厂脱硫烟气再热后腐蚀性的研究[D].北京∶华北电力大学硕士学位论文，2005.

[4]杨彦.火力发电厂湿法烟气脱硫系统烟囱腐蚀与防腐研究[D].北京：北京交通大学硕士学位论文，2010.

[5]王天堂，陆士平，范东亮.一种适用于电厂湿烟囱的长效防腐蚀涂料介绍[J].全面腐蚀控制，2007，21（5）∶26-30.

[6]欧阳自强.浅谈特高温烟道烟囱的防腐（一）[J].全面腐蚀控制，2012，26（2）∶33-37.

Evaluation on Chimney Corrosion Status after FGD Operation in Thermal Power Plant

SHEN Xiao ming，CHEN Jian wei，QIAN Zhou hai，ZHU Li wei，ZHOU Hai fei
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China）

In combination with engineering practice anti-corrosion effect of chimney is examined and evaluated，and the causes for corrosion are analyzed，which provides realistic basis for chimney selection in terms of anti-corrosion and establishment of chimney corrosion evaluation system and enhances safe and stable operation of power plants.

wet desulphurization；chimney；anti-corrosion；corrosion inspection；corrosion evaluation

TK228

：B

：1007-1881（2013）10-0044-03

2013-04-24

沈晓明（1985-），女，浙江杭州人，硕士，工程师，研究方向为输变电设备腐蚀与管理。

（本文编辑：徐晗）

项目：国家电网公司总部管理项目，输变电设备腐蚀监控、腐蚀管理技术的研发29002640；国家电网“十二五”科技项目，重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范29006950。