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????? 國內(nèi)FGD 裝置中鱗片襯里防腐蝕失效原因初探

????? 1 、引言火電廠濕法煙氣脫硫環(huán)保技術(shù)（FGD ）因其脫硫率高、煤質(zhì)適用
面寬、工藝技術(shù)成熟、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特
點，被廣泛地應(yīng)用于各大、中型火電廠，成為國內(nèi)外火電廠煙氣脫硫的主導工藝
技術(shù)。但該工藝同時具有介質(zhì)腐蝕性強、處理煙氣溫度高、SO2 吸收液固體含量
大、磨損性強、設(shè)備防腐蝕區(qū)域大、施工技術(shù)質(zhì)量要求高、防腐蝕失效維修難等
特點。因此，該裝置的腐蝕控制一直是影響裝置長周期安全運行的重點問題之一。
而國內(nèi)外長期工程的實踐表明，乙烯基樹脂鱗片材料是一種可靠的內(nèi)襯防腐蝕材
料，尤其適用在FGD 裝置中。

????? 隨著國內(nèi)大量脫硫環(huán)保公司的涌現(xiàn)，脫硫技術(shù)逐步成熟，脫硫效率在不斷
提高，大量的電廠脫硫成功案例也見諸于媒體。與此同時市場競爭（包括防腐蝕
施工分包市場）愈來愈激烈，單位造價也越來越低，工程的技術(shù)保障程度尤其是
防腐蝕襯里技術(shù)要求在不斷降低，從而導致了一些非正常的情況出現(xiàn)：如在運行
了1 年左右，就發(fā)生了高溫煙道鱗片襯里的脫層等；甚至一些FGD 脫硫裝置在投
入運行6 個月不到的時間內(nèi)，就相繼出現(xiàn)內(nèi)襯防腐蝕失效（脫層、穿孔等）的情
況。作者所在公司曾先后受邀參與了近10個在1-3 年前投入運行的FGD 脫硫裝置、
煙道等防腐蝕失效的現(xiàn)場診斷和檢測、修復方案的制定、修復施工的現(xiàn)場監(jiān)督和
指導等工作。本文對遇到的工程應(yīng)用中出現(xiàn)的防腐蝕失效情況進行了分析，并提
出了解決對策，以期望在后續(xù)FGD 的工程設(shè)計、選材、施工和使用中避免再出現(xiàn)
類似的質(zhì)量隱患，對業(yè)主、脫硫設(shè)計、防腐蝕襯里施工、材料供貨等諸方面起到
借鑒作用。

????? 2 、濕法煙氣脫硫裝置的防腐蝕失效情況分析這幾年的FGD 實際運行中發(fā)
現(xiàn)的防腐蝕失效案例，具體有以下幾下表現(xiàn)：不耐腐蝕、與鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)脫層、穿
孔等情況。這些失效情況的出現(xiàn)，其原因是多方面的，它涉及到工程設(shè)計、材料
選擇及施工、裝置運行及維護等因素，下面就失效的可能性加以分析。

????? 2.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計目前國內(nèi)FGD 脫硫裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)絕大部分是鋼結(jié)構(gòu)，
只有部分電廠的少部分煙道結(jié)構(gòu)是采用混凝土的。而在鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計中，由于
沒有充分考慮內(nèi)襯材料的特性，因強度和結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的欠缺而導致最后的防
腐蝕失效，已在國內(nèi)的幾個脫硫工程出現(xiàn)了。

????? 在鋼結(jié)構(gòu)裝置中，若采用鱗片襯里結(jié)構(gòu)，襯層在下述條件下易產(chǎn)生震顫疲
勞破壞：一是煙道等結(jié)構(gòu)設(shè)計強度、剛性不足，特別是煙道布置受環(huán)境所限，其
彎道、過流截面變化較大時，高速流動的煙氣在煙道中過流時會因彎道及過流截
面變化的影響，產(chǎn)生較大的壓力變化，形成不穩(wěn)定流動，導致煙道結(jié)構(gòu)震顫，使
本來就高溫失強的襯里形成疲勞腐蝕開裂，嚴重時形成大面積剝落。二是在煙道
結(jié)構(gòu)強度設(shè)計時，出于結(jié)構(gòu)補強需要，采用細桿內(nèi)支承補強，當高速流動的煙氣
在煙道中過流時，因煙氣沖擊壓力作用引發(fā)支承細桿抖動變形，導致支承桿與煙
道壁焊接區(qū)襯層開裂。

????? 國內(nèi)外的有關(guān)FGD 裝置的設(shè)計要求及經(jīng)驗表明，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)有足夠的強
度，而在國內(nèi)的一些FGD 裝置中，由于設(shè)計經(jīng)驗或者成本上的因素考慮，鋼結(jié)構(gòu)
的厚度均較薄，在筆者經(jīng)歷的幾個工程中，有時發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的厚度不到5mm ，局
部區(qū)域甚至只有3mm ，而實際運行時的震顫幅度甚至達到5 度（一般要求不能大
于3 度），這樣的結(jié)構(gòu)強度是肯定是不夠的，在有人員行走踏踩即可明顯感覺到
煙道結(jié)構(gòu)震顫。

????? 由于場地等限制性因素，在煙道的設(shè)計上又采用了多彎道、變截面結(jié)構(gòu)，
從而導致最后鱗片襯里的脫層等質(zhì)量隱患。為了避免以上的質(zhì)量隱患，可以考慮
以下對策：1 、要求提高鋼結(jié)構(gòu)的強度設(shè)計要求，包括可以采用支撐桿的措施等
；2 、在設(shè)計中考慮一些其它因素，使氣流速度盡量平緩，比如彎道等不能太多
或者更加平緩的彎道設(shè)計；3 、為了更好的防止局部的質(zhì)量事故（脫層等情況）
的蔓延與擴散，在一些部位采用膨脹節(jié)連接方式，如在進口煙道與吸收塔之間增
加一膨脹節(jié)（至少亦應(yīng)增加一連接法蘭），作用有二。一是利用膨脹節(jié)的柔性連
結(jié)松弛煙道震顫應(yīng)力，使其對襯層的破壞性減少；二是利用膨脹節(jié)的法蘭連接，
使煙道襯層與吸收塔襯層分斷，避免襯層延伸剝離破壞的形成。

????? 4 、在需要支撐桿時，應(yīng)該將內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)改為外支撐結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)強度及
剛性應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計標準規(guī)定，在拐彎區(qū)及導流板應(yīng)適當增加厚度或增加支承補
強筋排列密度，導流板聯(lián)接支承最好放置在外框架上，而不是直接焊接在煙道壁
上，以避免因?qū)Я靼逭痤澮l(fā)煙道壁震顫，導致內(nèi)襯層疲勞剝離。

????? 5 、正如上面所述，結(jié)構(gòu)的震顫是不可避免的，同時在已施工安裝回畢的
基礎(chǔ)上進行后續(xù)的鱗片施工時，由于不能對基礎(chǔ)進行返工的前提下，提高鱗片材
料（底涂）與鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)的粘接性是尤其重要，這也可能是一些工程中唯一現(xiàn)
實、可行的措施。

????? 而在采用混凝土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)時，尤其在原煙氣煙道，由于長期的高溫煙氣作
用下，混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂等現(xiàn)象報道，從而導致在混凝土基礎(chǔ)上鱗片襯里結(jié)構(gòu)
也受到破壞，筆者認為，若采用混凝土結(jié)構(gòu)，這種情況是不可避免發(fā)生的。

????? 2.2 鱗片材料在防腐蝕工程項目中，防腐蝕材料的本身特性是關(guān)乎最后質(zhì)
量的一個關(guān)鍵因素。而在這幾年中，隨著國內(nèi)FGD 裝置的大量興建和市場容量的
不斷擴大，大量公司進入FGD 防腐蝕用材料（乙烯基鱗片）的生產(chǎn)，使得市場競
爭越來越激烈，與此同時一些廠家在沒有任何技術(shù)研發(fā)支持、沒有檢測條件、沒
有應(yīng)用背景和沒有技術(shù)服務(wù)的情況下，貿(mào)然生產(chǎn)鱗片材料，并采用低價手段，在
一些FGD 項目中得到應(yīng)用，導致在不到半年的應(yīng)用中就出現(xiàn)了質(zhì)量問題，在市場
中可以查到大量的失效案例，包括開裂、脫層等。目前適合于FGD 裝置的鱗片類
內(nèi)襯材料、施工及驗收的國家標準尚在制定中，而已有的行業(yè)標準與國外同類標
準相比較，存在著技術(shù)要求過低、質(zhì)量指標不全等明顯不足。因此在目前的條件
下，對鱗片材料基本特性的確立顯的尤為重要。而對于業(yè)主或脫硫環(huán)保公司而言，
選擇技術(shù)過硬、質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品可靠、有技術(shù)支撐能力的材料廠家就相當重要。
在鱗片材料的基本特性中，我們可以從下面幾個方面進行考慮和選擇2.2.1 材料
的基本特性：鱗片材料作為一種高性能襯里材料，許多廠家和研究院對于這類材
料進行了大量的技術(shù)革新和研究，同時大量的應(yīng)用案例也表明該材料是一種可靠
的可適合FGD 襯里防腐蝕的材料，作為一種防腐蝕材料，鱗片材料的耐腐蝕特性
是足夠的，因為在FGD 裝置中的腐蝕要求本身不是很高，但是正如前面所言，材
料的其它幾個關(guān)鍵特性也是相當重要的，不同的廠家的特性可能差別較大，一是
底涂料的粘接特性：這在前面提過，我們建議底涂材料與鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的粘接力能
夠至少達到期10MPa 以上；鱗片底涂應(yīng)該采用一些高粘接特性的特種底涂，雖然
也是以乙烯基樹脂為主要原料，但是這些底涂是經(jīng)過特殊處理的，但一些材料廠
家的為了市場競爭需要，在技術(shù)不完全成熟的前提下只是簡單的采用純乙烯基樹
脂，而沒有對材料進行任何的技術(shù)處理，這樣的底涂材料的粘接性是可想而知的，
雖然成本是更加低了，從而極易發(fā)生鱗片襯里的脫層，尤其在一些GGH 裝置中，
這個是大多數(shù)鱗片襯里脫層的主要原因之一。二是鱗片材料的耐溫特性（包括耐
高溫特性和耐溫度沖擊特性）：在FGD 裝置中的，由于一些工藝設(shè)計上或者是其
它方面的原因，一些煙氣的溫度會一段時間較高，甚至達到180 ℃。因此要求高
溫段材料的耐溫特性是相當高的，這一點可能與國外的成熟FGD 工藝或裝置中有
一點不同。目前一些廠家生產(chǎn)的鱗片材料的耐高溫特性方面有所欠缺，故極易造
成鱗片襯里在高溫條件或者是溫度沖擊下，發(fā)生開裂、脫層的現(xiàn)象。

????? 為了避免襯里的脫層，提高底涂材料的粘接特性就顯的相當重要，在施工
現(xiàn)場，我們建議采用現(xiàn)場拉開測試法以評估底涂材料的粘接特性，這種方法是方
便可行，比一些實驗室表征方案更加切實可行和符合工程實際需要?？刹捎梅?BR>ASTMD4541"便攜式附著力測定儀測試涂層附著力方法（拉開法）" 的美國產(chǎn)" 液
壓式粘合度測試儀HATE" ，該儀器是一種手動式、粘接頭可復用的現(xiàn)場涂層附著
力檢測儀。它適用于鋼材、混凝土等不同基材，拉力范圍是1 ～18Mpa.我們一般
要求VEGF底涂的測試強度達到10Mpa 以上。而目前國內(nèi)一些材料的現(xiàn)場測試過程
中的粘接強度一般不會超過5Mpa. 2.2.2 材料的合成工藝：在鱗片材料的合成工
藝過程中，影響最后制成品的特性的因素較為復雜，包括在合成過程中是否采取
真空攪拌工藝、鱗片表面是否進行藕連（coupling）處理等，這些工藝過程均會
對最后的鱗片襯里性能造成很大的影響。筆者與國外的同類材料生產(chǎn)廠家的技術(shù)
交流過程中，也談及這個技術(shù)問題，國外廠商要求鱗片生產(chǎn)過程中一定要求采用
真空攪拌工藝，我們對于同種配方前提下進行了對比性試驗，發(fā)現(xiàn)真空攪拌工藝
下的材料具有更好的工藝性，材料的粘接性更好，同時施工過程中不易產(chǎn)生氣泡，
眾所皆知，鱗片襯里中的氣泡的存在會對防腐蝕性能有很大的影響。而目前國內(nèi)
一些材料生產(chǎn)商會在現(xiàn)場進行簡單的混合即制得鱗片材料，這樣的鱗片材料是沒
有經(jīng)過真空攪拌工藝，性能上肯定會受較大的影響；另外，鱗片的表面處理是影
響防腐蝕效果的一個關(guān)鍵因素，因為表面處理的是否良好會影響界面的結(jié)合性能，
若沒有對鱗片表面進行藕連處理，腐蝕性的小分子就相對容易通過界面滲透到襯
里，直至最后到達基礎(chǔ)表面。所以為了確保鱗片襯里的最后防腐蝕特性，在合成
過程中，應(yīng)該要求對鱗片進行良好的表面處理，同時應(yīng)采用真空攪拌工藝。

????? 2.2.3 原材料：乙烯基樹脂鱗片材料的原材料主要是乙烯基樹脂、玻璃鱗
片和一些功能性助劑，隨著目前國內(nèi)外的樹脂合成技術(shù)發(fā)展，樹脂的各項理化特
性上沒有差異，而就原材料方面的因素，結(jié)合目前一些防腐蝕失效工程項目的情
況，影響材料特性的主要進鱗片與功能性助劑上，而目前隨著一些工程項目承接
過程中的競爭的加劇，一些脫硫公司和施工廠家競相壓價，所以造成最后的合同
單價相當?shù)?，而一些材料廠家為了爭取到材料供應(yīng)合同，盡量的降低成本，一是
通過采用劣質(zhì)的鱗片來降低成本，不同工藝（吹制法、壓制法）生產(chǎn)出來的鱗片，
鱗片表面是否進行預(yù)處理等情況的差異，會使鱗片的成本判別差異較大，甚至一
些廠家采用云母粉代替玻璃鱗片，利用這樣的低成本所謂的鱗片制成的襯里材料
的性能是可想而知的；二是鱗片表面是否進行預(yù)處理等工藝的差異，會使鱗片的
成本差異較大；三是助劑，助劑在合成過程中的所用比例雖然相對較少，但是成
本較高，但是是否采用助劑，或者是否采用高性能的助劑可能會導致最后鱗片襯
里的特性。

????? 2.3FGD裝置中的鱗片襯里設(shè)計技術(shù)方案作為一個重防腐蝕性質(zhì)的工程而言，
材料的本身特性是一個基礎(chǔ)保障，但是如何運用高性能的襯里材料包括設(shè)計方案
更是一個高要求的技術(shù)性工作，在玻璃鱗片襯里工程中，也發(fā)現(xiàn)了即使采用進口
的材料，但最后工程防腐蝕失效或者是役期縮短的情況也時有發(fā)生，在排除施工
因素外，工程設(shè)計方案的不足也是一個主要原因。在FGD 裝置中，最容易出現(xiàn)技
術(shù)問題的吸收塔，筆者比較了許多公司的設(shè)計方案，發(fā)現(xiàn)各有差異，但一些公司
提供的技術(shù)方案更多地是從成本方面考慮的，差異主要集中于對于鱗片耐磨結(jié)構(gòu)
層的差異，國內(nèi)一些公司在耐磨處理上，會采用簡單的玻璃鋼復合鱗片結(jié)構(gòu)（圖
3-1 ），就是在1-2mm 的鱗片結(jié)構(gòu)上再加襯1-2mm 的玻璃鋼結(jié)構(gòu)，相當于FUCHEM-3
或者是FUCHEM-6結(jié)構(gòu)（材料造價相差100 元/ 平米左右），而我們建議是以下結(jié)
構(gòu)（圖3-2 ），而我們發(fā)現(xiàn)日本富士公司等技術(shù)資料也是采用后者的耐磨結(jié)構(gòu)。