YZMC-KK20無溶劑阻燃型纖維增強(qiáng)聚合物煙囪防腐內(nèi)襯材料

簡  介

隨著國內(nèi)大氣環(huán)保治理進(jìn)程的深化，燃煤鍋爐煙氣采用濕法技術(shù)脫硫后的濕煙氣對煙囪的腐蝕問題越來越突出，已出現(xiàn)數(shù)座煙囪倒塌破壞的嚴(yán)重事故。特別是采用SCR脫硝技術(shù)對煙氣進(jìn)行脫硝處理以后，原煙氣中大量的SO₂在脫硝過程中被轉(zhuǎn)化為不易被常規(guī)脫硫技術(shù)脫出的SO₃，濕煙氣對煙囪的腐蝕性進(jìn)一步增強(qiáng)，脫硫煙囪的防腐蝕問題變得更為嚴(yán)重，甚至對電廠的安全運(yùn)行造成了巨大的威脅。

1． 濕法脫硫后煙氣的腐蝕特性

雖然脫硫后煙氣中的二氧化硫含量大大降低，但濕法脫硫工藝對三氧化硫的除去效果并不高（僅有30%左右），特別是設(shè)置脫硝裝置后進(jìn)入煙囪的SO₃含量還有增加。經(jīng)濕法脫硫后的煙氣濕度增加，溫度降低(通常為45~55℃)，因而煙氣更容易在煙囪內(nèi)壁結(jié)露，造成煙氣中的三氧化硫溶解形成腐蝕性很強(qiáng)的稀硫酸（PH值為2~3左右）。同時由于溫度的降低，煙氣自拔力減小，造成煙囪處于正壓運(yùn)行，從而增加了腐蝕性酸液對筒壁的滲透侵蝕。

此外，煙氣中攜帶的HCl、HF、NO₂等也會溶于冷凝液中，形成腐蝕介質(zhì)。國際工業(yè)煙囪協(xié)會(CICIND)在其發(fā)布的《鋼煙囪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》（1999年）中對脫硫后的煙氣腐蝕性能作了如下的說明：

1）煙氣冷凝物中氯化物或氟化物的存在將加劇腐蝕程度；

2）煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的冷凝溫度約為60℃，低于氯酸露點(diǎn)溫度時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴(yán)重腐蝕。

脫硫后凈煙氣是滲透性強(qiáng)、低溫、高濕、混合稀酸型的強(qiáng)腐蝕性氣體。

2． 現(xiàn)有煙囪防腐材料類型和使用情況

火力發(fā)電廠煙囪防腐所采用的材料涉及種類較多，主要有鈦合金、發(fā)泡磚、VEGF鱗片膠泥體系、OM涂料，聚脲彈性體系等。

目前，大多數(shù)采用鱗片膠泥涂料、OM涂料、聚脲防腐的脫硫煙囪，均在短期內(nèi)出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕和滲漏，國產(chǎn)泡沫磚（發(fā)泡玻璃磚、?；沾纱u）的煙囪也有較多案例出現(xiàn)了不同程度的開裂、脫落、滲透現(xiàn)象，對電廠的安全運(yùn)行存在影響，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

采用鈦鋼復(fù)合板和進(jìn)口玻璃磚的情況則相對好一些。但是，鈦鋼復(fù)合板和進(jìn)口玻璃磚造價比涂料防腐和國產(chǎn)玻璃磚昂貴得多，同時由于其施工復(fù)雜、供貨與施工周期長、造價高及材料稀有，限制了大面積使用。

3．耐干濕煙氣腐蝕的煙囪內(nèi)襯材料的研制

3.1  增強(qiáng)型煙囪內(nèi)襯的設(shè)計原理

為了解決燃煤電廠脫硫煙囪所面臨的嚴(yán)重腐蝕問題，我公司在國內(nèi)進(jìn)行了大量的工程案例調(diào)研和脫硫煙囪防腐蝕技術(shù)專家走訪，在擁有豐富工程經(jīng)驗(yàn)的知名防腐蝕專家的指導(dǎo)下，通過調(diào)查、分析發(fā)達(dá)國家脫硫煙囪防腐蝕案例和技術(shù)成果，借鑒美國30多年來采用玻璃鋼煙囪所獲得的優(yōu)異使用性能，決定借鑒美國玻璃鋼煙囪的防腐蝕原理，將美國玻璃鋼煙囪的防腐蝕內(nèi)襯技術(shù)用于國內(nèi)脫硫煙囪的防腐蝕工程。

上圖為美國玻璃鋼煙囪斷面圖，其中起到防腐蝕作用的是左側(cè)2.7mm的防腐蝕隔離層（防腐蝕屏障）。

基于這一擁有優(yōu)異防腐蝕效果的玻璃鋼煙囪防腐蝕原理，我們就將這一技術(shù)移植到國內(nèi)已有脫硫煙囪的內(nèi)防腐工程上：采用耐腐蝕型玻璃纖維增強(qiáng)耐腐蝕、耐溫性能優(yōu)異的樹脂類材料，從而在煙囪內(nèi)壁形成一層厚度為3.0mm的增強(qiáng)型防腐蝕隔離層，對脫硫煙囪內(nèi)表面形成完美的防腐蝕內(nèi)襯。

3.2  防腐蝕樹脂材料的研制

在防腐蝕方案確定之后，防腐蝕內(nèi)襯用樹脂材料就成為本技術(shù)方案的最關(guān)鍵部分。從理論上講，這層材料采用美國玻璃鋼煙囪用環(huán)氧乙烯基酯樹脂是最佳選擇。但是，由于本方案是在高空吊籃上的現(xiàn)場施工，乙烯基酯樹脂的固化性能不能滿足本方案的使用要求。

在進(jìn)一步分析了不同樹脂的基本性能之后，我們發(fā)現(xiàn)：

* 環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的粘接性能、耐溫性能，但是防腐蝕性能稍遜色、施工性能較差；

* 呋喃樹脂具有極好的耐溫性能和防腐蝕性能，但是粘接性能稍遜色、固化性能不滿足本方案的使用要求；

* 如果將二者通過合理的分子設(shè)計，結(jié)合到一起，綜合二者的優(yōu)點(diǎn)、擯棄其缺點(diǎn)，就會研制出一種擁有優(yōu)異的綜合性能的防腐蝕新材料。

在此條件下，我司通過廣泛的調(diào)研，委托國內(nèi)某知名研究院和大學(xué)的高分子材料和防腐材料專業(yè)的知名教授，研制出無溶劑型呋喃-環(huán)氧樹脂共固化樹脂體系，通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計合成出的改性固化劑及共固化促進(jìn)劑，很好的解決了呋喃樹脂、環(huán)氧樹脂在室溫下進(jìn)行共固化的難題，使呋喃樹脂、環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物形成互穿網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，既保留了呋喃樹脂的耐熱性、耐腐蝕性，又保留了環(huán)氧樹脂的粘結(jié)性和高強(qiáng)度。

3.3  基本性能

用該樹脂體系配合耐化學(xué)腐蝕玻璃纖維，采用專業(yè)化雙組份噴射設(shè)備，可在鋼、混凝土煙囪內(nèi)壁表面一次噴射成型2～5mm整體防護(hù)層，實(shí)現(xiàn)對鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)煙囪的防護(hù)。與國內(nèi)使用的現(xiàn)有產(chǎn)品相比：

★ 共固化提高了樹脂與基材（鋼、混凝土等）的粘結(jié)性；

★ 互穿網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，使樹脂固化物耐熱性及耐冷-熱交變沖擊性更加優(yōu)異；

★ 采用室溫固化體系，對施工環(huán)境條件要求較低，現(xiàn)場施工性能極好；

★ 采用無溶劑配方，樹脂固化過程中無揮發(fā)性小分子逸出，為創(chuàng)造良好的施工環(huán)境提供了保障，確保施工安全；

★ 采用無溶劑配方，樹脂固化過程中無揮發(fā)性小分子逸出，確保了防腐蝕內(nèi)襯的致密性，提高了該材料的耐腐蝕性；

該樹脂體系的主要性能：

a)     能適應(yīng)干煙氣150℃高溫60分鐘，材料不碳化、開裂、氣泡和穿孔，此時煙氣壓力為負(fù)壓（-500Pa~0 Pa）；

b)     能長時間適應(yīng)干煙氣110~150℃，材料不碳化、開裂、氣泡和穿孔，此時煙氣壓力為負(fù)壓（-500Pa~0 Pa）；

c)     能長時間適應(yīng)脫硫濕煙氣45~90℃，材料不碳化、開裂、氣泡和穿孔，此時煙氣壓力為正壓（0 Pa~500Pa）；

d)     從150℃驟冷至30℃疲勞循環(huán)試驗(yàn)10次，與鋼材不脫層，不起泡；（目前國內(nèi)同類產(chǎn)品在160℃下，就會與鋼材脫開）；

e)     5%HCl溶液60℃下老化20天，彎曲模量保留率大于85％，5%HCl溶液25℃下老化30天，彎曲模量保留率大于90％，

f)      交變濕熱老化60℃/ 93%濕度 12小時后，再在 25℃/ 93%濕熱 12小時，30循環(huán)后，彎曲模量保留率大于98％。

主要理化性能測試結(jié)果

4.  施工

合理的配套施工技術(shù)，是確保達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程質(zhì)量的關(guān)鍵性技術(shù)之一。

基于國內(nèi)目前已有的施工機(jī)械現(xiàn)狀以及我們的材料施工性能，我們經(jīng)過大量的施工技術(shù)試驗(yàn)，最終選擇進(jìn)口高壓無氣噴涂機(jī)械，在已經(jīng)過基層處理達(dá)標(biāo)的煙囪內(nèi)表面，依次噴涂底漆、防腐蝕中間層、面層。

5. 樣品及其耐腐蝕試驗(yàn)

		管道內(nèi)壁試樣							平板試樣
					管道內(nèi)壁樣品

1）、從上述樣品的表觀可以看出，本內(nèi)襯材料的表面極為光潔，不影響煙氣流通、不會產(chǎn)生脫硫石膏、粉煤灰的掛壁和聚集；

2）、我們將上述按照煙囪防腐蝕內(nèi)襯試塊，放入10%稀硫酸中進(jìn)行長期浸泡試驗(yàn)，1年后觀察，稀硫酸未發(fā)生任何變色，顯示出本防腐蝕內(nèi)襯材料所具有的優(yōu)異耐腐蝕性能。

6. 工程案例照片（下面是本方案在脫硫煙囪內(nèi)部施工后的案例照片）：