高性能涂料在煙氣脫硫裝置中的應用
一 引言
煤炭燃燒時除生成SO2以外，還生成少量SO3、NOX、HCl、HF等氣體，由于煙氣中含有水（4～12%），因此，可在瞬間形成H2SO4、HCl、HF等強腐蝕酸性溶液。與此同時，含有煙塵的煙氣高速穿過設備和管道，在脫硫裝置的吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸，對設備的磨損相當嚴重。并且，吸收塔的內腔常處于45～70℃的濕熱環境中?？梢姡瑵穹ǔ龎m脫硫系統在運行中處于強腐蝕性介質、濕熱和高磨損的嚴酷環境中。由于腐蝕環境十分惡劣，濕式除塵脫硫系統對材質的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格。
吸收塔、煙道的材質或防護材料的選擇對裝置的使用壽命和成本影響很大，因此被認為是煙氣脫硫裝置設計和制造中的關鍵技術之一。吸收塔體可用合金鋼、玻璃鋼或碳鋼內襯玻璃鋼、橡膠、磚板、鱗片涂料等。目前，美國主要采用鎳基合金或碳鋼內覆鎳合金板，德國采用碳鋼內襯橡膠和玻璃鋼，日本則普遍采用碳鋼內襯鱗片涂料。調查結果表明，脫硫系統中材料所占設備總造價的比重是相當高的，為了不斷降低費用，80年代起，國內外的專家一直在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。高性能涂料作為一種為經濟有效的防護材料，經過二十余年在脫硫裝置的成功應用，正引起各國脫硫工作者的關注。
二 GFT-1高性能防腐蝕涂料
高性能防腐蝕涂料，又稱之為重防腐蝕涂料（Heavyduty Coating）或者長效防腐蝕涂料，是指能夠在惡劣的腐蝕環境下長期（一般指十年以上）使用的一種涂料。目前，國內外生產的重防腐蝕涂料一般都是鱗片涂料。鱗片涂料是以極薄的鱗片（玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等）為骨料，以耐蝕樹脂作粘結劑所制成的一種高效能防腐涂料，其結構具有獨特的抗滲性能。涂層內部含有相互平行、重疊排列的鱗片，形成有效地阻止介質侵入的屏障，產生迷宮效應，迫使介質迂回而難以接觸到基體，從而大大延長了被保護基層材料的使用壽命。由于此類鱗片涂料和由此制成的鱗片襯里的防腐蝕性能優良、施工簡便、使用年限長、維護費用少，因而，此項技術在近二十年來受到美、英、德、法、日、荷蘭等發達的普遍重視，并將已開發的多種性能良好的重防腐蝕涂料廣泛應用于煙氣脫硫裝置、污水處理工程、大型海輪、跨海大橋、地下管道、石化設備等方面，均取得了明顯的經濟效果。
隨著我國大量引進國外的先進技術，高性能防腐涂料作為FGD中的防腐內襯技術也開始進入我國。近十多年來僅日本富士樹脂株式會社，就在我國承接了三十多項發電廠和石油化工廠的FGD的防腐內襯的施工。此外，日本東洋株式會社的鱗片膠泥，德國BASF公司生產的乙烯基脂鱗片涂料，德國KCH公司的Keraflake鱗片涂料等在大型的FGD的防腐內襯上也有許多的應用范例。成功應用于FGD設備防腐的國內高性能涂料品種主要有：航天機電集團三院三十一所生產的GFT-1高性能防腐蝕涂料、上海理工大學生產的VEGF鱗片膠泥等。
高性能防腐蝕涂料按所采用的樹脂可分為環氧樹脂、不飽和聚脂樹脂、乙烯基脂樹脂、聚氨脂樹脂等品種。所采用的耐蝕鱗片有玻璃鱗片、不銹鋼鱗片、云母鱗片和石墨鱗片等。按涂料粘度可分為鱗片涂料、鱗片厚漿涂料和鱗片膠泥三種。FGD中的防腐涂層的厚度一般為2mm左右。
與橡膠襯里相比，鱗片涂層具有明顯的優點。先，在施工方法上鱗片涂料要較橡膠襯里簡單，修補方便。其次，耐溫性方面比橡膠襯里高得多，具有突出的優勢。鱗片涂層和橡膠襯里的耐磨性對比研究表明，在有腐蝕介質的情況下，橡膠的耐磨性能急劇下降，而鱗片涂層的耐磨性卻幾乎保持不變。20多年的應用實踐表明，鱗片涂料襯里是FGD設備防護為經濟有效和可靠的方法。[-page-]
三 GFT―1高性能防腐蝕涂料
GFT―1高性能防腐蝕涂料是航天機電集團三十一所遵循當今國際上涂料工業發展的“四E”原則，即經濟（Economy）、效率（Efficiency）、生態（Ecology）、能源（Energy）的原則，運用航天軍工高技術研制生產的具有九十年代國際水平的綠色重防腐蝕涂料。該產品有效成分高（固含量≥95%），涂層無毒，與金屬及水泥有很強的附著力（Ⅰ級），機械強度高（沖擊強度4.9J，硬度≥3H），耐磨耗性能好（1000g , 500轉≤0.05g），耐酸、堿、鹽、油、污水、海水、鹽霧及微生物等各種腐蝕介質的長期腐蝕。分別浸泡在飽和NaCl溶液中四年、飽和NaOH溶液中四年、15%鹽酸中四年，漆膜無變化。
GFT―1以改性環氧樹脂為基料，并加入能參與交聯固化成為漆膜的活性稀釋劑，涂料有效成分高達95%以上，不僅避免了施工中溶劑揮發造成的污染與浪費、減輕了對操作人員的損害，而且能在同樣設計涂層厚度要求下，減少單位面積所用涂料，降低了涂層的成本。
“GFT―1”中采用的特殊鱗片填料，對于大幅度提高重防腐蝕涂料的耐蝕性能起到了關鍵作用。此種鱗片填料來源廣泛、價格便宜，經特殊的表面處理后，完全可以替代經特殊工藝制作的昂貴的玻璃鱗片和不銹鋼鱗片。因而使重防腐蝕涂料的成本大大下降，實際價格與普通防腐蝕涂料相當。
四 GFT―1高性能防腐蝕涂料在FGD中的應用
GFT―1高性能防腐蝕涂料用于FGD內襯時，防腐層結構采用玻璃布作為增強材料，形成耐溫、耐磨、抗蝕鱗片襯里。根據腐蝕的環境選擇不同等級和結構的防腐層，見下表：
防腐蝕等級 結構 厚度（mm）
中強 底涂一道 / 玻璃布二層 / 面涂二道 ≥2.0
加強 底涂一道 / 玻璃布三層 / 面涂二道 ≥2.5
由于玻璃鋼在力學性能和抗變形性能上優于鱗片涂料，因此，將玻璃鋼與鱗片涂料復合組成的結構，既發揮了鱗片涂料抗滲防腐耐磨性能好的優點，也保留了玻璃鋼整體性好、強度較高的優點，彌補了鱗片涂料這方面的不足。這種獨特的屏蔽內襯結構具有下列特點：
（1）極優良的耐腐蝕介質的滲透性；
（2）優良的耐磨損性；
（3）固化時收縮率小，熱膨脹系數??；
（4）襯里與基體的粘結性好，耐溫度劇變性好；
（5）良好的施工工藝性，可采用噴、輥、刷等工藝，修補容易。
鱗片樹脂涂料――玻璃鋼襯里結構大大提高了防護層的抗滲性、耐磨性、耐溫變性，增強了整體性和粘結力，為解決濕法燃煤煙氣脫硫設備的防腐問題提供了一條簡便而易推廣的新途徑。此技術已在百余家除塵脫硫設備上采用，收到了良好的效果。
GFT-1高性能防腐涂料不僅可以制成內襯玻璃鋼，用作煙道脫硫裝置的防腐層，而且可以作為粘結劑，用于FGD中磚板鋪面的粘結。由此獲得的磚板鋪面襯里與鋼材的粘結力強，耐溫性高，結構可靠。
五 結語
綜上所述，FGD鋼制設備處于高溫高濕、強酸和高磨損的惡劣腐蝕環境中，如不進行有效的防護將很快被嚴重侵蝕。國外20余年的時間證明，鱗片涂料（高性能涂料）的耐溫、耐磨性能和防腐性能突出，是FGD防腐的一項切實可行的對策。
GFT―1高性能防腐蝕涂料能耐多種腐蝕介質的長期侵蝕，涂層與鋼材的粘結力強，耐磨耗性能突出；該產品的固體含量在95%以上，減少了由于溶劑揮發造成的資源浪費和環境污染；廉價鱗片填料、無溶劑化和厚涂等技術的采用，降低了防腐層的成本；高性能涂料―玻璃鋼復合結構，具備抗滲、防腐、耐磨損、高強度、耐溫變等多種優點，是應用于FGD鋼制設備防護的一種經濟而又可靠的新技術。
煤炭燃燒時除生成SO2以外，還生成少量SO3、NOX、HCl、HF等氣體，由于煙氣中含有水（4～12%），因此，可在瞬間形成H2SO4、HCl、HF等強腐蝕酸性溶液。與此同時，含有煙塵的煙氣高速穿過設備和管道，在脫硫裝置的吸收塔內同吸收液湍流攪動接觸，對設備的磨損相當嚴重。并且，吸收塔的內腔常處于45～70℃的濕熱環境中?？梢姡瑵穹ǔ龎m脫硫系統在運行中處于強腐蝕性介質、濕熱和高磨損的嚴酷環境中。由于腐蝕環境十分惡劣，濕式除塵脫硫系統對材質的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格。
吸收塔、煙道的材質或防護材料的選擇對裝置的使用壽命和成本影響很大，因此被認為是煙氣脫硫裝置設計和制造中的關鍵技術之一。吸收塔體可用合金鋼、玻璃鋼或碳鋼內襯玻璃鋼、橡膠、磚板、鱗片涂料等。目前，美國主要采用鎳基合金或碳鋼內覆鎳合金板，德國采用碳鋼內襯橡膠和玻璃鋼，日本則普遍采用碳鋼內襯鱗片涂料。調查結果表明，脫硫系統中材料所占設備總造價的比重是相當高的，為了不斷降低費用，80年代起，國內外的專家一直在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。高性能涂料作為一種為經濟有效的防護材料，經過二十余年在脫硫裝置的成功應用，正引起各國脫硫工作者的關注。
二 GFT-1高性能防腐蝕涂料
高性能防腐蝕涂料，又稱之為重防腐蝕涂料（Heavyduty Coating）或者長效防腐蝕涂料，是指能夠在惡劣的腐蝕環境下長期（一般指十年以上）使用的一種涂料。目前，國內外生產的重防腐蝕涂料一般都是鱗片涂料。鱗片涂料是以極薄的鱗片（玻璃鱗片、不銹鋼鱗片等）為骨料，以耐蝕樹脂作粘結劑所制成的一種高效能防腐涂料，其結構具有獨特的抗滲性能。涂層內部含有相互平行、重疊排列的鱗片，形成有效地阻止介質侵入的屏障，產生迷宮效應，迫使介質迂回而難以接觸到基體，從而大大延長了被保護基層材料的使用壽命。由于此類鱗片涂料和由此制成的鱗片襯里的防腐蝕性能優良、施工簡便、使用年限長、維護費用少，因而，此項技術在近二十年來受到美、英、德、法、日、荷蘭等發達的普遍重視，并將已開發的多種性能良好的重防腐蝕涂料廣泛應用于煙氣脫硫裝置、污水處理工程、大型海輪、跨海大橋、地下管道、石化設備等方面，均取得了明顯的經濟效果。
隨著我國大量引進國外的先進技術，高性能防腐涂料作為FGD中的防腐內襯技術也開始進入我國。近十多年來僅日本富士樹脂株式會社，就在我國承接了三十多項發電廠和石油化工廠的FGD的防腐內襯的施工。此外，日本東洋株式會社的鱗片膠泥，德國BASF公司生產的乙烯基脂鱗片涂料，德國KCH公司的Keraflake鱗片涂料等在大型的FGD的防腐內襯上也有許多的應用范例。成功應用于FGD設備防腐的國內高性能涂料品種主要有：航天機電集團三院三十一所生產的GFT-1高性能防腐蝕涂料、上海理工大學生產的VEGF鱗片膠泥等。
高性能防腐蝕涂料按所采用的樹脂可分為環氧樹脂、不飽和聚脂樹脂、乙烯基脂樹脂、聚氨脂樹脂等品種。所采用的耐蝕鱗片有玻璃鱗片、不銹鋼鱗片、云母鱗片和石墨鱗片等。按涂料粘度可分為鱗片涂料、鱗片厚漿涂料和鱗片膠泥三種。FGD中的防腐涂層的厚度一般為2mm左右。
與橡膠襯里相比，鱗片涂層具有明顯的優點。先，在施工方法上鱗片涂料要較橡膠襯里簡單，修補方便。其次，耐溫性方面比橡膠襯里高得多，具有突出的優勢。鱗片涂層和橡膠襯里的耐磨性對比研究表明，在有腐蝕介質的情況下，橡膠的耐磨性能急劇下降，而鱗片涂層的耐磨性卻幾乎保持不變。20多年的應用實踐表明，鱗片涂料襯里是FGD設備防護為經濟有效和可靠的方法。[-page-]
三 GFT―1高性能防腐蝕涂料
GFT―1高性能防腐蝕涂料是航天機電集團三十一所遵循當今國際上涂料工業發展的“四E”原則，即經濟（Economy）、效率（Efficiency）、生態（Ecology）、能源（Energy）的原則，運用航天軍工高技術研制生產的具有九十年代國際水平的綠色重防腐蝕涂料。該產品有效成分高（固含量≥95%），涂層無毒，與金屬及水泥有很強的附著力（Ⅰ級），機械強度高（沖擊強度4.9J，硬度≥3H），耐磨耗性能好（1000g , 500轉≤0.05g），耐酸、堿、鹽、油、污水、海水、鹽霧及微生物等各種腐蝕介質的長期腐蝕。分別浸泡在飽和NaCl溶液中四年、飽和NaOH溶液中四年、15%鹽酸中四年，漆膜無變化。
GFT―1以改性環氧樹脂為基料，并加入能參與交聯固化成為漆膜的活性稀釋劑，涂料有效成分高達95%以上，不僅避免了施工中溶劑揮發造成的污染與浪費、減輕了對操作人員的損害，而且能在同樣設計涂層厚度要求下，減少單位面積所用涂料，降低了涂層的成本。
“GFT―1”中采用的特殊鱗片填料，對于大幅度提高重防腐蝕涂料的耐蝕性能起到了關鍵作用。此種鱗片填料來源廣泛、價格便宜，經特殊的表面處理后，完全可以替代經特殊工藝制作的昂貴的玻璃鱗片和不銹鋼鱗片。因而使重防腐蝕涂料的成本大大下降，實際價格與普通防腐蝕涂料相當。
四 GFT―1高性能防腐蝕涂料在FGD中的應用
GFT―1高性能防腐蝕涂料用于FGD內襯時，防腐層結構采用玻璃布作為增強材料，形成耐溫、耐磨、抗蝕鱗片襯里。根據腐蝕的環境選擇不同等級和結構的防腐層，見下表：
防腐蝕等級 結構 厚度（mm）
中強 底涂一道 / 玻璃布二層 / 面涂二道 ≥2.0
加強 底涂一道 / 玻璃布三層 / 面涂二道 ≥2.5
由于玻璃鋼在力學性能和抗變形性能上優于鱗片涂料，因此，將玻璃鋼與鱗片涂料復合組成的結構，既發揮了鱗片涂料抗滲防腐耐磨性能好的優點，也保留了玻璃鋼整體性好、強度較高的優點，彌補了鱗片涂料這方面的不足。這種獨特的屏蔽內襯結構具有下列特點：
（1）極優良的耐腐蝕介質的滲透性；
（2）優良的耐磨損性；
（3）固化時收縮率小，熱膨脹系數??；
（4）襯里與基體的粘結性好，耐溫度劇變性好；
（5）良好的施工工藝性，可采用噴、輥、刷等工藝，修補容易。
鱗片樹脂涂料――玻璃鋼襯里結構大大提高了防護層的抗滲性、耐磨性、耐溫變性，增強了整體性和粘結力，為解決濕法燃煤煙氣脫硫設備的防腐問題提供了一條簡便而易推廣的新途徑。此技術已在百余家除塵脫硫設備上采用，收到了良好的效果。
GFT-1高性能防腐涂料不僅可以制成內襯玻璃鋼，用作煙道脫硫裝置的防腐層，而且可以作為粘結劑，用于FGD中磚板鋪面的粘結。由此獲得的磚板鋪面襯里與鋼材的粘結力強，耐溫性高，結構可靠。
五 結語
綜上所述，FGD鋼制設備處于高溫高濕、強酸和高磨損的惡劣腐蝕環境中，如不進行有效的防護將很快被嚴重侵蝕。國外20余年的時間證明，鱗片涂料（高性能涂料）的耐溫、耐磨性能和防腐性能突出，是FGD防腐的一項切實可行的對策。
GFT―1高性能防腐蝕涂料能耐多種腐蝕介質的長期侵蝕，涂層與鋼材的粘結力強，耐磨耗性能突出；該產品的固體含量在95%以上，減少了由于溶劑揮發造成的資源浪費和環境污染；廉價鱗片填料、無溶劑化和厚涂等技術的采用，降低了防腐層的成本；高性能涂料―玻璃鋼復合結構，具備抗滲、防腐、耐磨損、高強度、耐溫變等多種優點，是應用于FGD鋼制設備防護的一種經濟而又可靠的新技術。
