1前言
    我國是一個能源結構以燃煤為主的，大氣污染屬煤煙型污染，粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是我國大氣的主要污染物。隨著國民經濟的快速發展,煤炭消耗量不斷增加,煤炭消耗量從1990年9.8億t增加到1995年12.8億t，二氧化硫排放總量隨著煤炭消費量的增長而急劇增加。到1995年二氧化硫排放總量達到2370萬t,2005年煤炭產量達到21.9億t,二氧化硫排放總量達到2549萬t位居。其中火電廠排放二氧化硫接近總量的50%[1]。因此我國的能源結構特點導致了較多的重腐蝕情況，形成了酸雨等污染情況，尤其是燃煤電廠中,對于二氧化硫或氮氧化物的防治是勢在必行。目前國內外較為有效的手段是采用煙氣脫硫（Flue Gas Desulfurization簡稱“FGD”）技術。而采用濕式石灰石/石膏法是國外應用多和成熟的煙氣脫硫工藝,也是國內火電廠脫硫的主導工藝。由于脫硫后的煙氣溫度一般都在硫酸的露點以下,因此對于不同結構形式的煙囪內壁,均有不同程度的腐蝕發生。采用結構可靠、防腐蝕性能優良、經濟合理的排氣煙囪,是脫硫裝置設計的課題之一。
    2濕法煙氣脫硫工藝的腐蝕情況
    濕式石灰石/石膏法脫硫工藝主要流程是,鍋爐的煙氣從引風機出口側的煙道接口進入煙氣脫硫(FGD)系統。在煙氣進入脫硫吸收塔之前經增壓風機升壓,然后通過煙氣―――煙氣加熱器(GGH),將煙氣的熱量傳輸給吸收塔出口的煙氣,使吸收塔入口煙氣溫度降低,有利于吸收塔安全運行,同時吸收塔出口的清潔煙氣則由GGH加熱升溫,煙氣溫度升高,有利于煙氣擴散排放。GGH之前設的增壓風機,用以克服脫硫系統的阻力,加熱后的清潔煙氣靠增壓風機的壓送排入煙囪。當不設GGH加熱器加熱系統時,煙氣溫度一般在47～51℃[2]。煙氣經過脫硫后,煙氣中的二氧化硫的含量大
    大減少,而洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好,因此仍然殘留近5%～10%的二氧化硫和三氧化硫。由于經濕法脫硫,煙氣濕度增加、溫度降低,煙氣極易在煙囪的內壁結露,煙氣中殘余的三氧化硫溶解后,形成腐蝕性很強的稀硫酸液。從而得知脫硫煙囪內的煙氣有以下特點：
    (1)煙氣中水份含量高,煙氣濕度很大；
    (2)煙氣溫度低,脫硫后的煙氣溫度在47～51℃之間,經GGH加溫器升溫后一般在80℃左右；
    (3)煙氣中含有酸性氧化物,使煙氣的酸露點溫度降低；
    (4)煙氣中的酸液的濃度低,滲透性較強;
    (5)煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸,化合溫度約為60℃,低于氯酸露點溫度就會產生嚴重的腐蝕,在化合中即使少量的氯化物也會造成嚴重腐蝕。
    由于脫硫煙囪內煙氣的上述特點,在對煙囪設計時有如下影響:①煙氣濕度大，含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下,結露形成的冷凝物具有很強的腐蝕性,對煙囪內側結構致密度差的材料產生腐蝕,影響結構耐久性;②低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強;③酸液的溫度在40～80℃時,對結構材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例,40～80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3～8倍。
    由此可知，排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對其防腐蝕設計要求要高得多。而煙囪主要是在以下工況下運行：排放未經脫硫的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在130℃左右,在此條件下,煙囪內壁處于干燥狀態,煙氣對煙囪內壁材料屬氣態均勻腐蝕,腐蝕情況相當輕微。排放經濕法脫硫后的煙氣,煙氣經GGH系統加熱,進入煙囪的煙氣溫度在80℃左右，煙囪內壁有輕微結露,導致排煙內筒內側積灰。根據排放煙氣成分及運行等條件的不同,結露腐蝕狀況將有所變化。排放經濕法脫硫后的煙氣,進入煙囪的煙氣溫度在47～51℃,煙囪內壁有嚴重結露沿筒壁有結露的酸液流淌。
    在設有脫硫系統的電廠,運行時煙氣有可能不進入脫硫裝置,而通過旁路煙道進入煙囪,此時煙氣溫度較高,一般在130℃左右,故設計煙囪時,還必須考慮運行在此溫度工況下對煙囪的影響。同時在煙囪的防腐蝕設計中應該考慮到以下幾個綜合因素：殘留的灰粉平均粒度（大約10um）、灰粉的硬度（約莫式硬度7.0）、灰粉的沖擊能量(2.05×10-12J)、灰粉的濃度（600mg/m3）、煙囪的大曲率變化（實際不大于1%）。在上述低溫下,含飽和水蒸汽的凈煙氣容易冷凝產生腐蝕性的硫酸、亞硫酸液、或其它化合物,對吸收塔后煙道和煙囪有很強的腐蝕性,這就給脫硫裝置帶來了嚴重的露點腐蝕問題。
    3濕法脫硫系統煙囪的防腐蝕材料選擇工藝的選材
    在FGD系統中對材質的耐蝕、耐磨、耐溫要求極為嚴格；同時,脫硫系統要求與電站主機、主爐同步運行,這樣對脫硫系統的可靠性、利用率和使用壽命要求也極高。各國依據本國的燃料質量、環保的要求和經濟承受力,在選擇脫硫設備的材質方面也不盡相同。如美國主要采用耐酸腐蝕的金屬合金薄板材作內襯,材料包括鎳基合金板（C-276、C22）、鈦板（TiCr2）等;德國采用碳鋼內襯橡膠和玻璃鋼；日本采用碳鋼內涂玻璃鱗片。為了克服濕法煙氣脫硫系統中脫硫塔、煙道和煙囪及襯里的腐蝕，我國在尋求一種造價低、耐高溫、耐腐蝕的材料。而引起國內用戶廣泛注意的是耐蝕鱗片膠泥的適用性,根據樹脂基體基材的不同,有2種可供選擇：①環氧樹脂鱗片膠泥;②乙烯基酯樹脂鱗片膠泥,相對而言，后者的綜合性能包括耐腐蝕性能和耐溫性能均優于前者,目前化工、石油化工、電力、冶金等行業各種強腐蝕設備的防腐蝕涂層或襯層應用多的是環氧乙烯基酯樹脂玻璃鱗片涂料。高性能防腐蝕鱗片涂料是以乙烯基酯樹脂材料為主加入10%-40%片徑不等的玻璃鱗片等材料組成的,鱗片膠泥含有的玻璃鱗片,膠泥在施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結構,如圖1所示。