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宁东烟囱防腐调研报告

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2020年4月19日
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APC杂化聚合结构层防腐技术调研报告

一、前言
火力发电厂在采用湿法脱硫工艺（石灰石——石膏法脱硫、海水脱硫等）后，烟气对烟囱的腐蚀问题明显突出，特别是在不装GGH设备和有脱硫旁路的湿法脱硫机组中，无论采用泡沫玻璃砖、泡沫玻化砖等砖砌体类防腐还是采用合金钢类的钛钢板防腐，均出现了腐蚀问题。
在大唐发电集团对本集团内的各电厂烟囱腐蚀情况做的调查中，采用砌体防腐工艺的某些电厂投运一年多就出现了酸液从混凝土外壳渗出的现象。华能集团大连发电厂、上海石洞口第二电厂等采用的发泡玻璃砖在6个月内就出现了烟囱腐蚀问题，最终被迫停机检修。采用钛钢板防腐的福建后石电厂的烟囱内筒已被腐蚀穿孔；普遍采用钛钢板烟囱防腐的华润集团的某些电厂，也已发现钛板出现了轻微点腐蚀。
烟囱被腐蚀的问题愈来愈突出，全国各发电集团开始重新审视传统的烟囱防腐技术方案。中国电力工程顾问集团公司对此在 8月专门召开研讨会，并下发了《关于印发火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会议纪要的通知》，华电集团在铁岭发电厂召开1#、2#烟囱防腐方案研讨会、华能集团对钛板防腐性能委托兰州化学工业非金属材料和设备质量监督检验中心进行了检测。
无论烟囱是何种结构，一旦出现问题，势必造成停机检查或检修。在以上背景之下，我们经过暗访、咨询等形式针对国内电厂脱硫烟囱的防腐现状进行了了解，并重点对APC杂化聚合体脱硫烟囱防腐技术进行了考查，现将本次调研工作取得的成果汇报如下。
二、APC杂化聚合结构层防腐技术介绍
经过APC杂化聚合结构层防腐技术推广单位——大连顾德防腐工程有限公司的技术人员介绍和在生产现场的试验，现将APC杂化聚合结构层防腐技术介绍如下：
（一）技术来源
APC杂化聚合结构层是大连顾德防腐工程有限公司吸取美国聚合结构层材料（Polymer Coatings）技术,并与中国材料权威部门（中科院国家金属腐蚀控制工程技术研究中心）合作，研发的一种能满足当前国内烟囱防腐的新型GD-APC®杂化聚合结构层技术。该材料已经经过了中国玻璃钢质量检测中心、中国塑料质量检测中心的性能检测（检测报告见附件），且该材料已经过中国知识产权局的创造专利审查，进入通知书发文阶段，专利号为 10110089.9。
下图1、图2、图3、图4为该公司APC杂化聚合结构层防腐工艺示意图：

图1:高速烟区耐磨抗冲刷防腐APC杂化聚合结构层示意图

图2:烟囱主体及顶部APC杂化聚合结构层示意图

图3:烟道与烟囱连接部位APC杂化聚合结构层示意图

图4:牛腿伸缩缝APC杂化聚合结构层示意图
（二）技术特点和现场考证情况
1、强耐腐蚀性和柔韧性
APC杂化聚合材料是由不含羟基、酯基等薄弱基团，经过醚键连接的有机高分子化合物与无机材料杂化形成700多个交联环状立体空间结构材料。因此该材料具有很强的抗腐蚀特点和柔韧性。
现场有一酸罐内长期浸泡着APC杂化聚合材料样品，酸罐内存放着盐酸、硝酸和硫酸的混合液。
2、低吸水、高抗渗透性
采用致密的杂化交联和表面封孔，以及由非亲水性材料合成，因此该材料具有斥水性和抗渗透性，能够抵制酸液的渗透破坏。
我们在现场将水洒在材料面上，水自然形成水珠，具有明显的不相容特点。
3、强度高、抗冲刷
由于结构层内使用了玻璃纤维和碳纤维等材料，增强了结构强度和柔韧性。同时高分子有机材料的使用，使其具有钢化玻璃般的耐磨性。
我们对材料进行踩踏，使其来回弯曲，未发现任何破损之处。用刀具等利器试图从结合面处刨开，均未成功。说明该材料与钢基体有很强的粘结强度，自身具有很强柔韧性和硬度。
4、耐高温和抗温变
APC杂化聚合结构层的玻璃化温度高达200℃，在该温度下粘结强度仍能达10Mpa，这与醚键连接有关。耐200℃的高温和抗剧烈温变能满足不同温度环境下的安全使用。
APC杂化聚合结构层及其它材料的热膨胀系数：
结构材料
热膨胀系数（α1/℃-1）
备注
APC杂化聚合结构层
1.1×10-5

钢结构
1.0×10-5~1.2×10-5

砼结构
1.0×10-5~1.5×10-5

砖砌体
0.5×10-5~1.1×10-5

鳞片（胶泥）
2.0×10-5

在现场，我们使用电加热干燥炉加热至200℃多次，该材料没有出现软化现象，每次加热至200℃后马上取出又放入常温水中冷却，检查未发现碳钢基体与该材料的结合面有裂痕的迹象，并用刀具从结合层处用力切，未能切开。表面洒水，依然能够保持斥水的特点。经过该实验，说明该材料在极热极冷的环境下与钢基体具有相近的线性膨胀特点，具有在200℃的高温下保持性能不变的特点。
5、阻燃性好
该材料中含有硼和硅元素，使其具有很好的抗燃性。
在现场，我们使用打火机烧炙该材料，添加阻燃剂的材料，在烧烤约7秒后，该材料只能显现有火星，火机移开后，火星马上能够熄灭。对没有添加阻燃剂的材料，约4秒后出现火苗并开始燃烧，火机移开，火苗燃烧6秒后逐渐熄灭。
6、抗老化性高
该材料能够长期在酸汽及液的状态下保持性能不变，使用寿命可达25年以上。
7、整体性
该材料能够在钢结构、混凝土结构、砖砌体等上一次浇注成型，无接缝、无支撑。
8、施工和检修方便、可靠
施工是采用机械化一次喷铸，效率高，可常温固化。可进行局部检修，无搭接缝。
（三）权威机构检测
大连顾德防腐工程有限公司委托中国玻璃钢制品质量检测中心站和中国塑料制品质量检测中心站对APC杂化聚合结构材料进行了26项性能测试，部分试验报告见附件《性能试验报告复印件》。
（四）应用情况
根据大连顾德公司人员介绍，APC杂化聚合结构层的同类产品在美国沙索Ⅱ电厂、美国ELKRAFT电力系统公司等国外17家企业的脱硫烟囱与烟道上使用。在国内，当前在国华绥中发电厂、中电投抚顺热电有限公司（施家沟电厂）、辽电东方电厂有应用，类似产品在中石油抚顺石化有限公司洗涤剂厂、盘锦中际特种管材制造有限公司、沈阳鼓风机厂等8家石油化工企业有应用。下表为APC杂化聚合结构层及其同类产品在国内的部分应用业绩。
序号
应用企业
安装部位/应用环境
使用时间
备注
1
神华集团国华绥中发电厂
脱硫烟囱

已经经过高温烟气试验。
2
中电投抚顺热电有限公司（施家沟电厂）
脱硫净烟道

已投入使用。
3
辽电东方电厂
脱硫原烟道

已投入使用。
4
中石油抚顺石化有限公司洗涤剂厂
反应釜、管道、容器

5
盘锦中际特种管材制造有限公司
采油管，介质压力10MPa，温度120℃-180℃

6
沈阳鼓风机厂
密封环，应用于石化行业的风机上，介质温度150℃-200℃，有5%的强氧化性酸汽和水汽，含SO2、HS。

7
链花山钎具公司
矿山开采钎具，介质温度70℃-220℃，有高浓度氯离子、SO2酸汽和矿物质。

高振动、高应力工况
8
中海油燃料油公司
减压蒸馏装置，介质为高浓度油汽，温度80℃-200℃，含环烷酸、SO2等酸液与酸汽

强腐蚀介质
（五）对部分使用企业的咨询
我们先后到抚顺热电厂、绥中发电厂、盘锦中际特种管材制造有限公司向技术人员咨询APC防腐材料的使用情况，现将咨询的情况说明如下：
1、抚顺热电厂
抚顺热电厂（施家沟电厂）2台30万供热机组脱硫出口水平净烟道上使用了APC杂化聚合结构层防腐，据负责脱硫的技术人员讲解，使用已快半年，未发现任何问题。到生产现场查看，在1#机水平主烟道进入烟囱段的伸缩器法兰连接处有滴水现象，该处保温板已破损，地面上积有20cm左右的冰台，是由于烟道内部的水流出冰冻形成，冰台呈透明、无色状态，没有铁的腐蚀产物浑浊锈红颜色，说明烟道内部尚未发生腐蚀。
2、绥中发电厂
神华集团国华绥中发电厂#4机组为1000MW容量，脱硫为带旁路无GGH的海水脱硫工艺，烟囱为混凝土外筒套悬挂式双内钢筒。
据该公司工程部主任介绍，防腐层的施工质量也非常重要。该厂#1机组、#2机组、#3机组的烟囱均为发泡玻化砖粘附防腐层，由大连顾德施工安装。#1机组、#2机组已运行近2年，#3机组运行了1个多月，均未发生酸液渗流等腐蚀问题。签于大连顾德在烟囱施工中不盲目抢进度，对每人每天的施工量进行严格控制，并使用实时视频监控系统进行全过程监控，全部视频资料均可追溯，有效保证了施工质量和进度，获得业主、监理的好评,因此，经过国华集团专家的评审，电厂试用了大连顾德推荐的APC杂化聚合结构层防腐，对4#机烟囱水平主烟道入口至钢内筒的第一个膨胀节（约39米长）进行了APC杂化聚合结构层防腐。如果使用效果良好，将在集团公司内推广使用。根据该主任介绍，该段防腐当前已完成通烟气试验，试验后业主单位、监理单位进行了详细检查，确认高温烟气经过后APC防腐层外观完好，无表面缺陷。
3、盘锦中际特种管材制造有限公司
据该公司人员介绍，辽河油田油井中使用的输油管道防腐，都采用了从中科院购进APC杂化聚合体同类产品，设计寿命为 以上，当前已使用了3年多，未发现任何问题。该公司的高工王某还介绍说，APC的同类材料在石油系统上使用的环境更为恶劣，并说钛钢类材料不具备防腐的功能，她们以前在石化上用过，后经证明容易被腐蚀，根据经验，主要原因为特别不耐还原性的弱酸，而且在120℃以上高温时，对硫酸溶液和高氟离子溶液耐腐蚀性能降低。
三、带脱硫旁路的湿法脱硫工艺运行环境分析
当前的湿法脱硫工艺一般分为加GGH和不加GGH两种，不加GGH时“湿烟囱”腐蚀问题较明显，但加GGH时也存在烟气腐蚀问题。因烟气中残余的三氧化硫、二氧化硫、NOx和HF、HCL等在流经过程中遇冷凝结，在烟囱内壁结露成腐蚀性的酸液，同时湿烟气排放时大多数在排烟筒内形成正压，加剧了腐蚀渗透，对烟囱造成腐蚀性危害。烟囱的运行工况概述如下。
（一） 湿烟气工况
1、不加GGH时
不加GGH时，40℃～50℃的湿烟气在流经过程中，烟气当中的水蒸汽遇冷凝结，以及烟气携带的雾滴（烟气携带的雾滴量最大可达75mg/m3），流经烟囱内表面结露成凝滴和凝结酸液。凝结酸液沿筒壁流淌，其酸性较强，一般为pH1.5～pH3.0的混合酸液。但由于局部的浓缩以及正压环境，长期停留在烟道内的酸液，充分溶解了酸性气体，使其pH更低，完全能达到强酸状态。由于烟气温度的降低，与外界温差较小，烟气的自拔力下降，这样烟囱内就形成了正压运行环境，使得含酸的水溶液缓慢渗透到防腐材料内，破坏了防腐材料的理化性能的稳定性。这就是过去在没有安装脱硫设备或者脱硫设备有GGH时，采用泡沫玻璃砖防腐还能安全运行，一旦安装了脱硫设备不装GGH设备时，泡沫玻璃砖防腐问题突出的原因，当然也与泡沫玻璃砖防腐使用的材料，特别是安装质量有很大关系。
2、加GGH时
加GGH时，烟温一般在80℃左右，烟囱内壁一般有轻微结露，根据排放烟气成分等条件的不同，结露状况有一定变化。经GGH加热升温后烟气中大部分冷凝物蒸发，而小部分的侵蚀性冷凝物保留了下来；这部分冷凝物的硫酸含量非常高，80℃左右的温度与高硫酸含量相结合，结果是冷凝液析出量少而侵蚀性强。据资料，经过脱硫装置的气体中主要物质SO3的露点温度为150℃左右，这表明烟气在与烟囱内壁接触时极易结露，加GGH后虽然明显减少了酸液的析出量，但依然不能避免烟囱的腐蚀。
（二） 干烟气工况（走旁路工况）
未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在120℃～160℃左右。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气中酸性气体对烟囱内壁材料仅产生气态腐蚀，腐蚀相当轻微，但对烟囱的防腐层产生明显的温度场突变，适成较大的热应力与热应变。
（三） 混合工况
两炉（或多炉）共用排烟筒时，有一个炉排放干烟气，使进入烟囱的混合烟气温度分布不均匀，处于半湿状态，结露液酸性较强、浓度高，温度又较烟气中水气的饱和温度高，腐蚀性更强。
（四） 过渡工况（或突变工况）
脱硫运行中旁路挡板开启、关闭时，排放烟气温度由低到高发生突变或者由高到低发生突变。
（五） 事故工况
在锅炉空气预热器事故等短时异常状态下，烟温在250℃左右，持续时间较短（约2-3分钟）。

四、我公司烟囱设计状况
水洞沟电厂脱硫烟囱防腐设计情况表
序号
项 目
填写内容
2
烟囱的结构形式
2.1
烟囱设计主要参数
基本风压
50年一遇基本风压370Pa
抗震设防烈℃
7℃
建筑场地土类别
II类
2.2
烟囱高度
210m
2.3
烟囱内筒的直径
9.6m
2.4
烟囱数量
1
内筒材料
2.5
烟囱结构形式
□单筒式 ■套筒式 □多管式
Q235B
2.6
每根烟囱对应的几台锅炉
2台
3
烟气的运行工况和烟囱防腐材料选择
3.1
烟气主要参数指标

项目
单位
设计煤种
煤质含硫量
%
1.2
FGD入口烟气量(标态湿烟气)
Nm3/s
713.15
FGD入口烟气量(标态干烟气)
Nm3/s
658.06
烟囱入口烟气量(标态湿烟气)
Nm3/s
747.36
FGD入口SO2浓度(干烟气)
mg/Nm3
3027
FGD入口SO3浓度(干烟气)
mg/Nm3
50
FGD出口SO2浓度(干烟气)
mg/Nm3
151
电除尘器入口烟气温度
℃
130
FGD工艺设计温度
℃
120
FGD最大温度(正常运行)
℃
160
FGD最大温度(温度波动)
℃
180
FGD入口设计温度
℃
120
FGD出口烟气温度
℃
50.4
烟囱入口温度
℃
50
烟囱出口温度
℃
40

烟囱内最高温度（直接走旁路时）
160℃

此温度持续的时间
0.5h
3.2
GGH
没有设置
3.3
脱硫塔出口烟气酸露点温度
80℃
3.4
烟囱内烟气流速
20.66m/s
3.5
烟囱每日集液量
360T
3.6
脱硫塔到烟囱入口的烟道长度
20m
3.7
其它影响腐蚀的因素和数值
低温烟气中含有酸性液体
3.8
影响磨蚀的因素和数值
低温烟气
3.9
烟囱内压力参数
0-50Pa
3.10
其它

3.11
设计防腐蚀材料选择
□钛合金 □镍基合金 □防腐涂料 □玻璃鳞片 ■发泡玻璃砖 □耐酸砖
□其它（ ）
3.12
防腐蚀方案的设计寿命
在定期维护的条件设计使用50年
3.13
防腐蚀设计特点
1、钢内筒和钢内烟道内侧面均采用贴置一层泡沫防腐隔热玻璃砖方案。
2、玻璃砖厚50毫米,由与之配套的粘胶膜粘贴在钢内筒和钢内烟道内侧壁上,各层玻璃砖的接缝错位布置,砖缝及施工粘贴时的基层处理和涂刷要求按玻璃砖的产品使用说明书执行。
3、内衬玻璃砖考虑抗温度高低变化引起的炸裂和抗烟气气流冲刷性能,具体的技术要求是：密度≤0.35g/cm3,线性膨胀系数≤6.5×10-6/℃,导热系数≤0.084W/Mk(38℃);0.15W/Mk(204℃)，抗压强度≥1380KPa,抗折强度≥621KPa，吸湿0.2(限于表面潮湿),最高使用温度≥104℃。
4、胶粘剂的技术要求：弹性（14天时）350%，粘接强度≥0.93MPa；剪切强度≥0.54MPa，拉伸强度≥1.0MPa，运行中硬化（抗老化）35～40年
5、玻璃砖底漆的技术要求：≥粘稠度50（钢基表面），最高使用温度104℃。
3.14
防腐蚀材料供应商
国内品牌供应商
3.15
防腐材料单件(元/平米)
800(预算值)
3.16
防腐蚀方案施工单位
待定
3.17
防腐蚀材料主要技术指标
1、玻璃砖：密度≤0.35g/cm3,线性膨胀系数≤6.5×10-6/℃,导热系数≤0.084W/Mk(38℃);0.15W/Mk(204℃)，抗压强度≥1380KPa,抗折强度≥621KPa，吸湿0.2(限于表面潮湿),最高使用温度≥104℃。
2、胶粘剂：弹性（14天时）350%，粘接强度≥0.93MPa；剪切强度≥0.54MPa，拉伸强度≥1.0MPa，运行中硬化（抗老化）35～40年
3、玻璃砖底漆：≥粘稠度50（钢基表面），最高使用温度104℃。
4
防腐蚀方案的一次性工程造价：预算额938万元，包括保温和油漆费用。

五、砖砌类烟囱防腐存在问题分析
华能大连电厂采用海水脱硫工艺，烟囱为传统的单筒钢筋混凝土结构，烟囱防腐采用了发泡玻璃砖粘附工艺，但投入运行后仅2个月即发生了烟囱腐蚀问题，已进行了1次停机抢修。当前该厂正进行第二次改造性抢修，预计抢修面积达3000米2，抢修工期约50天。
现在全国类似华能大连电厂烟囱砖砌类防腐问题的电厂已出现了很多家，经过多方了解，归咎其原因有以下方面：
1．泡沫玻璃砖、泡沫玻化砖不适用于湿烟囱防腐，这是产生问题的根本原因。正压运行的湿烟囱使泡沫玻璃砖、泡沫玻化砖具有较高的吸水率，这样渗透到粘结层的酸液加剧了粘接剂的老化速度，并进一步破坏了粘结层基体，使其粘结强度降低，造成砖体脱落。而且由于砖体吸水，造成自重加大，也增加了脱落的可能性。
2．泡沫玻璃砖、泡沫玻化砖等砖体及其粘结剂质量良莠不齐。从吸水率指标看，玻璃砖吸水率不高，但我们将口碑较好的国产振申砖放入水中，不到1小时，自重明显增加，而且砖的强度不够，用手一划或掰，均出现划痕和断裂。进口宾高德德砖也存在类似问题。在实际应用中，泡沫玻璃砖已出现开裂、脱落等情况。据分析，开裂是由于极冷极热时，热胀冷缩所致。
3．施工质量要求高，质量把关难度大。许多电厂发现烟囱防腐出现质量问题后，都或多或少将原因归咎到施工单位，这是由于砖砌体施工工艺决定的。上万平米的涂胶面积和数不清的砖缝，均需要均匀、严密、一丝不苟的去施工，任何一条砖缝未填胶或胶的密实度不足，都会埋下整片烟囱防腐被破坏的隐患，这就叫“千里之堤，毁于蚁穴”。
六、钛板防腐存在问题分析
福建后石电厂钛板防腐的烟囱出现了腐蚀穿孔问题，华润集团最早采用钛板防腐的电厂也出现了点蚀问题。以上出现问题的部位主要在焊缝处和划痕处。现将金属钛的化合反应介绍如下：
◇ HF和氟化物
　　氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4， 反应式为（1）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强溶剂。即使是浓度为1%的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应，见式（2）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0千卡 （1）
2Ti＋6HF＝2TiF3＋3H2 （2）
　　◇ HCl和氯化物
　　氯化氢气体能腐蚀金属钛，干燥的氯化氢在>300℃时与钛反应生成TiCl4，见 式(3)；浓度<5%的盐酸 在室温下不与钛反应，20%的盐酸在常温下与钛发生反应生成紫色的TiCl3，见式(4)；当温度升高时，即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物，如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和NH4离子及其水溶液，都不与钛发生反应，钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。
Ti＋4HCl＝TiCl4＋2H2＋94.75千卡 (3)
2Ti＋6HCl＝TiCl3＋3H2 (4)
　　◇ 硫酸和硫化氢
　　钛与5%的硫酸与钛有明显的反应，在常温下，约40%的硫酸对钛的腐蚀速度最快，当浓度大于40%，达到60%时腐蚀速度反而变慢，80%又达到最快。加热的稀酸或50%的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛，见式（5）、（6），加热的浓硫酸可被钛还原，生成SO2，见式（7）。常温下钛与硫化氢反应，在其表面生成一层保护膜，可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下，硫化氢与钛反应析出氢，见式（8），粉末钛在600℃开始与硫化氢反应生成钛的硫化物，在900℃时反应产物主要为TiS，1200℃时为Ti2S3。
Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 (5)
2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3H2 (6)
2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O＋202千卡 (7)
Ti＋H2S＝TiS＋H2＋70千卡 (8)
◇ 硝酸和王水
致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜，可是表面粗糙，特别是海绵钛或粉末钛，可与次、热稀硝酸发生反应，见式（9）、（10），高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应，见式（11）；常温下，钛不与王水反应。温度高时，钛可与王水反应生成TiCl2。
3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO (9)
3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO (10)
　　Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O (11)
　　综上所述，钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，可是，粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在，显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们能够使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行，因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。
　　◇金属钛的化学性质
　　金属钛在高温环境中的还原能力极强，能与氧、碳、氮以及其它许多元素化合，还能从部分金属氧化物（比如氧化铝）中夺取氧。常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜，这层氧化膜常温下不与绝大多数强酸、强碱反应，包括酸中之王——王水。它只与氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸反应，因此钛体现了抗腐蚀性。
从以上钛金属的理化性能能够看出，钛金属的抗腐蚀性是有条件的，与接触介质的化学成分、温度以及自身氧化生成的抗腐蚀钝化膜的致密性和钛板的纯度都有关系。
在美国电力研究院_EPRI_湿烟囱设计导则中，推荐使用钛板，钛板防腐在美国电厂使用的好，不一定在中国就能万无一失。美国的发电厂烟囱所处烟气环境与中国电厂不完全一样，美国电厂钛板防腐安装质量与中国肯定也有区别。
据化学工业非金属材料和设备质量监督检验中心负责人介绍，华能集团将国产的富泰品牌钛板样品送至该机构进行防腐性能检测，结果表明钛板仍存在明显的腐蚀问题，并不适用于高含硫煤种、石灰石-石膏湿法脱硫烟囱的湿烟气工况，而我公司的脱硫设计煤种含硫率在1.2％，在配煤不均的情况下，原煤的含硫率可达2.5％，烟气的腐蚀工况会更恶劣，不适宜应用钛板防腐。
七、几种方案的技术经济对比
火电厂脱硫烟囱防腐设计方案技术经济对比表
序号
烟囱防腐材料
钛钢板
泡沫玻璃砖
APC杂化聚合结构层
1
防腐蚀方案的设计寿命
设计使用50年
在定期维护的条件下设计要求使用50年
设计使用50年
2
防腐蚀设计
特点
1、一般有两种方案：现场挂贴与爆炸复合。
2、现场挂贴时，钛板与碳钢没有焊接联接，但首先要在钛板端部做一个碳钢压条。压条加工有压接和铆接等方法。钛板与碳钢之间有空隙。
据查，台塑福建省漳州后石电厂采用日本钛板，到美国压接后，才运到现场安装。
3、爆炸复合时，钛板先在制造厂与碳钢完成爆炸复合。再到现场进行复合板的焊接安装。焊接时钛板必须与碳钢分别焊接，严禁一次熔融焊接，否则焊缝处容易腐蚀。
1、钢内筒和钢内烟道内侧面均采用贴置一层泡沫防腐隔热玻璃砖方案。
2、玻璃砖厚50毫米,由与之配套的粘胶膜粘贴在钢内筒和钢内烟道内侧壁上,各层玻璃砖的接缝错位布置,砖缝及施工粘贴时的基层处理和涂刷要求按玻璃砖的产品使用说明书执行。
3、内衬玻璃砖考虑抗温度高低变化引起的炸裂和抗烟气气流冲刷性能,具体的技术要求是：密度≤0.35g/cm3,线性膨胀系数≤6.5×10-6/℃,导热系数≤0.084W/Mk(38℃);
0.15W/Mk(204℃)，抗压强度≥1380KPa,抗折强度≥621KPa，吸湿0.2(限于表面潮湿),最高使用温度≥104℃。
1、钢内筒和钢内烟道内侧面整体喷铸APC杂化聚合结构层。
2、APC杂化聚合结构层厚3毫米,分为底层、杂化聚合层、面层（或耐磨层+面层），采用机械化整体喷铸工艺。
3、密度=1.23g/cm3、线性膨胀系数≤1.1×10-5/℃,剥离强度（与钢）≥10.6MPa,压缩强度≥41.6MPa,层间剪切强度≥8.57MPa吸湿0.0023,最高使用温度200℃、热变形温度≥200℃、邵氏硬度≥76、水蒸汽渗透系数≥3.4×10-15g.cm/(cm2.s.Pa)
。
3
防腐材料单价(元/平米)
3000(按1.5mm厚复合钛板计)
800
1600
4
防腐方案的一次性工程造价（万元）
2280
938
1216
5
首次维修时间
120个月后
22个月后
120个月后
6
首次维修费用
（万元）
45.6
304
免费维修
7
维修工期
20天
45天
10天
8
维修频率
5年
0.92年
5年
9
维修对机组的影响
机组必须双停,在按非计划停机时每天少发电量2640万KWh。
按0.35元/度计,每天损失924万元,发电量累计损失1.848亿元。
机组必须双停,在非计划停机时每天少发电量2640万KWh。
按0.35元/度计,每天损失924万元,发电量累计损失4.158亿元。
机组必须双停,在非计划停机时每天少发电量2640万KWh。
按0.35元/度计,每天损失924万元,发电量累计损失0.924亿元。
10
施工条件
机组双停,烟囱冲洗后烘干通风。
机组双停,烟囱烘干通风,温度32摄氏度左右。
机组双停,烟囱通风。
11
检修难易度
钛钢板局部更换或修补，工艺难度较大。
发泡玻璃砖清理、更换、砌筑量大，工作量大。
检查防腐面，如有性状变化处、磨损减薄处需进行局部修补，检查需工期4天，局部修补施工需4天。
12
总的评价
费用昂贵,可靠性高,工期长,仅用于钢内筒，且需同步设计、制造。
费用低廉,可靠性差,工期长,工艺适应性广。
费用适中,可靠性高,工期适中,工艺适应性广。

八、调研总结及建议
经过本次针对APC杂化聚合体防腐性能调研，我们获得以下认识：
1、 带旁路的湿法脱硫机组烟囱已经不再是排烟装置了，电厂应把它定位于一座“化工反应釜”来对待。
2、 带旁路的湿法脱硫机组烟囱防腐技术方案的选择标准：
A、 防腐界面应为完整的一体，不存在酸液侵蚀的施工漏洞；
B、 防腐层与基体应保持线型膨胀的一致性；
C、 防腐材料具有吸水率低、强度高、耐磨性好的特点；
D、 防腐材料与基体的粘结强度高；
E、 防腐材料的抗老化性能要好；
F、 防腐材料应适应极热和极冷的剧烈变化；
G、 防腐材料应对任何可能存在的烟气腐蚀成份具有抗腐蚀性；
H、 施工工艺成熟简单，可能存在的人为质量问题可能性小。
3、 砖砌体类防腐工艺施工质量难以把握，防腐材料不适合湿法脱硫烟囱使用，难以保证20年以上的使用寿命。
4、 钛板材料对烟气腐蚀介质的抗腐蚀性有一定的条件限制，并对施工质量要求高，不是“本质安全”的防腐方案。
根据对APC杂化聚合体防腐层的调研，和对两种主流防腐技术方案的了解，按照湿法脱硫烟囱防腐技术方案的选择要求，建议我厂一期工程烟囱采用APC杂化聚合体防腐层施工技术方案。

调研人：修立杰 汤自强
二〇一〇年三月四日

【附件】
1、部分电厂脱硫烟囱图片
2、西北电力设计院提供的火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会材料：《火力发电厂新建工程湿法脱硫烟囱防腐防渗方案设计建议》
3、中国科学院国家金属腐蚀控制工程技术研究中心提供的研究成果：《APC杂化聚合结构材料的引进与创新应用研究》
4、大唐集团一部分电厂的《火电厂脱硫烟囱防腐情况调查表》
5、《华能上海石洞口第二电厂#2烟囱钢内筒水平烟道入口处局部腐蚀及修复情况》
6、华能国际电力股份公司关于《脱硫烟囱建设及防腐蚀技术规定》审议稿
7、国家塑料制品质量监督检验中心关于GD-APC01杂化聚合结构层的检测报告
8、国家玻璃钢制品质量监督检验中心关于GD-APC01杂化聚合结构层的检验报告（两份）