电厂烟气脱硫浆液管道设计总结资料

第一篇：电厂烟气脱硫浆液管道设计总结资料

电厂烟气脱硫浆液管道设计总结

[摘要] 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺在国内外已经非常成熟，同时国内也涌现了很多脱硫总包公司及专业脱硫设计公司。浆液（石灰石浆液和石膏浆液）管道设计工作量在湿法烟气脱硫工艺设计中至少占60%的比例，重要性不言而喻。浆液管道与火电厂一般汽水管道的设计有很大的区别。浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点，在管道选材及布置设计时既要满足一般流体管道设计的各种规范及通用要求，同时更要考虑到浆液管道在流程设计、布置设计、选材、流速计算、坡度设计、阀门及管件选型、支吊架选型等方面的特殊性。

[关键词] 浆液管道；介质特点；设计；技巧前言

目前国内使用十分成熟的石灰石-石膏湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、适应煤种广、脱硫剂价格便宜且采购方便、技术成熟可靠及装置运行稳定等特点，该湿法工艺适用于不同类型、不同规格的火电厂锅炉及其它燃煤锅炉，也是目前国内外应用最广泛的脱硫工艺（占所有脱硫工艺的80%左右）。湿法工艺涉及到的管道主要分为以下几类：烟道、浆液管道、汽水管道、空气管道。其中的浆液管道是以往电力工程设计中所没有的，它是水和固体颗粒物两种介质流的管道，它具有普通流体管道几乎所有特性，同时又具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等普通流体管道所没有的特点，特别是在管道启动、运行、停止等状态时，如果设计得不合理，就会造成沉积甚至堵塞。正是由于后面的几个特征决定了浆液管道在设计时与普通流体管道的巨大区别。浆液管道介质特点

湿法烟气脱硫浆液管道，具有普通流体管道几乎所有特性，同时由于浆液管道内介质为石灰石粉或石膏粉等细小颗粒同水的混合物，并夹杂着部分氯离子（20000ppm以内）和重金属离子，使得浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点。2.1 磨损性

浆液的磨损性是指浆液中固体颗粒（特别是硅酸盐类）对被磨损材料的撞击及破坏。湿法烟气脱硫浆液介质主要由石灰石（CaCO3）颗粒（含有少量SiO2）、石膏（CaSO4•2H2O）颗粒和水组成，表3-1为北高峰电力工程设计公司设计的某电厂2×300MW机组烟气脱硫工程中部分浆液的成分：

从表2-1可以看出，浆液的含固量一般为4.0%~50%。石灰石浆液颗粒直径取决于石灰石粉的目数，按照低标准250目的要求衡量，则石灰石浆液颗粒的直径一般小于60μm，而石膏颗粒粒径也大多小于100μm。在较高的流速(3m/s以上)时，这些颗粒会对管道内壁产生严重的磨损或冲蚀。2.2 腐蚀性

因浆液具有弱酸性，并且还夹杂着部分氯离子和氟离子，这些物质会与碳钢管壁发生化学反应而使钢管腐蚀，直至烂穿，影响脱硫装置的使用寿命。主要反应式为：

4Fe＋SO42-＋4H2O = FeS＋3Fe(OH)2＋2OH-

另外，Cl-比氧更容易吸附在金属表面，并把氧排挤掉，从而使金属的钝化状态遭到局部破坏而发生孔蚀，某些不锈钢材料也难以避免。浆液对金属管的腐蚀形式有：点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀、电化腐蚀等等。

防止腐蚀的最佳方法是阻止浆液与金属面接触，如衬胶（目前应用较广泛的为丁基橡胶）或衬塑。2.3 易堵塞性

湿法烟气脱硫浆液管道为两相流。两相流的特点是流速一定要控制在合适的范围之内。流速高了易产生磨损并大大增加管道阻力，而流速低了则会产生沉积，缩小管道的流通面，直至堵塞整根管道。浆液管道的易堵塞还表现在沉积物长期不清理会导致硬化结块，最终整根管道报废。

对于含有弱碱性（含Ca2-）的管道还有容易结垢的特点，不管流速如何，长期运行均会导致管道结垢堵塞。这也是湿法烟气脱硫吸收塔浆液PH保持5~6（弱酸性）的重要因素之一。浆液管道的设计

针对湿法烟气脱硫浆液管道的介质特点，在设计浆液管道时既要满足普通低压流体管道设计的规定及要求，同时又要考虑到浆液管道的特殊性。下面从浆液管道设计时的一般要求、管道选材、管径计算、坡度要求、管廊布置、阀门选型及布置、支吊架布置等几个方面介绍： 3.1 一般要求

浆液管道流程设计时的一般要求：应充分注意采用先进技术，合理利用装置内的能量，妥善地处理废气和废液（由于脱硫废水中可溶性盐类和氯离子含量非常高，对再利用用户的系统材质和产品会造成不良影响，所以脱硫废水最好用作锅炉捞渣、冲灰、冲渣的补充水或煤场洒水等）；必须满足正常生产、开停工、安全和事故处理的要求，并应考虑维修要求和一定的操作灵活性；管道进出装置处应设置切断阀；装置因事故或定期停工要进行大修时，应有将装置内物料全部排出至事故浆罐的措施。

浆液管道布置设计时的一般要求：应符合工艺设计要求；尽量布置成“步步高”或“步步低”，以避免液袋或“盲肠”，否则需要设置导淋点，或至少通过人工清除；先难后易，如先布置重要的、大管径的、浆液的管道，后布置细小的、次要的、轻的管道；管道布置应整齐有序，横平竖直，成组成排，便于支撑；纵向与横向的标高应错开，一般在改变方向的同时改变标高；管道最好架空或地上敷设，浆液管一般不允许地沟敷设或直埋；不妨碍设备、机泵、仪表和阀门的操作及维修；满足流量计、密度计及PH计等对管道的特殊要求；变径管件应紧靠需要变径的位置，以节约管材；管道应妥善支撑；人通行处管底标高不宜小于2.2m，车通行处管底标高不宜小于4.5m；并排布置管道法兰外缘之间的净距不宜小于25mm（无法兰管道为50mm），或保温层之间的净距不宜小于50mm；穿楼板时予留孔应设挡水沿，孔径应满足法兰进出；无压流管道孔板应布置在立管上，以利于排净；法兰的位置设置要满足安装螺栓的操作空间；管道一般应设坡度（坡度要求后面会详细展开说明）；浆液管道应远离电气设备及电缆桥架，无法避免的则管道尽量在下面走，以防止滴液腐蚀电气设备；泵吸入段应留有有效的气蚀余量，一般至少为泵所需气蚀余量的1.2倍，泵吸入段应尽量短而直，泵入口的大小头应尽量靠近浆液泵。3.2 管道选材

目前，国内浆液管道一般采用的材料有：衬胶碳钢管（RL）、衬塑碳钢管（PL）、玻璃钢管（FRP）、聚丙烯（PPR、PPH）管、不锈钢（304、316）管等。

衬胶碳钢管（RL）以普通碳钢管（Q235-A）或优质钢管（20#）作为钢架材料，以橡胶（一般是丁基橡胶）作为衬里层，将金属特性和橡胶特性合二为一。衬胶碳钢管具有耐磨、抗渗防腐、耐热（120℃）等性能，管与管之间采用法兰连接。碳钢衬胶管是目前应用最广泛的烟气脱硫浆液管道。碳钢衬胶要彻底，不仅要对所有管道内壁进行衬胶，还要对所有可能接触浆液的部件如法兰面（衬胶要覆盖法兰面而无需垫片）、管内件、阀门、浆液泵等进行衬胶。否则，只要有一处被腐蚀，烂点就会蔓延，直至影响整个部件。目前，我国国内的衬胶管道厂家也比较多，如：济南长虹、靖江王子、郑州力威、杭州顺豪等。

衬塑钢管（PL）是普通碳钢管或优质钢管内衬塑料而成的管材。衬塑钢管（PL）分钢衬聚丙烯（PP）、钢衬聚乙烯（PE）、钢衬聚氯乙烯（PVC）、钢衬聚四氟乙烯（PTFE）等几种，管与管之间也采用法兰连接。由于价格比衬胶钢管贵，在烟气脱硫工程中衬塑钢管（PL）一般只用在细小口径的浆液管中。

玻璃钢管（FRP）是一种由基体材料和增强材料两个基本组分并添加各种辅助剂而制成的复合材料。常用的基体为各种树脂，常用的增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、有机纤维等。玻璃钢管（FRP）具有耐腐蚀性、耐热性、耐磨性、重量轻等特点。玻璃钢管道的接头方式有多种，主要包括：承插胶接、平端对接、法兰连接等，公称压力从常压至4.0MPa不等，温度范围为-40～l00℃。缺点是相比金属管强度低、刚性差，长期受紫外线照射易老化，在湿法烟气脱硫工程少部分会采用，如喷淋管、氧化空气管等。

聚丙烯（PPR、PPH）管是采用无规共聚聚丙烯经挤出而成的管材（注塑成为管件），是欧洲90年代初开发应用的新型塑料管道产品。PPR（PPH）管除了具有一般塑料管重量轻、耐腐蚀、不易结垢等特性外，还有较好的耐热性，PPR（PPH）管的最高工作温度可达95℃。PPR（PPH）管材、管件可采用热熔和电熔连接，安装方便。PPR（PPH）管的缺点是相比金属管强度低、刚性差，5℃以下存在一定低温脆性，PPR（PPH）管长期受紫外线照射易老化降解；另外，PPR（PPH）管的线膨胀系数较大(0.15mm/m℃)，在布置设计时要有吸收热膨胀的措施。少数湿法脱硫工程采用PPR（PPH）管作浆液管道，主要还是看中它的价格便宜、安装方便。如北高峰电力设计公司设计的某电厂1×320MW燃煤机组烟气脱硫工程就采用了PPH管作室内浆液管道。

不锈钢（304、316）管具有防腐、耐热、强度高及美观等性能，缺点是价格高，并且碰到氯离子时也会生锈。不锈钢（304、316）管一般用在细小而无法衬胶的浆液管道中，如DN10~DN40等。3.3 管径计算

管道的设计应满足工艺对管道的要求，其流通能力应按正常生产条件下介质的最大流量考虑，其最大压力降应不超过工艺允许值，其流速应位于根据介质的特性所确定的安全流速范围内。

在以往普通流体管道（碳钢管）设计中，介质流速一般是0.6~4.0m/s，蒸汽流速最高可达90 m/s。而浆液两相流管道的流速有特殊的要求（防磨、防沉积、防振动）：带压浆液管道流速宜选择在1.2-3.0m/s范围内，自流管道流速宜不超过1.2m/s。这样，初选管径可由下式求得：

di=18.8(qv/u)0.5

di——管内径，mm；

qv——体积流量，m3/h；

u——浆液流速，m/s。

由计算所得的di并按照典规或其它规范来选定公称直径DN。因为是低压流体，公称压力一般选为PN1.0或PN0.6（仅针对大管径，如DN≥400mm）。根据选定的DN再来计算管道压力降是否满足工艺要求，见下式：

ΔP=ΔPm＋ΔPj＋ΔPh

ΔP——管道总压降，KPa；

ΔPm——管道摩擦阻力，KPa；

ΔPj——管道局部阻力，KPa；

ΔPh——浆液水平高差阻力降，KPa

其中ΔPm、ΔPj和ΔPh的计算公式如下：

ΔPm=λLρu2/（2di）

ΔPj=Σξρu2/2000

ΔPh=ρgh/1000

λ——管道摩擦系数，无量纲；

L——直管长度，m；

ρ——浆液密度，Kg/m3；

Σξ——局部阻力系数（包括弯头、三通、阀门、孔板、膨胀节及设备进出口等）之和，无量纲；

h——浆液水平高差，m；

g——重力加速度，9.8m/s2；

如计算所得的管道压力降ΔP太大，超过了工艺系统所能承受的范围，则必须增大管径或缩小抬升高度以降低阻力（有些场合，管道浆液落差是作为势能处理的，则落差越高越有利）。3.4 坡度要求

泵管线（带压）系统中管线坡度推荐按以下规定执行：

对于小于30％含固量的浆液管，坡度为50mm/m；

对于30～50％含固量的浆液管，坡度为100mm/m；

对于大于50％含固量的浆液管，坡度为200mm/m。

重力流（无压）管线坡度推荐按以下规定执行：

对于小于10％含固量的浆液管，坡度为50mm/m；

对于10～30％含固量的浆液管，坡度为100mm/m；

对于30～50％含固量的浆液管，坡度为200mm/m；

对于大于50％含固量的浆液管，坡度为300mm/m。

一般管道坡度均由高处一路向下坡至最底点，以利于浆液排空。

对于较长距离管线输送（如综合管廊等），考虑到布置困难，在设置管道冲洗和人工清理（如导淋）的条件下可以降低坡度要求，如2~3‰等。3.5 管廊布置

确定管廊基本方案的因素很多：首先是吸收塔及公用系统所处的位置，一般情况下管廊由公用系统出发，到吸收塔结束；其次是管廊周围的地形地貌，如厂区道路、周围建构筑物的位置、厂区地平面的坡向及电厂原有管廊的布置等等。

管廊的布置原则以能联系尽量多的设备（或箱罐）为宜，并且布置时管廊尽量地短而直。一般情况下，管廊平行或垂直于马路，管廊土建立柱的外缘离道路边至少1米。管廊一般由L形、T形、U形和π形等组成。

管廊的宽度主要由管道的数量及管径大小确定，并考虑一定的予留宽度（20~25%），管廊布置还要给电缆桥架予留位置，管廊的宽度一般不超过3m；场地不够时，管廊可以考虑多层布置，如双层或3层布置；管廊一般在首尾段管道密度减少，必要时可以减少首尾段管廊的宽度或层数；管廊的柱距是由敷设在其上的管道因垂直荷载所产生的弯曲应力和挠度决定的，通常为5~7m，特殊情况（如跨马路）则可设置挑架以减少跨距；管廊最底层管道在人通行处管底标高不宜小于2.2m，车通行处管底标高不宜小于4.5m；管廊的坡度要求一般选为2~3‰，特殊情况可不设坡度，但浆液管道必须设置冲洗水；对于双层管廊，上下层之间的距离一般为500~1200mm，上下层高差主要取决于管道直径、支架形式（如直接用抱箍固定在横梁上并统一坡向则可以大大缩小两层间的高差）及管道坡度；管架可以就地利用现有建构筑物，如建筑物的立柱、横梁、烟道支架等。

对于多层管廊，通常气体管道、热的管道布置在上层，浆液管道、粗重的管道布置在下层，电缆一般布置在最上层，尽量做到条理清楚并且增加管廊的稳定性；管廊在T形交叉处或设备进出处通常布置有较多的阀门，应设置操作平台，平台宜位于管道的上方；当泵布置在管廊下方时，管廊的下层应留有供管道穿越所需的空隙。3.6 阀门选型及布置

阀门的主要功能是接通或截断流体通路、调节和节流、调节压力及释放过剩压力和防止倒流等。

蝶阀具有尺寸小、重量轻及开闭迅速的特点，并有一定的调节功能。由于蝶阀阀板的运动带有擦拭性，故大多数蝶阀可用于带悬浮固体颗粒的介质，用在浆液管道中的蝶阀有衬胶蝶阀和合金钢蝶阀等。蝶阀的结构长度和总体高度较小，开启和关闭速度快，在完全开启时，具有较小的流体阻力，比较适用脱硫浆液（低压流体）系统。按连接型式蝶阀可分为法兰连接和对夹式连接。另外，蝶阀密封性较差，使用压力和工作温度范围小，有些要求严格的场合不推荐使用蝶阀。

隔膜阀（在浆液系统中最好使用直通型阀门）是阀体内装有能产生挠性的橡胶或塑料制成的隔膜作为关闭件，并把阀体内腔与阀盖内膜隔开的一种阀门。隔膜阀具有密封性好、流阻小及价格比较低等优点，但隔膜阀机械寿命较短。隔膜阀能使用于有腐蚀性的、含硬质悬浮物的介质，且可以安装在浆液管道的任何位置。

球阀是近年来被广泛采用的阀门，它具有流体阻力小、结构简单、密封可靠、适用范围广、操作灵活等优点。同时，球阀在全开全闭时，球体和密封圈的密封面与介质隔离，高速通过阀门的介质不会浸蚀密封面，增加了球阀的使用寿命。球阀可以使用在浆液管道中。

在石膏排出去一级旋流器进料管道上及石灰石浆液进吸收塔管道上还要用到电动调节阀，该调节阀必须有防腐功能。

止回阀仅用在水和空气管道中，止回阀不应使用在浆液系统中。

北高峰电力设计公司在给洛阳伊川龙泉坑口自备发电有限公司2×300MW机组烟气脱硫工程及安徽安庆皖江发电有限责任公司2×300MW机组烟气脱硫项目设计中所有接触浆液的管道基本上选用隔膜阀和蝶阀两种阀门。

冲洗和排放的阀门和浆液环路的给料/隔离的阀门应尽可能靠近主管道以避免堵塞；一般情况下，在人难以操作到的地方或经常要使用的阀门最好采用电动或气动执行机构；所有阀门的安装位置均应便于操作、维护和检修，安装位置过高的阀门应设置操作平台；阀门相邻布置时，手轮间的净距不宜小于100mm；对于水平布置的阀门，执行机构及阀杆不应低于水平管道，阀门的阀杆不应朝下；立管上阀门手轮的安装高度宜为1.2~1.5m；蝶阀在安装时，阀瓣要停在关闭的位置上，并应注意使阀板下部在阀门在开启时朝介质流动方向旋转。3.7 支吊架布置

一般认为，一次应力的大小是衡量管系能否稳定安全运行的标准之一。一次应力是由管道内压和持续外载（包括自重）作用产生的应力，一次应力过大，则管系可能会被破坏。管道应力和支架承受荷载的大小可以通过设置支架加以调整，支吊架的设置对管系一次应力的大小有着直接的关系。二次应力是由管系热变形和其它位移受约束而引起的，也就是二次应力是由固定支架及限位支架引起的，由于浆液管道均为常温（40℃~50℃）管道，浆液管道二次应力一般不予考虑。浆液管道中常用的支架形式有：固定支架、滑动支架、导向支架、刚性吊架及限位支架五种。

浆液管道支吊架选用原则：按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、是否保温、管道的材质等条件选用合适的支吊架；为便于成批生产，设计时应尽量选用标准管卡、管托和管吊；浆液管道因禁止焊接的要求，与管道直接接触面一般使用卡箍（焊接型支架必须先焊接再返厂内衬胶）；当管道底部与支撑面有高差时一般用钢管加钢板垫高；当管道在支承点处不得有位移时，应选用固定支架；当2根以上管道并排布置时，推荐共用横旦并各自用卡箍固定。

综合管架在管道有坡度时，一般土建支架仍就统一标高，以利于土建设计及土建施工，在管道安装时利用钢管加钢板垫高的方法设置坡度；也可以采用在土建立柱侧予埋钢板，在管道安装时现场设置槽钢横旦，所有管道直接搁在横旦上并用卡箍固定。北高峰电力设计公司在安徽安庆皖江发电有限责任公司2×300MW机组烟气脱硫项目设计中的管廊就是采用后面的方法，它的好处是管廊整齐美观、节省支吊架材料、管道层与层之间的高差小，缺点是管道有很多液袋，需增设很多导淋。

浆液管道支吊架布点原则：首先要满足管道最大允许跨距的要求；在有集中载荷时，支点要尽量靠近集中载荷，以减少偏心荷载和弯曲应力；在敏感设备（泵、膨胀节等）附近，应设置支架以防止管道荷载作用于设备；尽可能利用现有建构筑物的梁柱作为生根点。

支架跨距应根据管径大小及流体密度按照有关规范或手册查取，也可以按照下面的公式计算：

L1=0.22(Et•I/q)1/4 ；按刚度条件

L2=([σ]•W/q)1/2 ；按强度条件

Lmax=min(L1, L2)；允许跨距

Lmax——允许跨距，m；

L1——由刚度条件决定的跨距，m；

L2——由强度条件决定的跨距，m；

Et——管材在设计温度下的弹性模数，MPa；

I——管道扣除腐蚀裕度及负偏差后的断面惯性距，cm4；

q——每米管道的质量（包括裸管、保温层及介质），Kg/m；

W——管道扣除腐蚀裕度及负偏差后的断面抗弯模数，cm3；

[σ]——管材在设计温度下的许用应力，MPa；

对于末端直管的允许跨距应为计算值的0.7~0.8倍；对于水平管道的弯管部分，其两支架间的管道展开长度应为水平直管跨距计算值的0.6~0.7倍。3.8 浆液管道设计易错点

石灰石-石膏湿法烟气脱硫在国内已经非常成熟，也涌现了很多大的脱硫公司，如武汉凯迪、中国华电、北京博奇、浙江天地、浙大网新、国电龙源等等，北高峰电力设计公司参与了上述很多公司的脱硫设计，积累了丰富的设计经验。根据以往的脱硫工程设计，接下来总结几条新手容易在浆液管道设计中犯的错误：

——旋流器溢流是无压自流管道，新手往往为了节约管道材料，在满足流速的情况下，溢流口加大小头缩小管径让其溢流至吸收塔，造成溢流不畅；

——旋流器溢流去吸收塔是无压自流，没有动力，布管时一定要“步步低”，否则旋流器会溢出； ——密度计是一个比较“娇贵”的元件，要单独设置一路冲洗水，新手往往会遗漏；另外，浆液密度计宜布置在垂直管道上，以防堵；

——吸收塔喷淋管进口不是吸收塔本身的予留口，而是从予留口中伸出的双法兰FRP口（喷淋管自带），有些新手往往接错接口；同样问题的还有除雾器冲洗水接口、氧化空气管接口等；

—— 一般浆液管道公称压力选为PN1.0MPa，但是循环泵进口管与大蝶阀相配的法兰一般为PN0.6 MPa，一定要引起注意，否则该大衬胶管作废，还要影响工期；

——循环浆液立管限位支架在吸收塔壁予埋拉杆耳件时要注意相邻两循环浆液立管的拉杆不要打架，最好两相邻限位点上下错位；

——在布置吸收塔液侧管道时，不要将吸收塔楼梯挡住，否则修改起来很麻烦；

——小浆液泵出口大小头最好用不锈钢或加大一级尺寸，否则大小头小口去掉衬胶厚度后尺寸很小，造成浆液流速很大，容易造成磨损； ——箱罐及管道的排净口要45°顺流斜入地沟，以防止浆液冲刷地沟鳞片；

——真空皮带机底盘排水管至少DN200，并设坡度，以防堵塞；

——管道穿楼板处一定要予留开孔，开孔大小要满足管道法兰进出，否则给施工带来麻烦；

——真空泵排汽管在墙外排汽口要向上开，并加雨帽，否则将来凝结水会滴到马路上或墙上，影响美观和路人通行；

——真空皮带脱水机汽液分离器的疏水管进入滤液水箱的深度必须低于滤液箱的最低液位，否则，真空将被破坏；

——吸收塔高－高液位位于烟气入口烟道底部下300mm，溢流管的高点（即最高管道内底部）必须与吸收塔高－高液位持平。另外，溢流管的高点还应设置排空管以防止倒虹吸现象。

——所有的浆液管道、浆液泵在停运或切换后，应执行如下操作：先打开排空阀，然后再打开冲洗阀门进行冲洗。为保证冲洗效果，排空阀应尽量靠近箱体，离冲洗阀门尽量远。避免管段成为死区无法冲洗到，形成堆积。浆液管道设计规范及手册

浆液管道设计时所要应用到的规范如下：

《火电厂烟气脱硫工程技术规范•石灰石/石灰-石膏法》HJ/T179

《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》DL/T5196

《火力发电厂汽水管道设计技术规定》DL/T5054

《火力发电厂保温油漆设计规程》DL/T5072

《工业金属管道设计规范》GB50316

《钢制对焊无缝钢管》GB12459

《电力工程制图标准》DL5028

浆液管道设计时所要应用到的手册如下：

《火力发电厂汽水管道零件及部件典型设计》

《石油化工装置工艺管道安装设计手册》

《简明管道支架计算及构造手册》

《火力发电厂汽水管道支吊架设计手册》 5 结论

总之，烟气脱硫浆液管道具有易磨损、易腐蚀及易堵塞等特点（在寒冷地区浆液管道还要设置保温或伴热措施，在此不作详细讨论），在管道选材及布置设计时既要考虑到普通流体管道的各种规范及通用要求，又要考虑到浆液管道的特殊性，以合理的布置来保证烟气脱硫系统的正常运行。

另外，浆液管道及其管件在详细施工图设计之初要有基本正确的数量统计，而浆液阀门更要有精确的规格及数量统计，以供招标之用。又因为浆液管道在工厂制作需要较长的施工周期（制造厂家的施工图分解、管道的采购、分段及防腐加工等），所以，浆液管道图一定要提前设计、提前供图，以满足施工工期要求。

第二篇：电厂烟气脱硫设备及运行P69～102

第三章 FGD系统的防腐材料

第一节 FGD系统内的主要腐蚀环境及常用的防腐材料

烟气中含有粉尘、S02、HF、HCL、NOx、水蒸气、H2S04、H2S03等复杂的组合成分，酸碱交替、冷热交替、干湿交替、腐蚀磨损并存，系统必须承受物理、化学、机械负荷、温度变化等多种多样的损伤。特别是其中新生态的H2S03、H2S04、HF、HCL是导致设备腐蚀的主体，因此，FGD设备对防腐材料的要求极为严格。FGD系统内的主要腐蚀环境见表3-1。但是直到现在，对FGD湿法工艺主要设备的防腐仍没有形成统一的模式，各国在工程实践中形成了各自的技术特点。综合考虑国内外防腐公司多年研究结果和电厂的实际运行经验，目前烟气脱硫防腐中一般采用以下几种防腐材料：

(1)镍基耐蚀合金。

(2)橡胶衬里，特别是软橡胶衬里。

(3)合成树脂涂层，特别是带玻璃鳞片的。(4)玻璃钢。(5)耐蚀塑料，如聚丙烯，硬聚氯乙烯，填充聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯等。(6)不透性石墨。

(7)耐蚀硅酸盐材料如化工陶瓷。(8)人造铸石等。

这些材料的性能各异，具体的应用范围也不尽相同。

第二节 镍基耐蚀合金

许多早期的FGD设备通常在碳钢表面衬塑料或非金属涂层。但在一定的温度条件下，内衬损坏会导致电厂停机，如1987年1月德国莱茵——威斯特法仑公司努劳特电厂的FGD设备失火、1990年5月日本关西电力公司的Kainan电厂失火、1993年德国费巴公司的苏尔文电厂失火和北美的电厂失火等。目前非金属防腐材料已有很大发展，镍基合金以其出色的防腐蚀性能，在FGD装置中得到了广泛的应用。选用适当的含镍合金和不锈钢，可以有效地解决大部分FGD设备的材料问题，在常规电厂预期设备寿命期间，可确保较低的维修费用和较高的设备利用率。

镍之所以能作为高性能耐蚀合金的重要基体，是因为它具有一些独特的电化学性能和其他必要的工程性质。由于镍的电位序高于Fe(E0Ni＝-0.025V；E0Fe＝-0.44V)，容易极化，同时镍能耐性质活泼的气体(如氟、氯、溴以及他们的氢氧化物)、氢氧化物(如NaOH、KOH)和盐等介质，并且抵御多种有机物质的腐蚀能力比Fe好得多，这也暗示镍基耐蚀合金的耐蚀性要远优于铁镍基合金和铁基不锈钢。镍的电极电位尽管比Cu(E0Cu＝0.34V)小，但它在非氧化性酸中保持稳定，因为与Cu相比，镍具有较大的转化为钝化态的能力，使其耐蚀性能显著提高，尤其在中性和碱性溶液中。

镍在干、湿大气中非常耐蚀，在非氧化性的稀酸(如小于15％的盐酸、小于70％的硫酸)和许多有机酸中，室温下相当稳定。镍在碱类溶液(无论高温或熔融状态的碱)中都完全稳定，这是镍的突出特性，如镍在75％NaOH中的腐蚀率为0.076mm/a，仅为钢的1/100，因此镍是制造溶碱容器的优良材料之一。镍还具有较高的强度与塑性。镍在耐蚀合金中的一个极其重要的特征是，许多具有种种耐蚀特性的元素(例如Cu、Cr、Mo、W)，在镍中的固容度比在Fe中大得多(在Ni中分别可溶100％Cu、47％Cr、39．3％Mo及40％W)，能形成成分广泛的固溶体合金，既保持了镍固有的电化学特性，又兼有合金良好的特有耐蚀品质。这样镍基耐蚀合金既具有优异的耐蚀性能，又具有强度高、塑韧性好，可以冶炼、铸造，可以冷、热变形和成型加工，以及可以焊接等多方面的良好综合性能。

一、常用的几种镍基合金的化学成分

镍基合金的种类很多，常用的几种镍基合金的化学成分见表3-2。

不同的镍基合金，其化学成分不同，因此它们的耐蚀能力也不一样，组成一种合金的每一种元素都会对合金暴露于各种环境时的特性和使用性能产生影响。

铬是一种比铁更为活泼的元素，在氧化性介质环境下很容易与氧反应，在合金表面生成一种具有保护性的薄膜——钝化膜，而绝大部分的金属或合金的耐蚀能力主要是由这种金属或合金能否迅速生成钝化膜，以及这层钝化膜被破坏后，再次生成钝化膜能力的高低所决定的。铬与氧反应生成的钝化膜是使铁基和镍基合金具有良好耐蚀性能的主要原因，因此，铬赋予镍在氧化条件下(如HNO3、HCLO4中)的抗蚀能力，以及高温下的抗氧化、抗硫化的能力，使其耐热腐蚀性能提高。实践表明，当镍、铬合金表面的钝化膜遭受破坏时，钝化膜可以在瞬间修复，比纯铬合金表面钝化膜的修复要快得多。

钼可以提高奥氏体不锈钢对硫酸、新生态亚硫酸和大多数有机酸的耐蚀性。在石灰石/石膏湿法FGD装置中，各运行区的pH值在0.1～7之间，CL-的浓度在0．01％～3％之间。此时钼对合金的耐蚀性能影响最大，它可以提高合金对点蚀和缝隙腐蚀的耐蚀性，特别是在CL-浓度较高时，更显示出钼的作用，钼的含量超过2.9％时，其耐应力腐蚀断裂的性能大大增强。试验表明：Crl8Nil4M4合金在中性氧化物中抵抗应力腐蚀断裂的时间为1440h，在酸性氧化物中为1464h；而工业品的304不锈钢Cr8Ni9在同样环境中分别为120h和160h以下。试验表明，随Mo含量的提高，镍铬合金在H2S04、HCL、H3P04等还原性酸和HF气氛中的耐一般腐蚀性能，以及在FeCL3，溶液中的耐孔蚀性能均提高。

铜的加入提高了镍在还原性介质中的耐蚀性和在高速流动的充气海水中均匀的钝性；但铜会降低镍在氧化性介质中的抗蚀能力以及在空气中的抗氧化性。

不锈钢只能用于普通自然环境以及稀硝酸中，在较高温度和较苛刻的介质(无论是还原性或氧化性的)中腐蚀严重。一旦存在氯离子，不锈钢就会产生点蚀和缝隙腐蚀，还具有严重的应力腐蚀倾向(危害最大)，氯化物应力腐蚀断裂是限制奥氏体不锈钢应用的主要因素，铜合金主要耐大气腐蚀、淡水腐蚀，白铜对海水有较好的抗蚀能力，铁及钛合金容易钝化，但在许多介质中(含海水)有较为严重的应力腐蚀开裂倾向。

镍基耐蚀合金，不光耐蚀性能比上述合金更为优良，而且适应性比较广泛。它除了适应于普通环境(大气、淡水、海水、中性溶液)外，还能在氧化、还原反应性介质中应用。镍基耐蚀合金对特别强烈腐蚀性介质(如盐酸、氢氟酸)以及某些特殊介质(如3价铁离子溶液、热的HF溶液)具有卓越抗力，这一家族中的某些合金还能承受各种复杂的化工过程和污液侵蚀。由于合金中铬、钼的含量高，其抗均匀腐蚀性远胜于奥氏体不锈钢，在含热氯化物介质中也极少发生应力腐蚀、点蚀、开裂，是能够抵抗热氢氟酸的少数几种材料之一。这种介质对于Ti、Zr、Nb及Ta极具腐蚀性。例如镍基耐蚀合金具有大大改善了的、在各种氯化物介质中抗应力腐蚀开裂的性能，有试验表明，美国304与316L奥氏体不锈钢在沸腾的42％MgCl2中1～2h即断裂，而镍基耐蚀合金C-276及625在同样条件下1000h仍未断。

二、不同腐蚀环境条件下镍基合金的选材原则

在FGD装置中，镍基合金的选择主要由以下几个因素来决定：使用环境条件下的温度、pH值、氯化物的浓度以及可溶性氟化物的浓度。不同腐蚀环境条件下的选材原则见表3-3。

由于绝大多数大型洗涤塔都是石灰石/石膏法，氟离子可以与钙离子生成氟化钙沉淀下来，不存在氟离子富集的问题，因此可溶性氟化物的腐蚀问题可以不考虑。在我国FGD系统中，C1-浓度在3×10-2(体积分数)就使用C276了。

注意：无论吸收塔的性能多么相似，塔内环境条件都不尽完全相同，燃料、水、运行状态等的微小差异都会对材料性能产生较大的影响。

三、设计中的注意事项

奥氏体不锈钢及高镍基合金在设计制造中应注意的事项如下：(1)采用轻型设计，降低设备成本。

(2)设计安装的少死角原则(光滑曲面可以)。

(3)基板应平整，无凹凸。在焊接前应清理干净，确保无油物、氧化物、腐蚀物等，特别是要保持焊接区域干净。需要焊接的部件和焊条上的焊药应干燥无水，无焊渣，无氧化物，以避免焊缝出现气孔。同时为防止缝隙腐蚀，焊接应完全焊透，表层焊缝及焊渣必须清理干净。

(4)焊接时应按规定的参数要求操作，如电源特性、移动速度、电压高低、电流大小、焊接速度等。

(5)在采用贴壁纸衬里时，应注意到奥氏体不锈钢的电阻率、导热性和热膨胀系数，与碳钢焊接时，应事先计划好操作顺序、定位工序，防止扰曲或皱折。加工安装时应小心，防止造成贴壁纸的机器损伤。当然，碳钢基体与前面讲到的橡胶、涂层衬里一样，需要进行表面去锈、去油污等工作后方可进行衬里的有关操作。

目前，合金钢在FGD领域中的应用有两种方式：一种是在FGD系统中某一局部范围内作为整体构件使用，如局部区域吸收塔入口烟道壁板、烟气挡板、部分管道等，国外也有极少整个吸收塔等罐体用合金钢制造的；另一种是在价格低廉的碳钢上衬合金钢箔(贴壁纸)形成复合板，用于吸收塔和烟道内表面的防腐。

四、整体合金钢的使用

整体合金就其单位成本而言，与其他材料相比，其价格要高得多，但它具有以下优点：

(1)整体合金设备的维护工作既可以在锅炉设备检修停炉时平行进行，又可以在烟气除尘脱硫装置运行中从外部进行维修，而采用衬里结构的装置出现故障时必须立即停机检修，以免造成更大程度的损坏。

(2)合金设备的外表面不用刷漆，改变设备结构容易，不用担心衬里造成破坏。

(3)可以根据设备不同部位的腐蚀环境，选择相应的镍基合金，采用不同耐蚀合金的组合焊接，以获得最低成本的设备。

(4)镍基合金具有很好的加工特性，这为改变设备结构和维修提供了方便。(5)镍基合金耐高温性能好，即使在使用过程中出现温度高于设计要求的现象，也不会对烟气除尘脱硫装置造成损害。

(6)贴壁纸工艺是采用薄壁合金板材作为碳钢的衬里，典型使用的厚度仅为1.6mm。采用贴壁纸工艺可以大大降低FGD装置的造价，从长远来看，比磷片或衬胶更节约成本，因此，贴壁纸工艺也就越来越得到人们的重视。美国和欧洲在这方面已有近20年的丰富经验。但它对焊接工艺参数的控制要求较为严格，通常需要用微机严格控制焊接工艺参数，并使用MIG焊机进行焊接，以避免碳钢基体和镍基合金衬里因热膨胀而产生热应力。若用电弧点焊时，在完成焊接工艺后，需利用填充金属连续地对焊接处进行熔敷盖面，以弥补焊接缝耐蚀能力的降低。图3-1为确保合金薄板贴到基板和完全密封所采用的贴壁纸焊接技术示意图，以适当的间距(0.61m)进行塞焊或电弧点焊可有效地减少振动。

第三节 橡 胶 衬 里

橡胶是有机高分子化合物，有优良的物理、化学性质，如高度的弹性和一定的机械性能，耐磨、耐腐蚀、可黏结、可配合、可硫化，是用途广泛的一种工业材料。通常将其加工成片状，贴合在碳钢或混凝土表面形成良好的表面防腐层，将基体与介质隔离。

一、对橡胶衬里的要求

橡胶衬里应满足的要求如下：

(1)应对水蒸气、S02、HCl、S03、NOx、02及其他气体有强的抗渗性。(2)能耐盐酸、新生态亚硫酸、浓硫酸、氢氟酸及盐类的腐蚀。(3)有较强的抗氧化性(主要是浓硫酸氧化)、抗老化性。(4)能耐较高的温度(通常在70~C以上)。(5)耐磨性能好(与悬浮液接触时)。(6)有良好的黏结性。

(7)施工操作简单安全可靠。

天然橡胶的基本化学结构是异戊二烯，以其为单体，通过与其他有机物、无机物、单元素等反应，得到合成橡胶，主要有氯丁橡胶、丁基类橡胶(包括丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶)等。与天然橡胶相比，合成橡胶的化学、物理性能都发生了变化。

二、橡胶的抗渗透性

橡胶衬里的抗渗透性能(或橡胶的低溶涨性)是评价和选择橡胶的一个非常重要的指标。气体渗透的基本原理是：气体分子首先溶解于橡胶材料中，然后，由于橡胶两面分压差的存在，气体分子由分压高的一侧向分压低的一侧扩散。因此，渗透过橡胶板的气体流量Q与橡胶表面积A、时间t和分压差Δp成正比，而与橡胶板厚度L成反比，即

Q＝DSAtΔp/L 比例系数D表征气体分子在橡胶层中的流动性，称做扩展系数；S为溶解系数，代表气体在橡胶层中的溶解度。两者的乘积称为渗透系数P＝DS，P越大表明材料的防渗透性越差。

在FGD系统中，对水蒸气、S02、HCl和其他气体有较低渗透系数的要求，限制了橡胶的选择。只有几种橡胶对水蒸气及其他气体的渗透性较低，其中最重要的是丁基材料，如丁基橡胶、氯丁基橡胶、溴丁基橡胶。几种橡胶的抗水蒸气渗透性能见表3-4。

38℃时，丁基橡胶由于甲基群体的存在而导致很低的渗透率；氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶由于含有极性卤原子，而渗透率降低。从表3-4中还可看出，渗透系数随温度的升高而增大。

人们发现，氯丁基橡胶可掺入一定比例的氯丁橡胶而不致明显地增大渗透性。随着氯丁橡胶的掺入，橡胶衬里的一些特性，如可加工性得到改善。用掺入氯丁橡胶的氯丁基橡胶制的预硫化橡胶板在FGD装置中显示出优良的性能。

一般可采取以下措施来增强橡胶的抗渗耐蚀性能：

(1)增强硫化程度。硫化程度增强，橡胶渗透性减小。但硫化程度对丁基橡胶抗渗性能的影响比对其他橡胶(如天然橡胶)的影响要小。

(2)适当提高补强剂、填充剂等添加剂及颜料的含量。选用特种填充剂可将水蒸气渗透性在一定程度内降低，但过高的添加剂和颜料的含量会引起橡胶基体中固体的分散不均匀，形成不合要求的孔隙率，而且由于极性组分的加入会使橡胶的吸水量增高，引起橡胶膨胀，造成橡胶机械性能下降。

(3)增加橡胶件层的厚度。渗透通量与衬里厚度成反比，达到饱和浓度的时间与厚度的平方成正比，实践中基于这一方面的考虑，橡胶层的厚度高达3～4mm，甚至更厚。与合成树脂涂层不同，衬橡胶达到这一厚度没有特殊的技术问题。

(4)采用合适的硫化方式。硫化决定了橡胶衬里的基本特性。对于厂家车间生产衬橡胶无任何困难，因为硫化可在温度为120～150℃、压力高达600kPa条件下完成。可在蒸汽硫化釜或热空气硫化釜内进行。然而，现场无法满足这些条件，故现场一般使用自硫化橡胶板或预硫化橡胶板。自硫化橡胶板的硫化经加速(加含硫的加速剂)后在40℃以下就能进行。预硫化橡胶板是厂家已在一定条件下硫化的，在现场可直接应用。

预硫化橡胶有下列特点：

1)预硫化橡胶板具有一定的硫化度，在现场应用时已有稳定的机械性能； 2)它们可以无限期储存而不必冷藏； 3)无需在现场进行费时而昂贵的硫化； 4)衬完胶后即可承受各种物理、化学负荷； 5)黏合剂可在环境温度下凝固； 6)可方便地连接和维修。并非所有橡胶都适于制作自硫化或预硫化橡胶板。溴丁基橡胶、氯丁基橡胶及氯丁橡胶比丁基橡胶容易硫化，后者需要更高的硫化温度。因此，含丁基橡胶的衬胶一般在厂家生产车间内完成。

(5)选择合适的黏合剂，严格控制黏合剂的用量。

为了保证橡胶衬里的使用寿命，整个钢表面都要与橡胶衬里完全贴好。要达到这一目的，必须使用黏合剂。黏合剂含有天然橡胶、聚合物及树脂等。在厂家生产车间内衬胶时，黏合剂与橡胶板一起硫化。在现场衬胶时，由于只能在环境温度或比它稍高一点的温度下施工，黏合剂中必须加入硫化剂，以加速硫化。硫化剂与橡胶板中的相似，如含硫的加速剂，还有聚异氰酸酯(其中以三异氰酸酯用得最多)。用预硫化橡胶板时，要求黏合剂能在短时间内达到其黏合强度，以克服橡胶板的恢复力，尤其是径向产生的恢复力。在其他领域已用了几十年的由氯丁橡胶和芳香三异氰酸酯制成的黏合剂在实际应用中很成功。

溶剂蒸发后，氯丁橡胶部分结晶，从而获得了初始黏合强度。聚异氰酸酯和氯丁橡胶的烃基进行反应，使黏合剂的黏合强度在几天内进一步提高。聚异氰酸酯的应用不仅提高黏合强度，也提高抗化学腐蚀性、抗热性和黏合力。应注意的是，一定要使聚异氰酸酯均匀地分布于整个黏合层上，并且过量添加，以便反应后黏合剂中仍有自由异氰酸酯存在。异氰酸酯是可与许多物质发生反应的活性部分。但它与水反应产生的二氧化碳会引起麻烦，因为二氧化碳的累积可在橡胶衬里中形成气泡。黏合剂的涂量为15mg/cm2时，若黏合剂中异氰酸酯的质量百分比为1.5％，则异氰酸酯与水完全反应生成的二氧化碳为0.12mg/cm2或0.06cm3/cm2(常温常压下)。这一少量的二氧化碳是在水渗过整个厚度中很长的时间内生成的，故一般不考虑气泡的生成。

使用氯丁橡胶黏合剂时可能会生成氯化氢，但试验结果没有发现氯化氢的大量生成。在正常黏合剂涂量下，钢表面的氯负荷大约为15mg/m2，这大大低于DIN标准中的危险氯负荷500mg/cm2。这一结果与实践及文献中描述的结果一致，含氯丁橡胶的黏合剂能够长时间使用。

橡胶板内的气体(如水蒸气)的分压差也影响渗透。若橡胶板内的温度梯度很低，则仅有很小的分压差。这样，在设计FGD装置的构件时，衬胶部件的绝缘问题就显得特别重要。

三、橡胶的防Cl-性能

Cl-对橡胶具有强烈的渗透性能，一般应选择在任何溶液中都具有很好抗Cl-性能的丁基橡胶和氯丁橡胶，这样，完全不会发生任何腐蚀问题。

四、橡胶的抗热性

橡胶被热源破坏是由于电解氯气渗透到橡胶分子中而导致胶板被氧化和破坏。同时，橡胶的防热性能比处于高度不饱和状态下的橡胶分子差。橡胶的防热性能通常按以下顺序排列：天然硬质橡胶≥丁基橡胶>氯丁橡橡胶>天然软质橡胶。一般氯丁橡胶的最大操作温度为90℃，比丁基类橡胶低30℃。氯丁橡胶的抵抗热性会使其暴露部位的机械性能下降，并使它在工作环境中表层等脆化。

五、橡胶的耐磨性

几种橡胶的耐磨性能见表3—5。橡胶的防浆料磨耗性能是由于橡胶的高弹性，能够吸收碰撞浆料带来的能量形成的。

橡胶的防磨耗性能按以下顺序排列：天然软质橡胶>氯丁橡胶>丁基橡胶>天然硬质橡胶。

从FGD装置及其管道的实际使用情况来看，丁基橡胶的防浆料磨耗性能足以满足使用要求，橡胶只用于接头和管道的法兰橡胶。另外，防浆料磨耗性能在很大程度上取决于橡胶板厚度。

六、橡胶的抗膨胀性

橡胶吸水能力强，就容易膨胀，抗膨胀性就差。由于硫化和交链程度低于热固塑料，与合成树脂涂层相比，橡胶衬里对水分的吸收量较大，因而有较大的膨胀度。这一弱点，可以用橡胶衬里的厚度来弥补，因为吸收达到饱和的时间与橡胶衬里厚度的平方成正比，分析表明，丁基类橡胶能从吸收塔内介质中吸收水分。橡胶衬里对水吸收的饱和度取决于它的组成，非极性橡胶，如丁基橡胶，比含极性组分的橡胶吸收的水要少。在丁基类橡胶中，丁基橡胶对水的吸收量最少，而氯丁基橡胶和溴丁基橡胶由于含有极性卤原子，而吸收更多的水。对水的吸收也受填充剂、颜料、硫化剂等能引入极性组分物质的加入和橡胶衬里硫化度的影响。由于水分子要占据一定的空间，橡胶的膨胀与水的吸收有关。橡胶的膨胀度，尤其与工艺介质接触的一层，如果吸水量很高，会引起机械性能的下降。橡胶抵抗这种膨胀的能力按以下顺序排列：天然硬质橡胶>氯丁橡胶>丁基橡胶>天然软质橡胶。

七、橡胶的防氟离子(F-)性能

若胶板用于含有F-的盐溶液中，如NaF或CaF2溶液中，F-不会直接影响橡胶衬里。若胶板存在于酸性介质中，如氢氟酸中，胶板会由于强烈的渗透性而膨胀和被破坏。胶板的抗F-性能一般按以下顺序排列：天然硬质橡胶＝丁基橡胶>氯丁橡胶>天然软质橡胶。

八、橡胶的防SO2性能

S02气体和H2S04很容易和有机物质相溶，他们含量越高，胶板越容易膨胀和被破坏。如果含量较低，所有胶板都能保持良好的抵抗性能，即使S02气体和H2S04变成盐质，也不会对胶板带来任何直接影响。橡胶抵抗S02性能按以下顺序排列：天然硬质橡胶>丁基橡胶>氯丁橡胶>天然软质橡胶。

由以上分析可知，丁基橡胶具有良好的抗蒸汽渗透、防浆料磨耗、防F-、防S02腐蚀和抗热性能，因此选择丁基橡胶作为衬里材料极佳，厚度为5mm较合适。但不论是何种橡胶作衬里，都有着表3-6中所示的优缺点。

为确保橡胶衬里的质量，必须对整个施工过程进行全面的质量控制(见表3-

7、表3-8)。

第四节 合成树脂涂层

防腐涂层是将防腐涂料涂敷于经处理的金属表面、混凝土表面等需防护的材料表面上，再经室温固化后所得到的衬层。由于涂层具有屏蔽缓蚀和电化学保护功能，可以对被防护的材料起到良好的保护作用。

为提高防腐涂层对水蒸气、二氧化硫及其他气体的抗扩渗能力，20世纪50年代美国一家公司发明出鳞片树脂防腐涂料。它在涂料中掺入具有一定片径和厚度的磷片，鳞片填料对于大幅度提高防腐涂料的耐蚀性能具有重要的作用。目前，国内外生产使用的鳞片主要有玻璃鳞片、镍合金不锈钢鳞片、云母鳞片及利用其他一些硅酸盐类矿产原料生产的鳞片，这些鳞片具有良好的耐蚀、耐温性能。玻璃片可采用人工吹制或专用机械制得，而云母由于其具有极其良好的解体整理性，可以剥成很薄的鳞片。由于镍合金不锈钢鳞片和云母鳞片价格昂贵，其他一些硅酸盐类鳞片尚未有长期应用的经验，因此，目前应用最为广泛的鳞片仍是玻璃鳞片。玻璃鳞片涂料是以耐蚀树脂作为成膜物质，以玻璃鳞片为骨料，再加上各种添加剂组成的厚浆性涂料。由于玻璃鳞片穿插平行排列，使抗介质渗透能力得到极大提高。玻璃鳞片涂层断面显微照片如图3-2所示。

一、鳞片防腐层组成及各组分对材料性能的影响

鳞片衬里材料的组成主要有树脂、鳞片、表面处理剂、悬浮触变剂、其他添加剂等。对其性能影响最大的是鳞片填加量及表面处理剂量，对施22'哇能影响较大的是悬浮触变剂等。

1．树脂

凡可室温固化的离子型固化反应的耐腐蚀热固性树脂均可作材料的基料，如环氧、聚酯、乙烯基酯树脂等。之所以要强调室温固化，是因为高温固化的树脂在升温时会出现流淌，使厚度失控，导致表面劣化。

如先经室温初步固化，再进行热固化则是允许的。此外，若树脂在固化时，有大量低分子气体逸出则应慎重，因这种情况下低分子气体在鳞片层中不易逸出，影响材料的使用寿命。

2．鳞片

目前国内生产的鳞片主要由人工吹制，化工机械研究院1992年开发成功机械化生产装置，生产的鳞片厚度为40um以下、20um以下、6um以下3种规格。粒径分3级，分别为0.4mm以下，0.4～0.7mm，0．7～2.Omm，以满足不同的配制需要。

由于鳞片的原料与制造玻璃纤维用的原料相同，故耐蚀性可参照玻璃纤维。鳞片的影响主要在于它的填加量及片径大小。试验结果表明，鳞片填加量越高，其沸水煮8h的弯曲强度也越高，但其孔隙率则随之增大。浸泡质量增加试验结果表明，鳞片片径的增大使材料的抗渗性提高(见图3-3)。

但对强腐蚀介质(如H2S04)效果则不显著，这是因为强腐蚀介质对树脂及界面的破坏作用已超出鳞片片径对材料所起的作用。

3．界面偶联

界面偶联即采用化学处理剂来改善树脂与鳞片的界面黏结，旨在提高材料的湿态强度及耐蚀性。玻璃鳞片是否经偶联剂处理，对材料性能及预混料性能的配制工艺影响很大。增加质量及巴氏硬度测定结果表明：偶联剂对材料性能的影响特别是在H2S04类强腐蚀介质中最为明显(见图3-

4、图3-5，浸泡温度80℃；H2S04质量分数25％；NaCl溶液浓度饱和)。

这说明不同介质对同一种偶联剂作用不同，破坏力也不同。H2S04对树脂及界面的破坏力较强，故偶联剂对界面的效应很明显，而NaCl及水对界面的破坏力较弱，故偶联剂对它们破坏的缓解作用也不明显。

4．防腐特性

鳞片涂层或胶泥具有优良的耐腐蚀性能，主要与其组成有关。一般情况下，防腐功能的减退表现为：基体树脂首先产生失重、变色等情况，引起材料的鼓泡、分层、剥离或开裂，最后导致防腐蚀层失效。尤其由于渗透等因素，加速了腐蚀性的化学介质渗入到防护层的内部。因此在选择具有良好耐腐蚀性能树脂基体的同时，应采取有效的措施来减弱、减缓腐蚀介质或水蒸气的渗透作用。以乙烯酯树脂VEGF(Vinyle Ester Glass Flake)鳞片胶泥为例，它比基体树脂能够提供更为有效的耐腐蚀性能，主要是因为它能够有效地防止腐蚀介质或水蒸气的物理渗透。

5．抗渗透性

VEGF鳞片胶泥中含有10％～40％片径不等的玻璃鳞片、胶泥，在施工后，扁平的玻璃鳞片在树脂连续相中呈平行重叠排列，形成致密的防渗层结构，并有迷宫效应。腐蚀介质在固化后的胶泥中渗透必须经过无数条曲折的途径，因此在一定厚度的耐腐蚀层中，腐蚀渗透的距离大大延长，客观上相当于有效地增加了防腐蚀层的厚度，或提高了渗透阻止效应。而在无玻璃鳞片增强情况下，树脂基体连续相中会存在大量的所谓“缺陷”，如微孔、气泡及其他微缝等，这些缺陷的存在会加速腐蚀介质的渗透过程。因为一旦介质渗透到这些缺陷中，即加速了物理渗透和化学腐蚀过程。而在玻璃鳞片胶泥中，由于平行排列的玻璃鳞片能够有效地消除、分割基体树脂连续相中的这些“缺陷”，从而能够有效地抑制腐蚀介质的渗透速度。

除了具有腐蚀性的化学介质渗透之外，还存在着水蒸气的渗透。通常高分子

-10聚合物材料的分子间距为10A(1A＝10m)，而对于水蒸气来说，只要高分子聚合物材料的分子间距达到3A，水蒸气就能容易地透过高分子聚合物的单分子层。若基础材料是碳钢，水蒸气由于渗透而达到碳钢表面后，在氧气存在情况下，由于电化学反应而生锈。

VEGF鳞片胶泥在固化后，乙烯基酯树脂的高交联密度可以有效地减弱水蒸气和化学腐蚀介质的渗透，并由于其独特结构更能达到防渗和减渗效果。

6．固化后的鳞片胶泥

固化后的鳞片胶泥是一种复合材料，其中基体树脂起黏结作用。具有高度活性的不饱和双键基体树脂通过交联，形成三维的体型结构，其线性的高分子形成网状的介质会导致化学体积的收缩，同时分子中的不饱和双键打开生成饱和单键时伴随着分子体积的变化。有数据表明：液态树脂中C＝C基因分子体积在固化后会缩小25％，这个树脂固化过程中分子自由体积的变化，也是造成不饱和树脂收缩的一个重要原因。而收缩会产生内应力，严重时会导致微裂纹等的出现，并且残余内应力的存在为微裂纹的扩展提供了潜在条件。因此在选择基体树脂时，应充分考虑树脂具有良好的耐腐蚀性能，同时应具有较低的收缩率。由于加入了玻璃鳞片和其他填料，鳞片胶泥的收缩率会大幅度降低。玻璃鳞片的存在还可以起到降低固化后的残余内应力的作用，这是因为在树脂基体中不规则分布的玻璃鳞片是具有较大比面积的分散体。在胶泥固化后，树脂由于固化后收缩而产生的界面收缩内应力可以被玻璃鳞片所稀释或松弛，因此有效地减弱了内应力影响。虽然玻璃鳞片在树脂基体连续相中，绝大多数是近乎平行排列的，但还是存在一定的倾角，该倾角的存在，对收缩应力起到制约作用，可以有效地分割树脂基体连续相为若干个小区域，使应力不能相互影响或传递，如图3-6所示。

7．良好的耐磨性

鳞片树脂衬里的耐磨性是通过合理的材料配比实现的，其中玻璃鳞片是耐磨的主要骨架。另外，在个别磨损严重的部位还须作特别处理或进行特殊耐磨结构设计。试验表明，在无腐蚀条件下，玻璃鳞片树脂的耐磨性优于天然橡胶和丁基橡胶，但较氯丁橡胶略差一些。经过腐蚀介质的浸泡后，橡胶的耐磨性急剧下降，而玻璃鳞片树脂涂层的耐磨性却几乎保持不变，这是对富土6R涂层与橡胶的对比试验得出的结论(氯丁橡胶是早期FGD防腐内衬采用的橡胶，由于其较高的吸水率、水蒸气透过率和可被吸收浆液浸出相关组分等缺陷而被丁基橡胶取代)。图3-7是在耐腐蚀试验(5％H2S04，80℃)后做擦伤试验得出的性能比较曲线。

另外，鳞片涂层的机械性能通过叠压平行于基体表面的鳞片而得到明显改善，它具有较小的扯断伸长率。双酚A型乙烯酯树脂的热稳定性为120℃(在干燥环境中)，酚醛类乙烯酯树酯可耐180℃。

二、橡胶衬里和防腐涂层对基体(金属和混凝土)结构及表面状态的要求

(一)对金属基体结构及表面的质量要求

(1)金属构件必须具有足够的强度和刚度，确保 能够承受金属构件在运输、安装、施工、使用等过程 ’中所发生的机械性强度，不发生变形。当采用硬橡胶 或涂层时，更应注意防止金属构件变形而发生龟裂(对涂层来说，还要考虑温度变化时，两体线胀系数差 异可能造成的不良影响)。

’(2)金属构件的结构必须满足材料施工的作业条 件，以能够用手够得到为宜，同时还应考虑检测、维

护、保养是否容易进行，所以构件结构应尽可能简单，并可拆卸分割。(3)无论是橡胶衬里还是涂层，其施工条件都是比较恶劣的，且属于有毒易燃物质，有

关密闭容器应按规定开设人孔，使容器内部保持良好的通风条件，并有利于安全监护人员处 理紧急情况。

(4)需进行衬里的表面应尽量简单、光滑平整及无焊渣、毛刺等，表面焊缝凸出高度不

应超过0．5mm。

(5)不可直接向衬胶壳体外侧加热，以防止橡胶、涂层的剥离和翘起。从衬里侧加热

时，加热管道应距离衬里100mm以上；吹入蒸汽时，其构造不能使蒸汽直接吹在衬里 表面。

(6)装有内部构件并在运行使用中需经常检修的设备，应具有检修、安装的条件，确保

在安装及检修中不损坏衬层。

(7)金属表面预处理质量的好坏，直接影响到防腐蚀施工质量。基体表面不但要达到规

定的除锈标准，而且还要有一定的粗糙度。通常要求表面必须经过严格的喷砂除锈，并使预

处理表面质量等级至少达到GB 8923—1988规定的Sa21／2的水平。金属表面预处理后应立

即施工或采取保护措施，以防重新锈蚀。

(8)衬里侧的焊缝应为连续焊缝，不能采用重叠焊缝，应采用对接焊缝。焊接时优先焊

接衬里一侧，不得已从对侧先开始焊接时，应将焊缝间隙扩大，先对背面打磨加工后再进行 焊接。

(9)在使用铆钉的场合，衬里侧应使用沉头铆钉，完全铆接后进行平滑加工。(10)需进行衬里施工的阴阳角处应有圆滑过渡，过渡半径应不小于3mm，通常选择

6mm以上比较合适。

(11)应避免管口直接伸入内表面，必要时可采用法兰连接。

(12)对要进行衬里施工的螺孔不能进行圆弧加工时，应取45~左右的斜面。(13)设备所有的加工、焊接、试压应在衬里施工之前完成，衬里完成后严禁在金属构

件上进行焊接，否则轻则破坏衬里，重则引发火灾。

(14)进行衬里施工的管道尽可能用无缝钢管，镀锌表面不能涂盖防锈漆。(二)对混凝土基体结构及表面的质量要求

(1)混凝土基体或水泥砂浆抹面的基体，必须坚固密实、平整，需对衬里表面进行喷砂

处理，除去那些松脆、易剥落的水泥渣块、泥灰及其他杂物。

(2)进行衬里施工的表面的平整度可用2m的直尺检查，允许间隙不大于5mm。(3)表面应在衬里施工之前，涂上一层约lmm厚的光洁导电薄膜找平层，可改善表面 的平整度及用作电火花检测衬里密封性时的反极。(4)混凝土必须干燥，其表面残余湿度应低于4％。(5)选用底漆时，应考虑到混凝土的碱性是否会使底漆发生皂化反应，因为基体发生皂

化反应，涂层将会很快脱落，此时应考虑选用耐潮、耐碱性能良好的底漆对混凝土表面进行 中和处理。

(6)施工环境温度以15～30~C为宜，相对湿度以80％一85％为宜。应该说涂层的防腐蚀性是相当出色的，但目前其价位仍然偏高，是限制涂层广泛应用的—个重

要因素。因此，国内外的厂家都在积极开发物美价廉的涂料，他门主要从以下几方面着手：

(1)采用价格低廉的鳞片填料。通常采用一些来源广泛、价格便宜的硅酸盐类矿产原料

或废渣制取鳞片，经过化学处理剂进行表面处理后，可以达到与玻璃鳞片相当的防腐性能，用来替代玻璃鳞片，因而也就降低了成本。(2)无溶剂化。所谓无溶剂化是指涂料中不含或仅含有少量的挥发性溶剂，这样的涂料 固体含量高，大大减少了施工中溶剂挥发造成的材料浪费，同时也减轻了环境污染，涂装效

率也得到了提高。

(3)表面处理简单化。涂层对基体表面较高的预处理要求，也是导致使用涂料价位偏高 的原因之一，基体表面处理的简单化依赖于涂层与基体要求(金属或混凝土表面)黏结强度 的提高。

(4)采用先进的涂装技术。如果涂料的涂装工艺过于烦琐，要求过于苛刻，即使其防腐 性能再突出，要在工程上实施也是很困难的。现在比较流行的涂装技术是采用高压无空气喷

涂，底漆、面漆合一的技术，简化了施工工艺难度，提高了涂装效率，降低了工程成本。

第五节 湿法烟气脱硫设备中鳞片衬里的防腐3-艺

一、湿法烟气脱硫的防腐选材

由于湿法烟气脱硫的基本原理是，烟气中的S02、S03、HF和其他有害成分与液相中 的吸收剂起化学反应产生稀硫酸、硫酸盐和其他化合物，烟气温度随之降低到露点以下，给

脱硫装置带来腐蚀问题。因此，对于湿法烟气脱硫工艺来说，必须对有关设备进行防腐处

理。湿式烟气脱硫的防腐材质应具备的条件是：耐腐蚀、耐磨损、耐高温。耐腐蚀主要是耐 硫酸、盐酸腐蚀，以及F—的腐蚀，能够阻挡有害气体侵蚀和F／—等离子的渗透；耐磨损主要

是能够抵御吸收浆液中含固量的磨损、喷淋层浆液的冲击以及烟气的冲刷；耐高温主要是能

够承受烟气入口高温烟气，同时应能承受锅炉运行故障时烟气温度突变的冲击。湿法烟气脱

硫需要防腐部位主要有吸收塔、烟气换热器、烟气换热器与吸收塔之间的烟道、净烟道、事

故浆液罐、浆液管道、盛有腐蚀性液体的浆液罐、地坑和地沟等，其中烟道和吸收塔的防腐

面积最大，所占费用比例也最高。烟道主要以涂玻璃鳞片为主。对于吸收塔，美国主要采用

镍基合金或碳钢内覆高镍基合金板；德国多采用碳钢内衬橡胶板；日本多采用碳钢内涂玻璃

鳞片树脂防腐。国内根据引进的脱硫技术不同，主要是衬胶和鳞片衬里，具体情况见表3-9，镍基合金或碳钢内覆高镍基合金板使用寿命长但价格过于昂贵，国内尚无使用业绩。

二、鳞片衬里的防腐特点

鳞片衬里是以耐酸树脂为主要基料，以薄片状填料(外观形状似鱼鳞，故称之为鳞片)为骨料，添加各种功能添加剂混配成胶泥状或涂料状防腐材料，再经专用设备或人工按一定

施工规程涂覆在被防护基体表面而形成的防腐蚀保护层。图3—8为鳞片衬里的断面结构。

鳞片衬里层有不连续的片状鳞片。单层鳞片是不透性实体，在衬层中垂直于介质渗透方

向的鳞片呈多层有序叠压排列。

鳞片树脂衬里最突出的性能是具有优良的抗腐蚀介质渗透性。有关试验表明：0.5mm 厚的鳞片的抗渗透性略大于20mm的玻璃钢，1.5mm厚的鳞片衬里，就可以达到非常理想 的抗渗效果。鳞片防腐之所以具备很高的抗渗透性能，是由于鳞片的防腐层中扁平的鳞片在

树脂中平行叠压排列，介质渗透为绕鳞片曲折狭缝扩散过程。玻璃鳞片具有很好的迷宫效

应，如图3-9所示，使渗透介质在不同鳞片层内渗透动力逐渐衰减，介质向纵深渗透趋缓。

对于烟气脱硫来说，玻璃鳞片按照其使用部位与特点，可分为低温玻璃鳞片、高温玻璃

鳞片和耐磨玻璃鳞片等。低温玻璃鳞片一般具有优良的耐水汽的渗透性、耐化学性、耐腐蚀

性等特点，使用温度一般低于100~C，是脱硫装置的重要衬里材料，主要应用于吸收塔的低

温部分、事故浆罐、净烟气烟道等部分。高温玻璃鳞片一般具有优良的耐高温性能，其长期

使用温度可以达到160~C以上。主要应用于烟气换热器与吸收塔之间的原烟气烟道、吸收塔 入口处、烟气换热器原烟气区域以及烟气出口挡板门后的烟道部分。耐磨玻璃鳞片是特殊配 方的鳞片树脂，一般添加陶瓷耐磨材料增加耐磨特性。耐磨玻璃鳞片主要应用于吸收塔喷淋

部位或浆液磨损严重的区域(如安装搅拌器的部位)。

三、玻璃鳞片的施工要领

鳞片衬里施工为手工作业，施工质量在很大程度上取决于操作者的操作技能和熟练程

度。在钢材表面涂玻璃鳞片时，要求在焊缝位打磨、钢板焊接、喷丸处理等各个方面都必须

严格把关，一个环节出现问题都会引起运行后鳞片衬里起气泡、脱落等问题。一般应从以下

几个方面控制施工质量： 1．环境参数的控制

环境参数对于喷丸处理、刷底涂层和涂鳞片都非常重要，尤其是湿度的控制。湿度一

般应低于70％，设备表面的温度至少应高于露点温度3K以上，在整个施工过程中不能有 结露，冬天施工环境温度至少在lo~C以上，达不到上述条件应采取去湿或升温等相应措 施。

2．喷丸前的表面检查

喷丸前对表面进行检查的项目主要有表面平整度、焊缝打磨检查。表面平整度一般要小

于3mm／m。要求焊缝打磨成圆角，外凸的最小圆角为3mm，内凹的转角的最小半径为

10mm，焊缝处不得有气孔。3．喷丸要求

喷丸首先要保证环境参数的控制，可使用充分干燥的石英砂或铁矿砂。对喷丸工艺有一

个重要的检查指标是表面粗糙度，喷丸标准要达到表面粗糙度为R。>70／1m?喷丸结束后的

金属表面和焊缝不能有气孔等缺陷。

喷丸用的压缩空气应干燥洁净，不得含有水分和油污。检验方法：将白布或白漆靶板置

于压缩空气流中lmin，表面观察无油污为合格。4．刷底涂

刷底涂是为了增加玻璃鳞片的附着力。刷底涂应在喷丸后尽快涂刷，一般应在表面处理

完成后6h内完成第一道底漆涂刷。刷底涂前将金属表面的灰尘清理干净，刷底涂应均匀，避免淤积、流挂或厚度不匀等。第二道底漆应在第一道底漆初凝后即行涂刷，且涂刷方向与

第一道相垂直。

5．不同涂层的施工要领 ·

鳞片衬里的施工方法有3种：一是高压无空气喷涂；二是刷、刮涂，主要用于厚浆型

涂料施工；三是抹涂滚压法，主要用于胶泥状鳞片衬里涂抹施工。其中抹涂滚压法施工简 便，衬里施工质量高，应用较广泛。作为鳞片涂料，厚浆型无溶剂鳞片涂料是发展选择的 方向。

(1)抹层防腐。抹层防腐是用抹刀施工，其结构通常有以下几个部分：底涂、中间层、抹层、密封层。抹层的鳞片一般粒径较大。原材料按厂家说明书按比例添加凝固剂，需配备

专用真空搅拌混料设备混合均匀，以最大限度地减少配料过程中气泡的产生。用抹刀均匀地

将涂料抹在已刷底涂的基体表面上，并使表面平整一致，必要时再用棍子压实，使鳞片埋在

树脂中合适的位置，避免鳞片外露、涂层内无气泡，厚度不足处应补足厚度。

第一层涂完后应进行相关的检查，合格后再进行第二层的施工。两层涂抹层的搭界接头

处必须采取搭接方式。

(2)喷涂防腐。喷涂一般只有两层：底涂和喷涂层。采用喷涂可以多遍喷涂，每一遍的

厚度和施工时间间隔由涂层材料厂商提供。各层的颜色应有区别，以便检查和确定是否 漏喷。

6．中间检查和最终验收

防腐是湿法烟气脱硫工程建设中非常重要的环节，关系到脱硫系统投入运行后设备能否 安全运行，因此必须加强防腐施工过程的验收，同时要检查和监督施工过程中同时制作的实 验板。

(1)外观检查。目视、指触等确定有无鼓泡、针孔、伤痕、流挂、凹凸不平、硬化不

良、鳞片外露等。(2)厚度检查。使用磁石式或电磁式厚度计测定鳞片涂层厚度，对不合格处进行修

补。

(3)硬度检查。玻璃鳞片的硬度检查应在实验板上进行，不能直接在涂层上做硬度检

查，以免损坏玻璃鳞片。·(4)打诊检查。用木制小锤轻轻敲击衬里面，根据声音判断衬里内有无气泡或衬里不实 的现象。

(5)漏电检查。对于玻璃鳞片衬里，漏电检查非常重要，其目的是检查有无延伸到基体 的针孔、裂纹或其他缺陷。使用高压漏电检测仪100％扫描衬里面，根据衬里的厚度调整检

查电压数值。如果漏衬或衬里层有孔，电弧会被金属吸引，产生电火花。(6)黏结强度。将实验模块黏结在实验板上，在模块上施力通过拉断实验模块与实验板

间的玻璃鳞片，确定玻璃鳞片的黏结力。一般黏结强度应大于5N／mm2。7．缺陷的修补

鳞片衬里在施工过程中或运行一段时间后出现以 下情况需要进行修补处理：①针孔；②表面损伤；③ 鳞片内有明显杂物；④施工后出现的碰伤。修补时将 缺陷周围磨成波形坡口，将缺陷完全消除，然后用溶 剂清洗干净，应打磨该区域，然后按鳞片衬里施工方 法修涂，缺陷的修补方法如图3—10所示。

对于特殊部位的处理，如烟道与吸收塔的连接、法兰面等处，由于鳞片是分散不连续填料，其配制成 鳞片衬里的材料强度比玻璃钢低，易受应力破坏，因此需要在特殊部位采取玻璃布补强 措施。

由于防腐技术的不断进步，鳞片衬里在湿法烟气脱硫工艺中应用越来越广泛，基本能够

满足湿法烟气脱硫苛刻的工艺要求。鳞片衬里具有的耐高温特性(可在160~C环境下稳定运

行)是衬胶和玻璃钢所不具备的，同时具有耐腐蚀和耐腐损的特性。某电厂鳞片防腐验收检

查结果汇总表见表3—10。第六节 玻 璃 钢

一、组成与特点

玻璃钢(fiberglassreinforcedplastics，FRP)是一种由基体材料和增强材料两个基本

组分，并添加各种辅助剂而制成的一种复合材料。常用的基体材料为各种树脂，如环氧树

脂、酚醛树脂，呋喃树脂等；常用的增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、有机纤维等；常用 的辅助剂有固化剂、促进剂、稀释剂、引发剂、增韧剂、增塑剂、触变剂、填料等。在

FGD装置中，用的较多的玻璃钢是由玻璃纤维和碳纤维制成的。

碳纤维多采用聚丙烯腈纤维为原料制成，玻璃纤维则是由各种金属氧化物的硅酸盐类经

熔融后抽丝而成，其成分以二氧化硅为主，通常含有碱金属氧化物。碳纤维与玻璃纤维相

比，前者的弹性模量高于后者，在相同外载的作用下，应变小；前者制件的刚度也比后者制

件高。此外，碳纤维比玻璃纤维具有更好的耐腐蚀性能，但碳纤维与树脂的黏结能力比玻璃 纤维差，所以碳纤维复合材料的层间剪切强度较低。目前烟气除尘脱硫装置中使用最多、技

术最为成熟的玻璃钢仍采用玻璃纤维作为增加材料。

FGD装置中使用的玻璃钢通常有两种形式，即整体玻璃钢和玻璃钢衬里。整体玻璃钢大

多作为单元设备来使用，玻璃钢作衬里使用时，绝大多数是以碳钢作为基体，但玻璃钢的许多

性能与钢材相比，具有较大的差别。玻璃钢的热导率比碳钢低，具有较好的绝热性能，在20 ～200~C范围内玻璃钢的热导率约为3kI／mh~C，钢材的热导率为148～221kI／mh~C。另外，在

20～200~C范围内，玻璃钢的线膨胀系数约为1．8X10—5C-’，钢材约为1．2X10—‘℃”。因此，使用玻璃钢衬里时，需考虑到玻璃钢基体的黏结性能及基体本身的耐酸、耐温性能。根据使用

树脂的不同，玻璃钢可分为环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢及呋喃玻璃钢。常用玻璃钢的性能及其适

用范围见表3-11。

从表3-11可以看出，单一树脂的玻璃钢各有各的优缺点，难以满足FGD系统的防腐

要求，但可将这些树脂进行混配改性，优势互补，可制得性能优良的复合玻璃钢。一般

FGD装置中使用的玻璃布为无碱(或微碱)、无捻平纹方格玻璃布，可以避免强度的方向

性和减轻腐蚀介质沿玻璃布纹的渗透。树脂一般采用黏结力强、机械强度高；固化成型

方便的环氧树脂打底，复配耐温性好、耐酸碱性能也较好的呋喃树脂，并加入耐磨(如

二硫化钠)、导热(如金属粉末)及抗老化、抗渗性能好的填料(如瓷土、石英粉等)和

辅助剂。

实践表明，这种利用改性呋喃树脂制成的玻璃钢，其耐磨、耐水、耐湿热、抗老化、抗

拉、抗压、抗剪切力学性能均明显优于单一树脂制成的玻璃钢。(1)耐腐蚀性。玻璃钢的耐腐蚀性主要取决于树脂。随着科学技术的不断进步，树

脂的性能也在不断完善，尤其是20世纪60年代乙烯基酯树脂的诞生，进一步提高了玻

璃钢的耐腐蚀性及耐热性。乙烯基酯是用环氧与不饱和酸反应制成的。它的分子链结

构不同于聚酯，末端具有高交联度、高反应活性的双链，具有稳定的化学结构，其中

的稳定苯醚键使树脂耐腐蚀，强度接近环氧。另外，酯基只位于分子链端部，与聚酯

不同，聚酯的酯基出现在主链上，因此，水解后，乙烯基酯性能并不下降。此外，当

固化反应后，交联反应只在端部进行，整个分子链不全参加反应，因此，分子链可以 拉伸，宏观上表现出较好的韧性，乙烯基酯延伸率为4％～8％，而聚酯的仅为1％～

1．5％。由于乙烯基酯独特的分子链构造及其制造合成方法，使其固化后的性能与环氧

接近，其工艺性能类似于聚酯，耐酸性优于氨类固化环氧，耐碱性优于酸类固化环氧

和不饱和聚酯。从工艺上看，乙烯基酯适合于大多数的玻璃钢成型工艺，例如纤维缠

绕；拉挤、手糊等等。乙烯基酯黏度低，与纤维浸渍效果好，可保证制品的质量。因

此乙烯基酯非常适合于做脱硫玻璃钢设备的树脂基体，它的防腐性能好，韧性好，高

温性能突出，价格适中。在国外的玻璃钢脱硫设备中基本上都采用乙烯基酯玻璃钢，几种国外的乙烯基酯室温时的标准性能见表3—12。表3—13列出了几种材料的耐酸性比

较。

(2)耐热性。图3—11是酚醛环氧型乙烯基酯树脂玻璃钢和氯茵酸型聚酯树脂玻璃钢在

连续干热状态下的抗弯强度和耐温性能比较。

将用2种树脂分别做成的试样暴露在193~C空气中12个月后，发现酚醛环氧型乙烯基

酯树脂的保留强度比氯茵酸聚酯树脂高得多，而后者已在湿法FGD系统的烟道和烟囱衬里

工艺中成功应用多年。由此可以证明，乙烯基酯树脂玻璃钢做成的脱硫塔，将能耐受更高的

温度，使用寿命更长，也更可靠。图3—12是2种树脂做成的玻璃钢层合板暴露在65~C烟气

中90天弯曲强度与热震性能比较。

热震性能试验是把2种玻璃钢层合板放到204~C以上的溶液中，取出后立即放入冷水并

保持2h，再对2种层合板进行6h的干燥，然后测定弯曲强度。试验表明，用乙烯基酯树脂

制成的玻璃钢层合板保留了绝大部分抗弯强度，而用耐温氯茵酸聚酯树脂制成的玻璃钢层合

板暴露在干热状态下4h后就开始分层，弯曲强度下降了40％。乙烯基酯树脂的抗热震性能

归功于它的延伸率是氯茵酸聚酯树脂的3—4倍。高的延伸率使它具有极高的抗冲击性能，并增大了对温差、压力波动、机械振动的适应范围。乙烯基酯树脂做成的玻璃钢已成功地用

于湿法FGD系统的烟囱衬里。

(3)耐磨损性能。在腐蚀环境中，玻璃钢的耐磨性能优于钢铁，为提高玻璃钢的耐磨 性，可以在树脂基体中适当加入填料如金刚砂等，但不能使玻璃纤维暴露出来。1987年，位于德国Weisweiler的某火电厂采用湿法石灰石／石膏FGD工艺，浆液中固体含量达15％，吸收塔和输送浆液的管道均为玻璃钢，至今运行良好。

阻燃性能也是另一关键问题．玻璃钢结构在制作时可加入适量的阻燃剂以保证其安全 工作。

二、玻璃钢的质量检验

常见玻璃钢的缺陷及解决办法见表3—14，玻璃钢的质量检验见表3—15。

三、玻璃钢的应用

由于玻璃钢具有耐化学腐蚀且价格低的特点，故已成功地应用于湿法FGD系统。主要

在以下部位使用：①吸收塔等塔体；②喷头；③集液器、除雾器；④管路；⑤烟道；⑥烟

囱。使用者认为玻璃钢质量轻、耐腐蚀，造价比合金材料低，极具应用潜力，德国某电厂几

台洗涤塔长期使用此种材料的成功就是例证。不同材料除雾器的价格比较见表3—16。

玻璃钢烟道的成功应用已有相当长的时间，1982年，美国就在直径4—9m的烟道上应

用了玻璃钢；1988年，德国在直径为7m的烟道上的应用也获得成功。玻璃钢烟囱作为脱硫

工厂的一部分，成为代替混凝土烟囱，提高烟囱使用寿命的理想替换结构。1983年，美国

ASTM学会起草了玻璃钢烟囱的设计标准ASTMD-20，建议烟囱的最大挠度不应超过烟囱

高度的5％。20世纪80年代，美国CenturyFiberglass公司制造了当时世界上最高的自支撑

式玻璃钢烟囱。烟囱高5L 8m，总质量9．53t，顶部壁厚0．64cm，底部壁厚2．21cm，烟囱

的防腐层厚0．05m，用10％的表面毡，树脂含量为90％，前两层是用0．25cm厚的短纤维

(1．9cra长)增强树脂层，纤维含量为25％，延伸率大于40％，以防开裂。结构层采用纤维

编绕工艺成型，玻纤含量为70％。在玻璃钢烟囱的外表面要涂覆耐大气老化层。

在国内，北京国华热电公司的进口FGD系统中，石灰石浆液输送管道和储存罐均为玻

璃钢。广东连州电厂和瑞明电厂FGD系统的石灰石浆液罐、吸收塔浆液循环管道及塔内浆

液分配管也都是玻璃钢。深圳西部海水FGD系统的海水输送及恢复管道、在四川白马电厂

试验的采用NADS技术的吸收塔均是玻璃钢。随着FGD装置的增长，玻璃钢应用得越来 越多。

玻璃钢脱硫装备的社会效益和经济效益都很显著。在国外，玻璃钢设备已趋于成熟，其

显著的优点已被人们承认和接受。目前玻璃钢脱硫装备正趋于大型化，如英国Plastilon计

划制造直径为20m的洗涤塔。大的玻璃钢结构，给运输带来了很大的麻烦。因此，“就地”

制造的技术与设备就显得十分重要，国外正在进行这一方面的研究，应引起重视。

第七节 其他耐蚀材料

一、高分子热塑性塑料

聚氯乙烯塑料是以PVC树脂为主要原料，加入其他添加剂，经过捏和、混炼、加工成

型等过程制得。根据增塑剂的加入量的不同，分硬聚氯乙烯、软聚氯乙烯两大类。硬聚氯乙

烯具有较高的机械强度和刚度，一般可以用作结构材料。它具有优良的耐化学腐蚀性，当温

度低于50~C时，除强氧化性酸外，耐各种浓度的酸、碱、盐类的侵蚀。在芳香烃、氯化烃

和酮类介质中，硬PVC溶解或溶胀，但不溶于其他有机溶剂。其耐热性常用马丁耐热温度

表示，为6500。实际使用中的硬PVC塑料的使用温度常根据其使用条件的不同而不同，如

介质腐蚀性越强，使用温度越低。另外，作为受力构件使用时，应力越高，使用温度下降。

硬PVC塑料由于其一定的机械性、优良的耐化学腐蚀性，更因为其来源广泛、价格便宜，且相对密度小，吊装方便，焊接、成型性能良好，易加工，而成为化工、石油、染料等工业

中普遍使用·的一种耐腐蚀材料。它常用来做塔器、储槽、排气筒、泵、阀门及管道。由于硬

PVC线膨胀系数较大，较高的温度会造成较大的应力，因而在设计PVC设备、管道及固定

安装时，必须考虑这一特点。

软PVC由于加入大量的增塑剂，质地较软，强度低，刚性差，耐热性不如硬PVC，耐

化学性与硬PVC近似，主要用于制造密封垫片、密封圈及软管，还适用于大型设备衬里。

二、聚丙烯(PP)PP树脂根据合成过程中使用催化剂的不同，所得分子结构有所不同。其耐蚀性、物理

机械性及耐热性等与其结晶性有密切的关系。一般来说，结晶度越高，耐蚀性越好。它对于

无机酸碱盐化合物，除氧化性的介质外，接近loo~C无破坏作用。室温下，PP在大多数有

机溶剂中不溶解，某些氯化烃、芳香烃和高沸点脂肪烃能使PP溶解，且溶胀度因湿度升高

而升高。聚丙烯耐热性较高，在熔点以下，材料具有很好的结晶结构。其使用温度为110～

120~C，无外力时，可达到150~C。PP的高度结晶性，使其具有较好的机械强度，常温下，可用作结构材料，但其刚性因温度升高而降低较大，因而在高温下，不宜作结构设备。与

PVC比较，当温度大于80~C时，PVC已完全失去强度，而PP仍可保持一定的强度，作为

耐蚀材料使用。

PP常用于化工管道、储槽、衬里等，湿法FGD的除雾器常常用PP制造，如连州电

厂、太原一热FGD的除雾器。在实际使用安装时，因其热膨胀系数较大，需考虑安装热补

偿器，另外，采用无机填料增强PP，可提高其强度、抗蠕变性，如使用玻纤增强PP制造

保尔环及阶梯环。若用石墨改性，可制成石墨换热器。

三、氟塑料

含氟原子的塑料总称氟塑料。由于分子结构中含有氟原子，使聚合物具有极为优良的耐

蚀性、耐热性、电性能和自润滑性，主要品种有聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟乙 丙烯。

聚四氟乙烯又称特氟隆，简称PTFE或F4，是单体四氟乙烯的均聚物。PTFE是白色

有蜡状感觉的热塑性树脂，它具有高度的结晶性，熔点为327~C，熔点以上为透明状态，几

乎不流动，不亲水，光滑不黏，摩擦特征与水相似，密度很大，为塑料中密度最大者，具有

良好的耐热性及极佳的耐化学药品的腐蚀性，能耐王水的腐蚀，有“塑料王”之称。

PTFE有如下特性：

(1)优良的耐高、低温特性。能在一269～+260~CT作温度下工作。(2)优异的耐化学腐蚀性。除熔融的碱金属或其氨溶液、三氟化氯及元素氟在高温下对

它发生作用外，其他任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂对它都不起作用，如它在浓硫

酸、硝酸、盐酸甚至王水中煮沸，其质量及性能均无变化。它能耐大多数有机溶剂，如卤代

烃、丙酮、醇类等，不会产生任何质量变化及膨胀现象。可见，它的化学稳定性甚至超过贵

重金属(如金、铂等)、玻璃、搪瓷等。(3)很低的摩擦系数。比磨得最光滑的不锈钢的摩擦系数小一半，磨损量只有它的1％。

(4)优异的介电性能。一片0．025mm的薄膜，能耐500V高压，比尼龙的介电强度高—倍。

另外，PTFE的抗渗性能优良，吸水率仅为0．005，由于聚四氟乙烯分子间作用力小，表面能低，因而具有高度的不黏性，很好的润滑性。当粘贴于橡胶表面时，可以有效地防止

结晶石膏的结块现象，以及FGD下游烟道中潮湿部分强烈的水蒸气渗透和橡胶的溶胀。其

综合性能见表3—17。

但是，聚四氟乙烯的机械强度一般，蠕变现象严重，刚性低，不易作刚性材料。聚四氟

乙烯的主要缺点是其成型加工困难，不能用一般热塑性塑料的成型加工方法来加工，只可采

用类似粉末冶金的方法把聚四氟乙烯粉末预压成型，再烧结成型。为了适应使用要求，应对

PTFE进行填充改性，常用的填充剂有石墨、二硫化钼、碳黑、云母、石英、玻璃纤维、青

铜粉、石棉、陶瓷等。玻璃纤维是最常用的填充剂，它对PTFE的化学性能、电气性能影

响很小，却提高了其他性能。青铜的作用是增加了散热性。二硫化钼的作用是增加耐磨性、刚性、硬度。

聚四氟乙烯主要用于衬里材料，其不黏性使其衬里工艺较困难，可采用深层或板衬形

式，一般用于管道、管件、阀门、泵、容器、塔等设备衬里的防腐。在太原一热FGD系统 中，除雾器的冲洗喷嘴是用聚四氟乙烯制造的。其他氟塑料由于分子结构上不全为氟原子组

成，因而其耐蚀性、耐热性比聚四氟乙烯稍差。但其加工性要优于聚四氟乙烯，可用一般塑

料加工方法加工，用于制作泵、阀、棒、管等，还可用于设备的防腐涂层。

四、氯化聚醚

氯化聚醚是一种线形高结晶度热塑性塑料，具有较高的耐热性及耐蚀性。耐蚀性仅次于

聚四氟乙烯，除强氧化剂及酯、酮、苯胺等极性大的溶剂外，能耐大部分酸、碱和烃、醇类

溶剂以及油类的作用。其耐磨性好，尺寸稳定性好。其抗拉强度与特性黏度V有关。V≥

1．2，可用作结构材料，V在0．8～1．2之间，用作涂层。其加工法可用一般的加工方法，注

射、挤出、模压、焊接、喷涂都可。氯化聚醚在化工中除了可以加工成管、板、棒及相应的 零件外，还常用于涂层和衬里。

五、聚苯硫醚

聚苯硫醚是一种较好的耐高温、耐蚀工程塑料，其耐热性可与聚四乙烯、聚酚亚胺

媲美，250℃以下可长期使用。线形聚苯硫醚加热或化学交联后，可在200℃以下使用，其机械强度高于氯化聚醚，特别是高温机械强度好，抗蠕变性优良。175℃以下不溶于所

有溶剂，250—300℃不溶于烃、酮、醇等，耐酸、碱作用，但不耐强氧化剂的酸，也不

耐氟、氯、溴介质的腐蚀。聚苯硫酸的主要加工方法有注射、压制、喷涂等，压制成棒

材、板，再制成相应的零件。另外，还可用热压的方法制作金属泵、阀等的衬里。目前，国内多采用它作防腐材料。

六、热固性增强塑料

热固性增强塑料是一种以合成树脂为基体，以纤维质为骨架的复合材料。由于它具有质

量小、强度高、耐腐蚀、成型性好、适用性强等优异性能，已成为化工防腐工程中不可缺少 的材料之一。·

热固性增强塑料的强度主要由骨架材料纤维质承受，合成树脂黏附于纤维骨架，是传递 力的介质。

增强塑料的性质不仅取决于骨架纤维材料、合成树脂，而且还与两者的黏结性有关。增

强塑料的树脂与纤维界面间的黏结性决定了其物理、化学性能。纤维表面因为拉丝的需要，沾有石蜡等浸润剂，会严重影响玻纤与合成树脂的黏结力。因此，玻纤表面的处理是改善纤

维与树脂间黏结性的关键。工程中常采用偶联剂对玻璃纤维进行表面处理，目的是使增强塑

料界面黏合从物理黏合变为化学结合，以提高纤维与树脂的黏结力，从而使复合材料具有较

高的刚性及强度。增强塑料常用的合成树脂如下： 1．酚醛树脂

酚醛树脂是酚类化合物与醛类化合物在催化剂的作用下，缩合而成的一类化合物的总

称。其特点是耐化学性好，在非氧化性的酸中稳定，但不耐碱及氧化性酸，耐热性较好，其

马丁耐热温度为120~C。为了克服酚醛树脂耐碱性差的缺点，可引入。、p—二氯丙醇。另外，根据施工的需要，还常引入稀释剂，如苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇等来调节树脂黏度。2．呋喃树脂

呋喃树脂具有良好的耐酸、耐碱性，可在酸、碱交替的介质中使用，但对强氧化性酸如

浓H。804、HNOs及其他氧化性介质不耐蚀。它由于固化程度较高，因而具备良好的耐溶

剂性及耐热性，其耐热温度可达180～190~C。呋喃树脂性脆，可通过加入增塑剂，如苯二

甲酸二丁酯，或其他树脂(如环氧树脂)来加以改性。其对光滑无孔的基材黏结性差，而对

多孔表面材料有好的浸渍渗透和黏结性。3．环氧树脂

环氧树脂是含有环氧基的高聚物的统称。其种类很多，但在防腐工程中使用最广泛的是

环氧氯丙烷与双酚A。环氧树脂化学性质稳定，耐稀酸、碱，但在浓碱及加热情况下易为碱

所分解。其机械强度主要体现为抗弯强度较高，具有柔韧性。另外，由于环氧树脂含有许多

强极性基，因而具有很强的黏结力，可黏结金属、非金属与多种材料，因而广泛用于玻璃

钢、黏结剂、涂料等。环氧树脂的耐热温度(马丁耐热温度)为105～130~C，使用温度应

根据实际应用条件而确定，如在酸碱浓度较高的环境下，其使用温度大大下降，只可在常温

下使用，在非腐蚀性条件下，固化物使用温度大于100~C。4．不饱和聚酯

不饱和聚酯是聚酯树脂的一类，它是由不饱和二元酸及其酸酐或饱和多元酸及其酸酐与

二元醇经缩聚而成的合成树脂。不饱和聚酯的最大优点就是成型工艺优良，固化后的综合性

能良好。其力学性能介于环氧与酚醛之间。不饱和聚酯不耐氧化性介质，耐碱、耐溶剂性能

差，耐温性较差，且随温度的上升其老化加速，这些缺点可通过在树脂结构中引入其他单体 加以改进。

七、石墨

1．不透性石墨

石墨是一种结晶形碳，它与其他碳(如焦炭、无烟煤)的主要区别在于有明显的晶

体构造。石墨晶体属六方晶体系列，在石墨晶体中，碳原子按正六角形排列于各平面上，在每一个平面内，每一个碳原子都和其他三个碳原子以共价键相连接。这种共价键结合

是非常牢固的，所以有很好的化学稳定性。这就使石墨表现出卓越的耐腐蚀性，除了强 氧化性的酸如硝酸、铬酸、发烟硫酸、卤素之外，在其他化学介质中都很稳定，甚至在

熔融的碱中亦稳定。但在人造石墨的制造过程中，由于高温焙烧而逸出的挥发物，致使

石墨材料形成很多微细的孔隙，孔隙的存在不但影响到它的机械强度和加工性能，而且

使它对液体和气体的抗渗性能变差。因此，需要采取适当的方法填充石墨的孔隙，即进

行不透性处理，使其成为不透性石墨。不透性石墨可进行各种机械加工，如车、刨、锯、钻、铣等。它的耐蚀性与耐热性由合成树脂和石墨共同确定。石墨本身在450~C以下对大

多数腐蚀介质具有很高的稳定性，但在空气中，温度高于450～500~C时，开始氧化。根

据制造方法的不同，可分为浸渍石墨、压型石墨、浇注石墨。石墨的物理机械性能及耐

蚀性能见表3—

18、表3—19。

不透性石墨材料是非金属材料中唯一具有优良导电、导热性能的材料，其线膨胀系数较

其他材料小，化学稳定性高，且具有良好的机械加工性能。因此不透性石墨常用来制作传

热、传质设备，反应设备及流体输送设备。用不透性石墨制成的传热设备，由于传热效率

高，耐蚀性好，使用最为广泛。2．浸渍石墨

浸渍石墨是目前国内用于设备防腐蚀内衬用不透性石墨板主要材料，其基本过程是先将

人造石墨材料烧结成棒材或块材，用机械方法加工成所需板材，然后通过真空法使浸渍剂在

外压条件下浸渍石墨板孔隙，再固化成型。人造石墨在成型烧结过程和石墨化过程中会挥发

出低沸点组分，从而产生密布的微孔，经合成树脂浸渍将微孔填塞，所得浸渍石墨具有不 透性。

浸渍石墨常用的浸渍剂有酚醛树脂、呋喃树脂、水玻璃、氟树脂等，其中以酚醛浸渍石

墨最常用。酚醛浸渍石墨具有良好的耐酸、耐溶剂性，耐碱和氧化性酸较差，可加入1、3—

二氯丙醇改进其耐碱性。若经高温处理，树脂开始焦化，其耐酸、耐碱性提高，但机械强度

下降。其耐热性由酚醛树脂决定，一般在170℃下使用，也可在180℃下使用，但由于树脂 的老化，强度下降，树脂分解，易造成渗漏。

呋喃浸渍石墨具有良好的耐酸碱性和耐溶剂性，在浓度较高的醋酸溶液中尤为稳定，耐

热性优于酚醛浸渍石墨。

氟树脂浸渍石墨耐蚀性优良。由于氟树脂的耐蚀性超过石墨材料，因此，其耐蚀性取决

于石墨的耐蚀性，即耐除氧化性酸以外的多数酸，耐任意沸腾碱，在氯一碘中稳定。耐除氧

化性盐溶液以外的多数盐溶液，对大多数有机溶剂稳定。其耐热性取决于氟树脂，只可在

200~C以下的介质中使用。水玻璃浸渍石墨常用于不能使用合成树脂浸渍的石墨材料，能在

强氧化性介质或较高的温度条件下使用。耐高温可达300—400~C，但不耐稀酸和水的腐蚀。

3．压型石墨

压型石墨是用石墨粉作骨料，与合成树脂经捏合机混匀，制成坯料或造粒，于液压机中

模压成型或挤压成型。可以制成压制石墨制品，如管材、板材、三通、阀门、泵叶轮等。其

中管材应用最广，除用于流体输送系统外，还用来制作各种类型的列管式换热器。压型石墨

制品的主要品种有酚醛压型石墨、呋喃压型石墨、环氧压型石墨及改性树脂压型石墨。当石

墨含量为75％左右时，有较高的化学稳定性。压型不透性石墨板的耐腐蚀性能主要取决于

树脂的耐腐蚀性，如压型酚醛石墨板除强氧化性介质外(硝酸、铬酸、浓硫酸等)，能耐大

多数无机酸、有机酸、盐类及有机化合物、溶剂等介质的腐蚀，但不耐强碱。

八、耐蚀硅酸盐材料 1．化工陶瓷 ’

陶瓷一般为陶器、烙器、瓷器等黏土制品的通称。其坯体主要由黏土、长石、石英配制

而成。作为化工陶瓷设备，除了要求耐腐蚀以外，还要求尺寸较大，耐一定的温度急变和压

力等。化工陶瓷中坯体原料主要有三种：黏土(赋予泥料以成型性能)、长石和石英(减小

干燥与烧成收缩)、溶剂原料长石(降低烧成温度)。原料坯体中的化学成分主要有Si02、Al：O，、Fe20。、MgO等。原料产地不同，所含的化学成分也不同，则制品的性能也不同，如Si02：A1：O，＝3 c1(质量)制品具有较好的机械强度和低的线膨胀系数。当A120s含

量为23％一27％时，制品的耐酸性最好。

化工陶瓷除氢氟酸和硅氟酸外，几乎能耐所有浓度的无机酸和盐类以及有机介质的腐

蚀，但它对磷酸的耐蚀性差，不耐碱，特别是浓碱。缺点是机械强度较差，是典型的脆性材

料，冲击韧性低，抗拉强度小，且热稳定性低。因此其使用温度、压力都很低，只能用在常

压或一定真空度的场合。一般耐酸陶瓷设备、管道的使用温度小于90~C。耐温陶瓷设备、管道的使用温度小于或等于150~C。化工陶瓷的主要技术性能见表3—20。在FGD装置中，化工陶瓷砖板主要用于吸收塔底部的吸收氧化槽内壁、槽底及烟气入

口等冲刷强度高、容易造成机械损伤的地方，吸收塔喷淋层的喷嘴也常用陶瓷制造，如

FGD的雾化喷嘴等。在安装及使用中应注意：化工陶瓷耐温度急变性差，设备和管道应尽

量安装在室内，特别是加热设备，如在露天安装，应考虑保温措施。操作时还应避免过冷、过热，如突然往冷的设备内加入热的介质，陶瓷设备允许的温度急变范围一般为20～30~C。

另外化工陶瓷不宜高压操作，其升压、减压应缓慢进行。陶瓷管道的安装应在地下或以支架 架空，不允许呈悬垂状态。在与泵设备连接时，应加一柔性接管，以免受振破坏。连接陶瓷

管的阀门应个别固定，以防扳动阀门时扭坏陶瓷管。在采用法兰连接时，连接处必须填有耐

蚀垫片，且螺母应均匀拧紧。安装大型塔器、容器时，必须有混凝土基础，上面垫以石棉及 其他软垫片。

陶瓷制品的机械加工较困难，一般用砂轮磨削，也可用金刚石钻制的车刀进行车削，加

工时，可在一般的金属切削机床上进行，也可用金刚砂手工研磨。2．4~,-Y-搪瓷

化工搪瓷是将瓷釉涂在金属底材上，经高温浇制而成，它是金属与瓷釉的复合材料。化

工搪瓷设备选用含硅量高的耐酸瓷釉涂敷在钢制设备表面，经高温烧制，使之与金属附着形

成致密的耐蚀玻璃质薄层。因此，化工搪瓷设备兼有金属设备的力学性能和瓷釉的耐蚀性。

制品的基体材料主要是低碳钢、铸铁。制造瓷釉的原料有石英砂、长石等天然岩石加上助熔

剂，如硼砂、纯碱、氯化物等，以及少量使瓷釉能牢固附着的物质。除氢氟酸及含氟的介 质、温度高于180~C的浓磷酸及强碱外，搪瓷能耐各种浓度的无机酸(包括强氧化性酸)、有机酸、弱碱和强有机溶剂。具备一定的热传导能力，其使用温度在缓慢加热和冷却条件下

为一30～270~C。耐冷冲击(由热快变冷)的允许温差小于110~C。耐热冲击(由冷快变热)的允许温差小于120~C。能耐压力，搪瓷使用压力取决于钢板强度、设备的密封性及制造水

平。一般罐内压强小于或等于0．25MPa，夹套内压强小于或等于0．6MPa。负压操作时，使

用真空值小于或等于700mmHg。搪瓷还具有良好的耐磨性、电绝缘性、抗污染性、不易黏

附物料等优点。

搪瓷机械强度比陶瓷、玻璃制品要好得多。但它的瓷釉毕竟是玻璃质脆性材料，易受损 坏，因此在搪瓷设备的使用及安装吊运过程中应避免碰撞和振动，在室外放置应避免雨淋、灌水，否则冬季结冰会将瓷层胀裂。搪瓷设备焊接时，不允许在瓷层外壁焊接，应在无瓷层 的夹套上施焊，且需采取保护带瓷钢板的措施，即不用氧气割、焊，而用电焊，并采取冷却

措施以避免局部过热。升温、降温、加压和降压也应缓慢进行，避免酸、碱介质交替使用。

另外清洗设备夹套严禁用盐酸，以免引起罐内壁爆瓷。3．人造铸石

人造铸石是以天然石材辉绿岩、玄武岩为原料，配以解闪石、白方石、铬铁等附加料，经配料粉碎、熔化、浇铸、成型、结晶、退火等工序而制成的一种耐磨、耐腐蚀的硅酸盐制

品。根据所用原料的不同，人造铸石可分为玄武岩铸石、辉绿岩铸石，其中以辉绿岩铸石最 为常用。

虽然铸石所用的原料中含有Fe20。等不耐酸成分，但在高温时能和Si02、A1203等化

合成具有良好耐酸性能的铁铝硅酸盐，所以铸石具有良好的物理、化学、机械性能。与化工

陶瓷一样，它硬度高，耐磨性能好，除氢氟酸、热磷酸、熔碱以外，对其他各种浓度的无机酸、有机酸、氧化性介质、盐类、稀碱溶液性能均稳定。铸石制品具有独特的耐磨性能，在

干摩擦或半干摩擦工作状态下，铸石的耐磨性能比合金钢、普通碳素钢、铸铁等高十几倍。

20世纪70年代初就广泛用于火力发电厂水力出灰槽和球磨机出口等易磨损部位，以及水电

站排沙管的护衬，轴的机械密封部件，是代替金属的理想材料。

铸石表面光滑，可以按照用户要求设计成各种尺寸和形状，如圆形、矩形、扇形、多边 形等形状，常用于输送腐蚀介质的明渠中，用于各种酸碱反应设备或容器的防腐蚀内衬，是

代替有色金属或橡胶的理想材料。铸石的主要缺点是脆性大、抗冲击韧性差和热稳定性不

高，单纯的铸石管不适合广泛应用。通常的做法是铸石管外加套钢管，钢管与铸石管之间的

间隙用水泥浆填充，形成复合铸石管。这种复合铸合管具有很好的抗磨损性，良好的抗弯、抗拉性能，以及耐腐蚀、稳定性好等优点。目前我国生产的工业用铸石产品大体有三大类，即普通、异型铸石板，各种规格的铸石管件以及铸石粉等。最近又开发了夹筋铸石管和夹筋

铸石板新产品。我国目前铸石产品的品种、质量和生产能力大体可以满足需要。只要严格执

行施T_T艺，即可达到预期的技术经济效果。常见铸石的化学成分、物理化学机械性能见表

3—

21、表3—22。

第八节 防腐材料的比较与选用

湿法FGD设备防腐措施的采用主要取决于所接触介质的温度、成分。从理论上讲，橡

胶衬里的耐热性比涂层差，而耐磨性、抗渗透性比涂层要好，因此，橡胶衬里一般应用于机

械负荷大的区域，如吸收塔内部、石灰石浆液系统、石膏干燥系统、温度较低的烟道等。一

般衬里为4～5mm厚，个别区域采用双层衬里。涂层一般应用于烟道、热交换器等。另外，喷涂涂层的耐温性高于抹涂涂层，而抗渗透性低于抹涂涂层，因此，在长期潮湿的部位，优

先采用较厚的抹涂涂层，而在干燥部位，一般采用喷涂涂层。在实际操作中，大面积区域用

喷涂法，局部用抹涂法。

在腐蚀强烈、温度较高以及机械负荷较强等防腐条件特别苛刻的情况下，单一衬里往往

难以满足设备的使用要求，此时往往需要采用复合多层防腐衬里，如在橡胶或涂层表面再铺

上一层陶瓷砖板或炭砖，形成一个隔热层，用环氧树脂或水玻璃进行黏结，这种方法特别适

用于吸收塔的原烟气入口处或吸收塔底部。瓷砖铺面也能对机械性损伤起到良好的保护作

用，如在吸收塔内的衬胶上加铺瓷砖，可以避免脱落石膏片的损伤。·

欧洲的橡胶板复合技术和黏连技术发展较成熟，德国等国家倾向在吸收塔和出口烟道内

表面使用橡胶衬里。连州电厂FGD装置的吸收塔使用了防腐橡胶内衬。

早期使用氯丁橡胶作为衬里材料，但效果不好，最后在丁基橡胶的应用上取得成功，现

在德国大部分FGD吸收塔使用这种橡胶。德国LCS公司在中国承包的3个FGD项目在吸 收塔和出口烟道上使用的胶板就是氯丁基预硫化胶板。

人们在成膜物质的选择上经过了长期实践，如对美国SanMingual电厂FGD吸收塔的

维修过程中曾先后使用聚酯树脂、氟橡胶、乙烯基酯树脂等材料，根据使用状况，认为玻璃

鳞片乙烯基酯树脂在FGD工艺中是最理想的抗腐蚀材料，与基体具有优良的黏结性，固化

时放热量低、收缩小，1．5年后的维修率小于1％。同橡胶衬里一样，施工质量很大程度上

影响涂层的使用寿命。因施工质量问题而出现失败的例子在FGD防腐领域中已屡见不鲜，所以一些著名的防腐公司对施工要求极为严格。

日本从美国引进涂磷技术用于吸收塔和出口烟道内表面防腐，并成为日本FGD防腐技 术的特点。日本在橡胶衬里方面也经历了从天然橡胶、氯丁橡胶到丁基类橡胶的发展过程，并且技术也很成熟。但从施工角度来说，使用鳞片树脂施工费用比衬胶低。在劳动力相同的 情况下，鳞片施工的速度比衬胶快4—5倍左右。但鳞片树脂在角落部位易产生裂纹，通常

需用FRP材料进行强化。另外，相对于衬胶，该方法容易产生裂纹，需定期检查和维修。

某电厂FGD上一人孔门上出现过涂层裂纹情况。

在FGD系统中，如果某些区域腐蚀条件恶劣，同时环境温度较高，这时依靠合金钢防

腐显得很有必要，一些特殊的合金材料都在FGD中使用过，如镍基合金钢、钛基合金钢，主要牌号有2．4605、C276、C22、904L等。这种方法施工要求较严，使现场施工难度增大，但施工质量不像上面两种方法对使用寿命的影响那样显著。该方法成本高，增加了FGD系

统的投资，对发展中国家来说，受到资金方面的制约。

美国在尝试了玻璃鳞片和橡胶后更倾向使用衬合金钢箔用于吸收塔和烟道内表面的防

腐，并成为美国FGD防腐技术的特点。以乙烯基酯树脂做成的玻璃纤维增强塑料(玻璃钢

FRP)在20世纪70年代首先在美国得到应用，80年代在欧洲掀起了用玻璃钢制造脱硫设

备的热潮，其价格比不锈钢低，可以部分取而代之。

日本是较早对火电厂FGD设备制定技术指南的国家，1975年制定了《排烟脱硫设备

指南》，并于1989年和2002年进行了两次修订。在2002年的修订中，将JEAG 3603 《排烟脱硫设备指南》、JEAG 3604《排烟脱硝设备指南》以及JEAC 3719《除尘装置规 程》合并成JEAG 3603—2002《排烟处理设备指南》(以下简称《指南》)。《指南》由日

本电气协会火电专委会制定，并由日本电气协会发行，属指导性的技术指南。《指南》以

石灰石／石膏法为例，从影响因素(腐蚀性气体、酸性溶液、反应生成物)、影响因子

(腐蚀、磨损)、影响结果(腐蚀与影响的状况)等出发，提出了将不同材料(陶瓷、金

属材料、塑料、橡胶内村、树脂内村)用于不同设备的要领。当腐蚀性大、磨损也大时，选用陶瓷材料，主要用于喷雾器喷嘴、旋流器喷嘴、泥浆调节阀的接触液体部分和小型

泵。当腐蚀性大、磨损稍大时，选用金属材料，如吸收塔内部元件、泵、配管、阀等。

塑料用于喷雾器导管、除雾器、填料、配管、阀等。橡胶内衬用于吸收塔内部元件、贮

罐、泵、配管、阀等。当腐蚀性大、磨损小时，可用树脂内衬，如烟气处理系统的外壳、酸露点及低pH值水雾氛围下的管道、贮罐等。表3—23给出了石灰石／石膏法FGD系统 的主要设备、部件的使用材料。

防腐材料各有特点，表3—24对它们的性能作了一个简要的评价。

第三篇：我国电厂烟气脱硫综述(CHENZUHAN)

我国电厂烟气脱硫现状综述

201110202134陈祖涵

摘要控制火电厂排放烟气含硫量，在环保上做出了巨大努力。我国不断在改进技术，但是与世界先进技术还是有一定的距离。在运用我国独有的特色技术进军国际市场的时候，我国烟气脱硫技术机遇与挑战并存。

关键字烟气脱硫 脱硫制铵 湿法脱硫 脱硫制石膏

1高浓度 SO2 烟气脱硫技术大规模工业化应用

由于冶金行业往往是高能耗，高污染行业，所以国家对冶金行业的烟气脱硫处理很早就进行的研究与运用。SO2 含量高于 3 %的烟气 ,通常称为高浓度二氧化硫烟气。此类烟气可采用钒催化剂接触催化制硫酸等方法脱硫回收利用硫资源。50 年代我国有色金属冶炼等生产过程这类烟气的脱硫制酸研究即有初步成果。1953 年 ,葫芦岛锌厂首次在国内建成冶炼烟气脱硫制酸装置。此后 ,沈阳冶炼厂、富春江冶炼厂 ,铜陵有色金属公司、贵溪冶炼厂等企业实现了冶炼烟气脱硫制酸的工业化。目前 ,我国有色金属冶炼行业的高浓度二氧化硫烟气基本上都己采用催化转化法脱硫制酸 ,不仅有效地控制了二氧化硫污染 ,而且使冶炼烟气二氧化硫成为重要的硫资源 ,补充了我国缺乏的硫资源 ,企业也取得较大经济效益。每年冶炼烟气脱硫制得的硫酸占全国硫酸年产量 10 %0.5 %),采用传统的接触法脱硫制酸等方法 ,技术经济上难度大。

目前我国这类烟气的脱硫技术工业化应用程度还很低 ,已应用的主要是引进的国外烟气脱硫装置和中小锅炉简易除尘脱硫装置：

国外烟气脱硫装置的引进。

70年代后期 ,我国开始从国外引进烟气脱硫装置:1978 年南化公司从日本引进的 2 ×160t 锅炉烟气的“氨-硫铵法”烟气脱硫装置;1981年,南京钢铁厂从日本引进的处理烧结烟气 5 ×104Nm3/ h 的“碱式硫酸铝法”烟气脱硫装置;1993年 ,重庆珞璜电厂从日本引进的处理 2 ×360MW 机组锅炉烟气的“湿式石灰石 —石膏法”烟气脱硫装置;1994 年 ,山东黄岛电厂从日本引进的处理100MW 电厂锅炉烟气的“旋转喷雾干燥法”脱硫装置;1996 年山西太原第一发电厂从日本引进的简易石灰石 —石膏法脱硫装置;1997 年 ,成都热电厂从日本引进的处理 100MW 电厂锅炉烟气的“电子束辐照法”装置;另外 ,北京第一热电厂(2 ×410t/ h)、重庆(2 ×200MW)、浙江半山电厂(2 ×125MW)、南京下关电厂(2 ×125MW)、重庆珞璜电厂二期(2 ×360MW)、深圳西部电厂(300MW)等烟气脱硫装置均是引进成套技术。这些烟气脱硫装置的引进为我国烟气脱硫吸收国外先进成熟的技术奠定了基础。

中小型锅炉简易烟气脱硫技术的应用。

我国中小锅炉占全国燃煤锅炉的 70 % ,为此我国在探索中小型燃煤锅炉二氧化硫污染控制的多种途径,如低硫燃料、型煤固硫等技术的同时,针对中小锅炉特点 ,开发了一批简易烟气脱硫技术。目前这类技术申请的专利已达几十种,应用数百套。简易烟气脱硫除尘技术

一般是在各类除尘设备的基础上,采用石灰、冲渣水等碱性浆液为固硫剂,应用水膜除尘、文丘里除尘、旋风除尘的机理和旋流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔吸收等机理相结合同时除尘脱硫。已形成冲激旋风除尘脱硫技术、湿式旋风除尘脱硫技术、麻石水膜除尘脱硫技术、脉冲供电除尘脱硫技术、多管喷雾除尘脱硫技术、喷射鼓泡除尘脱硫技术等在同一设备内进行除尘脱硫的烟气脱硫技术。其共同特点是设备少 ,流程短、操作简便, 一般除尘效率70 %-90 % ,脱硫效率 30 %-80 %。

3电厂脱硫技术运用实例

湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术,固硫剂价廉易得,副产物便于利用,煤种适应范围宽,并有较大幅度降低工程造价的可能性。目前单机容量在20万kW以上的火电机组容量占火电总装机容量的55%,高参数、大容量火电机组是当前和今后相当长时间内火电发展的方向。因此,大机组脱硫是火电厂脱硫的工作重点,是控制火电厂SO2的关键,而湿法脱硫工艺是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺,所以,我国应重点发展湿法脱硫技术。

烟气循环流化床脱硫工艺脱硫效率高,建设投资较省,占地面积较少,在能满足高品位石灰供应和妥善处理脱硫灰的条件下,具有较好的发展前景,尤其适用于中小机组和老机组的脱硫改造。

喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、海水脱硫、电子束脱硫等脱硫工艺在国内已有示范项目,要认真总结示范项目的经验,结合当地实际情况充分论证,进行合理消化利用。

炉内喷钙和复合固硫剂结合起来,向炉内直接喷入效果较好的复合固硫剂,即复合固硫剂炉内喷射脱硫工艺,可比LIFAC工艺省去活化塔的巨大投资,在大大降低了成本的情况下,稍微降低了脱硫率,这样既可以把资金应用到多台机组的技术改造当中去,又可以满足环保的要求。

经济利益较高的制肥，即硫酸氨的制备氨水洗涤法得到的副产品为硫酸铵,它在肥料行业有很大的市场。氨水洗涤法具有下述优点：流程简单、费用低、可以使用原石灰石吸收法的洗涤设备。热烟气经除尘后进人预洗涤器,与硫酸铵饱和溶液并流接触。烟气经绝热饱和而被冷却。与此 同时,由于硫酸铵饱和溶液中水的蒸发而析出硫酸铵结晶。因此,在预洗涤器中烟气的余热得到充分有效的利用,而不必使用昂贵的外部热源。

预洗涤液流人贮槽,由循环泵进行循环心机就可以很方便地将这些结晶从硫酸铵母液中分离出来。滤饼纯度达99.6%以上,其质量优于合成的硫酸铵产品,其组成如下：

硫酸铵滤饼进一步干燥后可直接作为含硫、氮肥料。当生产NPK复混肥时,要掺入钾肥、磷酸盐和尿素等。掺混时必须事先将硫酸铵细晶造粒,以便与其他粒状肥料相混配。已成功地用挤压法将硫酸铵滤饼制成2-3mm的粒状产品。

较大量湿式石灰石-石膏法

近年来,我国在发展烟气脱硫技术方面有了较快进展。提倡以“湿式石灰石-石膏法”为主引进国外烟气脱硫技术并通过国产化制造烟气脱硫装置,降低烟气脱硫装置建设投资、减小脱硫成本的呼声甚高。通过国外先进烟气脱硫技术的国产化来加速我国烟气脱硫。

烟气脱硫石膏和天然石膏主要成分都是二水硫酸钙晶体(CaSo4·2H20)，其物理化学性质具有共同点。烟气脱硫石膏作为工副产品，与天然石膏有一定的差异，又具有再生石膏的一些特性。经过洗涤和滤水处理 的烟气脱硫石膏含有 l0％ ～20％游离水，颗粒细小松散均匀，粒径30 m—60 m，纯度 90 ％ ～95％，含碱量低有害杂质少。系统运行正常时产生的脱硫石膏接近白色，除尘器运行不稳定时有较多飞灰杂质带进，颜色发灰。

珞璜电厂是国内最早产生脱硫石膏的电厂，1994年，该厂一期脱硫石膏性能试验结果表明，完全可以替代天然石膏使用。1992年以来，重庆大学、重庆市建筑科学研究院等

研究开发出许多脱硫石膏产品，并形成了稳定的市场份额。其在重庆地区正逐渐取代天然石膏。该电厂两期 4 ×360M W 机组年产生 80 万砘脱硫石膏，重庆电厂 2 ×200M W 机组年产生 20万吨脱硫石膏，共计100万吨。该地区有大小水泥厂十多家，每年用作水泥缓凝剂的石膏就需 50万吨。重庆地区石膏制品企业现已初具规模，市售产品包括纸面石膏板、纤维石膏板、石膏砌块和石膏条板等，有些产品如纤维石膏板科 技含量较高。法国石膏业巨头拉法基在重庆市场推销产品的同时已把目光投向脱硫石膏，准备独资或合资建设脱硫石膏制品厂。

4目前国内脱硫技术形势

(1)国内脱硫企业自主创新能力不足。我国目前在建和运行的脱硫装置，所采用的技术与设备绝大多数是从国外引进的，国内脱硫公司的消化吸收和再创新能力还比较弱，一些脱硫公司宣称拥有了自主知识产权技术，实质上还是在模仿国外技术，缺少本质上的创新。

(2)已建脱硫装置运行不足。目前我国已建成投产的烟气脱硫设施实际投运率不足60%，其原因除了经济上不合理和环保执法不严外，还因为部分脱硫公司对国外技术和设备依赖度较高，而且没有完全掌握工艺技术或者系统设计先天不足，设备运行不稳定，效果不理想，个别设备出现故障后难以及时修复。

(3)石灰石一石膏湿法脱硫技术的自身缺陷。

采用石灰石一石膏湿法工艺，脱硫副产物的硫石膏产量巨大，这些硫石膏虽然也可以作为建筑材料进行综合利用，但是质量上还存在许多问题，目前大部分脱硫石膏只能堆放储存，造成环境的二次污染，同时采用这种工艺还会增加二氧化碳的排放。另一方面，我国是一个硫资源相对贫缺的国家，2005年进口硫磺831万t，硫酸196万t;石灰石一石膏湿法脱硫工艺不能回收烟气中的二氧化硫，也不是一种适合我国国情的工艺。公司资质管理制度，同时通过市场竞争实现优胜劣汰，培育一批综合实力强的脱硫产业中坚力量。建立健全的烟气脱硫工艺设计以及制造、安装、调试、性能考核、验收、运行维护、检修和后评估等方面的标准，规范脱硫技术市场的运行，确保脱硫技术市场的健康有序发展。

“十一五”期间应再次修订《大气污染防治法》，增强可操作性，进一步明确政府、排污者和公众之间的关系，强化环保部门环境监督管理职能，杜绝企业排污超标的违法行为，确保实现我国二氧化硫总量控制目标。全面落实现役脱硫机组脱硫电价、发电优先、排污指标交易等政策，增强企业建设、运行脱硫装置积极性。

我国缺油多煤、以煤为主的能源结构和形势将继续相当长时间，随着我国的经济的快速发展，燃煤带来的污染形势也将越来越严峻，安装和运行脱硫装置是目前控制二氧化硫污染的主要手段。我国目前在建和运行的脱硫技术以传统的石灰石一石膏湿法脱硫技术为主，但该技术并不完全符合我国国情，有待改进，或者加速研发高效化、资源化、符合循环经济及中国国情的脱硫技术。同时，我国脱硫产业及政策还有待于进一步规范和完善，以促进脱硫产业的健康发展，从根本上促进我国电力、环境保护和经济的协调发展。

参考文献

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5刘彬.LIU Bin 电厂烟气脱硫改造工程过渡技术.中国电力2008,41(6)

6陈新凤 电厂烟气脱硫技术经济评价及发展趋势分析.经济师2007(9)

7黄琳.周翔等 当前煤电厂烟气脱硫中的几个问题。上海电力学院学报2007,23(1)

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第四篇：湿法烟气脱硫工艺设计常见问题分析

石灰石石膏法烟气脱硫工艺设计常见问题

分析

内容摘要 本文针对石灰石石膏法烟气脱硫工艺设计中常见问题作了具体分析，对WFGD装置的设计者提供了相应的建议，认为各系统合理的设备选型及设计是WFGD正常调试运行的可靠保证。

关 键 词 石灰石石膏 脱硫

工艺设计 1前言

烟气脱硫是控制火电厂SO2污染的重要措施，随着近年来我国经济的飞速发展，电力供应不足的矛盾日益突出，国家在积极建设电厂的同时充分注意火电厂烟气排放带来的严重环境污染问题，相继制订了火电厂相关政策法规、积极推动火电厂安装烟气脱硫设施，如2000年9月1日开始实施的新《中华人民共和国大气污染防治法》第30条规定：“新建或扩建排放二氧化硫的火电厂和其他大中型企业超过规定的污染物排放标准或者总量控制指标的，必须建设配套脱硫。除尘装置或者采取其他控制二氧化硫排放、除尘的措施。在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内，属于已建企业超过规定的污染物排放标准排放大气污染物的，依照本法第四十八条的规定限期治理。”

据相关研究表明[1]在目前国内外开发出的上百种脱硫技术中，石灰石石膏法烟气脱硫是我国火电厂大中型机组烟气脱硫改造的首选方案。随着重庆珞璜电厂引进日本三菱重工的两套湿式石灰石石膏法烟气脱硫技术和设备，国华北京热电厂﹑半山电厂和太原第一热电厂等都相继采用了石灰石石膏法脱硫。该法脱硫率高，运行工况稳定，为当地带来了良好的环境经济效应。在这些运行经验基础上其它火电厂也加快了脱硫工程改造步伐，石灰石石膏法脱硫工艺往往成了大多数电厂的脱硫首选方案。

石灰石石膏法烟气脱硫工艺系统尽管优点多，但系统复杂，在系统设计方面要充分进行优化选择，考虑设计参数宽裕度以及对锅炉本体影响等问题，往往由于设计不完善为后期系统的调试运行加大难度或达不到设计效果。本文就是针对在石灰石石膏脱硫系统设计中常见问题进行分析，为脱硫系统的设计人员提供一定的技术参考。

2.石灰石－石膏法脱硫工艺中常见问题以及相应措施 2.1石灰石－石膏法脱硫工艺简介 图１给出了石灰石石膏法脱硫流程示意图。主要包括原料输送系统、吸收剂浆液配制系统、烟气系统、SO2吸收系统、石膏脱水及贮存和石膏抛弃系统。从锅炉引风机引出的烟气全部进入FGD系统，首先通过气气热交换器(MGGH)对未脱硫烟气进行降温，再进入吸收塔进行脱硫反应，完成脱硫后的净化烟气经溢流槽及两级除雾后，再通过MGGH热交换器的烟气吸热侧，被重新加热到88℃以上经烟囱排出。

2.2常见问题分析

2.2.1 吸收系统

吸收系统是脱硫工艺的核心部分。由于设计人员要综合考虑脱硫效率和脱硫系统经济性能以及运行维护量的问题，吸收塔的选择成了设计的核心问题。目前该脱硫系统吸收塔的型式主要有四种，结构型式见图2～5。

不同的吸收塔有不同的吸收区设计，其中栅格式吸收塔由于系统阻力大﹑栅格宜堵和宜结垢等问题逐渐被淘汰；鼓泡式吸收塔也由于系统阻力大﹑脱硫率相对偏低等问题应用较少；喷淋式吸收塔由于脱硫效率能达到95％以上，系统阻力小，目前应用较多，但该塔喷嘴磨损大且宜堵塞，需要定期检修，为系统的正常运行带来一定的影响，目前设计人员对喷嘴进行了技术改进，系统维护量相对降低；对于液柱塔由于其脱硫率高，系统阻力小，能有效防止喷嘴堵塞、结垢问题，应用前景广阔。因此在吸收塔的设计选择上应综合考虑厂方的要求和经济性，液柱塔是首选方案，其次是喷淋塔。

目前国内电厂在脱硫系统中核心设备上均采用进口设备，特别是吸收塔，由于技术含量比较高，因此基本上都采用进口设备。因此设计人员主要的工作要重点把握吸装置的技术指标和相应要求的技术参数。如：珞璜电厂于1988年引进了日本三菱重工湿式石灰石石膏法烟气脱硫装置，配360MW凝汽式发电机组[2]。

表1 日本三菱重工湿式石灰石－石膏FGD装置技术指标

参数 煤种 含硫量 脱硫率

钙硫比 进口烟温 出口烟温 水雾含量

吸收塔 烟气流速

停留时间 指标 ＜5% ≥95% 1.1～1.2 142℃ 90℃

≤30mg/m3 9.3m/s

＞3.3s

2.2.2 烟气及再热器系统

烟气再热器系统在脱硫工艺中占很重要的位置，在烟气系统和再热器系统设计上存在的常见问题较多，据经验表明设计中应注意的主要问题总结如下：（1）FGD入口SO2浓度。很多进行脱硫改造的电厂往往都会对来煤品质进行一定的调整，有些电厂会采用低硫份煤和高硫份煤掺烧的方案，由于混煤不均匀，入炉硫含量变化快，锅炉燃烧排放出的SO2浓度波动较大，在FGD入口SO2浓度变化频率大而FGD运行惯性大，一旦系统进入自动运行状态，系统脱硫率波动大；同时由于SO2浓度变化大，在一定的工况周期内吸收塔内PH值不能满足要求（一般要求为5.5～6.5），系统脱硫率达不到设计要求。因此在脱硫系统设计时应对电厂提出保证混煤均匀的要求或方案。

（2）FGD入口烟尘浓度。为了脱硫系统的稳定运行，在FGD入口应设计安装烟尘浓度检测装置。主要原因是考虑到除尘器在达不到设计效率时，往往烟尘浓度过高，会严重影响到脱硫系统的正常运行。因此设计时人员应对厂家提出该投资建议。

（3）旁路挡板和进出口挡板的设计。FGD系统启﹑停时烟气在旁路和主烟道间切换，在实际烟道设计时一般两路烟道阻力不同，此时对锅炉的负压会产生一定的影响。如果两路阻力压力相差悬殊，在FGD系统启﹑停时锅炉的负压会出现较大的波动。如果燃用劣质煤，在较短的时间内锅炉运行人员难以迅速调整，有可能造成熄火。因此在旁路挡板的设计应充分考虑挡板切换的时间值。设计的关键在于选择合适的弹簧，一般经验值旁路挡板通过预拉弹簧打开时间应大于2.5ｓ。另外在进出口挡板设计上要考虑FGD系统停运时由于挡板有间隙存在，加上进出口烟道阻力不同，在一般设计中停运采用集中供应密封风，往往造成烟气渗透，有可能出现热烟气漏入FGD系统，造成系统腐蚀，影响系统寿命。所以设计停运密封风时应对进出口挡板单独配备一台风机。

（4）烟气换热器GGH选择。

脱硫系统中，设置GGH的目的：一是降低进入脱硫塔的烟气温度到100℃以下，保护塔及塔内防腐内衬；二是使脱硫塔出口烟气温度升至80℃以上，减少烟气对烟道及烟囱的腐蚀。经验表明脱硫系统自动时出口烟温一般都达不到实际的出口烟温，为了减小因出口烟温低对下游的腐蚀，因此在设计出口烟温时应考虑5～10℃的宽裕度。

在考虑是否设置GGH存在两种观点：一种认为不上GGH能节约初投资，可以从腐蚀材料上解决腐蚀问题；一种认为不上GGH节约的初投资，不足以补偿为解决防腐问题而花在防腐上的投资。不装GGH，低温排放的优点是简化系统，减少GGH所需投资；缺点是吸收塔后至烟囱出口均要处于严重腐蚀区域内，烟道与烟囱内衬投资很高；与此同时，烟囱出口热升力减小，常冒白烟，不装GGH，部分烟气（15～50%）不进吸收塔，通过旁路烟道与处理后的烟气混合，从而使其排[3]烟温度上升，这仅适用于要求脱硫效率不高的工程如黄岛、珞璜二期等工程。因此对于要求高脱硫率的工程一般都设GGH。

目前脱硫装置烟气再热系统一般采用回转式、管式、蒸汽加热等几种方式。

采用蒸汽加热器投资省但能耗大，运行费用很高，采用此方式需作慎重考虑，目前在国内应用较少。国外脱硫装置中回转式换热器应用较多，这是因为国外回转式投资比管式低，在国内，运用于脱硫装置的回转式换热器生产厂较少，且均使用国外专利商技术，所以回转式价格比管式略高。回转式换热器有3%左右的泄露率，即有3%的未脱硫烟气泄露到已脱硫的烟气中，这将要求更高的吸收脱硫效率，使整个系统运行费用提高。管式换热则器设备庞大，电耗大。

因此在脱硫系统设计过程中应根据设计脱硫率﹑锅炉尾部烟气量﹑尾部烟道材料以及脱硫预留场地等情况进行方案，选出最合理的方案。2.2.3 吸收剂浆液配制系统

在脱硫工艺方案选择时一般对石灰石来源和品质都应做过调查，石灰石来源应充足，能保证脱系统长期运行的供应量，一般考虑15年左右的设计年限，设计人员可根据电厂的实际情况进行调整。但石灰石品质一定要能达到品质要求（见表2）。石灰石品质不高，杂质较多，会经常造成阀门堵塞和损坏，严重时会造成脱硫塔的管道堵塞，特别易造成喷嘴堵塞损坏，影响脱硫系统的正常运行。

在制浆系统石灰石粉送入前应保证得到良好的空气干燥，以防送粉管道堵塞，同时对整个送粉管道应设计流畅，减少阀门和连接部件，特别是浆液管的溢流管应根据系统设计良好的密封风以防止石灰石的外漏，对制浆车间和厂区造成二次污染。

表2 石灰石质量指标

参数 指标 CaO >52%

MgO ≤2%

细度要求R325

≤5%

酸不溶物 ≤1%

铁铝氧化物 ≤2%

2.2.4 石膏脱水及贮存和石膏抛弃系统

该系统中最大的问题主要是由于石膏的黏性附着，经常使水力旋转器漏斗堵塞，导致脱水系统停运。因此在漏斗底部可以设计工艺水供应管道周期进行清洗，或者提出方案建议工作人员定期进行人工清洗。

烟气脱硫后的石膏一部分通过抛弃泵将石膏浆液输送到电厂的灰渣池内，设计输送管道时应充分考虑石膏的特性，尽量考虑输送管道缩短或者在管道中设计易拆卸法兰为今后的检修带来方便。

有的电厂如湘潭电厂由于脱硫副产品有很好的销售市场，能带来一定的经济效应。因此应考虑合理的方案提高石膏的品质。一般提高石膏品质途径包括：提高石灰石的品质；提高脱硫率；提高除尘器的除尘效率；强化氧化系统以及定期清洗。

相关研究表明[3]，石膏的生成速率将随着脱硫效率的提高而增大，并且其质量也将随着脱硫效率的提高而得到改善。

在对SO2的吸收过程中，吸收塔的设计、烟气温度的合理选取、脱硫剂的选用及用量等因素都将影响脱硫效率，从而影响到石膏的质量。吸收塔的合理设计应当能够提供合理的液气比、减小液滴直径，增加传质表面积，延长烟气与脱硫剂的接触时间，有利于脱硫效率的提高，有利于脱硫反应的完全。较高的烟气温度，不仅能提高脱硫效率，而且能使浆池内温度升高，提高亚硫酸钙的氧化速率。吸收剂的化学当量对脱硫过程有直接的影响，吸收时所用石灰石浓度与数量影响到反应速度，有资料表明，在考虑到经济性问题以及化学当量与脱硫的关系等因素后，一般使用化学当量为1.2的吸收剂[5]。

脱硫剂将很大程度上决定生成石膏的质量。当石灰石质量不高、粒度不合理时，生成石膏中的杂质也将随之增多，从而影响石膏的质量和使用。有资料表明，石灰石中的惰性成分如石英砂会造成磨损，陶土矿物质会影响石膏浆的脱水性能[5]。另外，石灰石在酸内溶解后会残留一种不溶解的矿渣，其对石膏的质量有不利的影响。因此，应当尽可能提高石灰石的纯度并采用合理的粉细度。

烟气中的杂质，如飞灰、粉焦、烟怠、焦碳等，虽然经过脱硫装置的洗涤后，会有一部分沉淀下来，但还会有一部分进入浆池内，影响到石膏的质量。而且，这些杂质的存在也会对脱硫装置本身的安全运行带来一定危害。因此，应当努力提高除尘装置的除尘效果，当烟气内杂质过高，对脱硫装置产生危害时，应果断地旁路脱硫装置。

定期清洗脱硫塔底部、浆池及管道，避免残存的杂质对石膏质量的影响。对石膏脱水设备（如离心式分离器及带式脱水机等）也应进行定期的清洗，保证设备的安全运行和效率。

Hjuler和Dam-Johansen在1994年曾有试验报道发现在亚硫酸盐的氧化过程中会有SO2放出[4],同时在反应过程中会出现未完全氧化的亚硫酸氢钙。为了保证生成石膏过程中实现充分反应，驱逐反应生成的SO2，并将未完全反应的亚硫酸氢钙氧化为硫酸钙，须增设一套氧化系统，一般可采用浆池中鼓风的措施。2.2.5 供水系统

脱硫系统的工艺供水一般有两种方案，一种工艺供水来源于锅炉机组的工业水。由于脱硫系统供水成周期性，会使机组设备的冷却水压力降低和波动，造成送引风机、排粉风机、磨煤机等设备的轴承冷却效果变差，并引起电厂工业用水紧张。因此该种供水方案前提是锅炉机组工业水的宽裕度较大。另一种方案脱硫工艺设计单独的供水系统，一般在新电厂脱硫系统的设计中应用较多，对于老厂改造应根据实际情况进行优化设计。2.2.6 其它

腐蚀问题是湿法脱硫中常见问题。石灰石石膏法脱硫系统中造成腐蚀的因素主要有烟气中硫化物﹑氯化物﹑烟温以及由于石灰浆黏性附着对管道的堵塞等。因此在设计中应考虑防腐措施。烟气脱硫系统的防腐措施很多，如用合金材料制造设备和管道、使用衬里材料、用玻璃纤维增强热固性能树脂、采用旁路热烟气调节等，究竟采取什么措施，需依燃煤成分、所采用的烟气脱硫系统类型及经济状况而定。

结垢和堵塞是湿法脱硫工艺中最严重的问题，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器甚至换热器结石膏垢。严重的结垢将会造成压损增大，设备堵塞，因此结垢是目前造成设备停运的重要原因之一。结垢主要包括以下几种类型：碳酸盐结垢、亚硫酸盐结垢、硫酸盐结垢。大量运行经验表明[3]，前两种结垢通常可以通过将pH值保持在9以下而得到很好的控制。在实际运行中，由于pH值较低，且在浆液到达反应槽过程中亚硫酸盐达到一个较高的过饱和度，从而在石灰石/石灰系统中亚硫酸盐结晶现象难以发生，因此很少发生亚硫酸盐的结垢现象。然而对于硫酸盐而言，其结垢现象是难以得到有效控制的。防止硫酸盐结垢的方法是使大量的石膏进行反复循环从而使得沉积发生在晶体表面而不是在塔内表面上。5%的石膏浓度就足以达到这个目的。为达到所需的5%石膏浓度其中一个办法就是采取控制氧化措施。当氧化率为15%~95%，钙的利用率低于80%范围时硫酸钙易结垢。控制氧化就是采用抑止或强制氧化方式将氧化率控制在<15%或>95%。抑止氧化通过在洗涤液中添加抑止化物质（扣硫乳剂），控制氧化率低于15%。使浆液SO42-浓度远低于饱和浓度，生成的少量硫酸钙与亚硫酸钙一起沉淀。强制氧化则是通过向洗涤液鼓入空气，使氧化反应趋于完全，氧化率高于95%，保证浆液有足够的石膏品种用于晶体成长。

3.结束语

在石灰石石膏脱硫系统设计中在对设备进行优化选择的同时综合考虑诸如防腐﹑防堵等一些常见问题，不仅能达到良好的设计效果而且能使工艺得到进一步完善，为系统的正常稳定运行提供可靠保证。

[参考文献] [1] 王书肖等，火电厂烟气脱硫技术的模糊综合评价，中国电力，2001,Vol.34(12).[2] 孙雅珍, 湿式石灰石－石膏法排烟脱硫技术应用, 长春大学学报:自科版, 1994, 2: 46-49.[3] 孔华，石灰石湿法烟气脱硫技术的试验和理论研究 浙江大学博士学位论文,2001.[4] Hjuler K, Dam-Johansen K.Wet oxidation of residual product from spray absorption of sulphur dioxide.Chem Eng Sci, 1994, 49:4515~4521 [5] 骆文波等，改善湿法石灰石－石膏法脱硫产物石膏质量的分析 华中电力

2002 15(2)57～58

第五篇：基于PLC S7-300烟气脱硫控制系统的设计

基于PLC S7-300烟气脱硫控制系统的设计引言

在现代生产再生胶的烟气脱硫技术中，存在干法、湿法两种脱硫方法；本文所涉及的这套控制系统是基于湿法中的双碱法脱硫技术而制作的。山东菏泽东明石化6#、7#炉所使用的这套脱硫电气控制系统是由笔者自行设计的，设计这套控制系统的目的在于：

(1)方便运行人员的操作，由于现场存在很多零碎的设备：渣浆泵、搅拌机、循环泵、控制阀、灰库等，运行人员要想做到有的放矢、从容不迫就需要一个灵活的操作空间；

(2)plc控制系统的应用减少了这些零碎设备的事故发生率，减少了脱硫运行成本；

(3)实时监控，方便存储记录，达到自动运行和手动相结合的效果。脱硫工艺概述

经过多年研究，国内外目前已开发出200种以上的so2控制技术。这些技术可分为：(1)燃烧前脱硫(如洗煤，微生物脱硫)；(2)燃烧中脱硫(工业型煤固硫、炉内喷钙)；(3)燃烧后脱硫，即烟气脱硫(flue gas desulfurization，fgd)。fgd法是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和二氧化硫污染最主要的技术手段。

目前，世界上燃煤电厂烟气脱硫工艺方法很多，这些方法的应用主要取决于锅炉容量、燃烧设备的类型、燃料的种类和含硫量的多少、脱硫效率、脱硫剂的供应条件及电厂的地理位置、副产品的利用等因素。按脱硫的方式和产物的处理形式一般可分为湿法、干法和半干法三大类。

(1)湿法烟气脱硫技术(wfgd技术)

常见的湿法烟气脱硫技术主要有石灰/石灰石—石膏法、双碱法(na-ca)、氧化镁法、海水脱硫法、磷铵肥法等。第一代的fgd以石灰/石灰石湿法为代表，其装置主要安装在美国和日本。在美国，大多数大中型燃煤锅炉所采用的fgd工艺均为湿法，湿法约占fgd总容量的92%。在日本，烟气脱硫技术主要采用湿法和回收法，其中湿法石灰石-石膏法约占总容量的一半。随着技术运用的逐步深入，双碱法脱硫技术得到了广泛的应用，本文主要以双碱法进行介绍。

(2)干法烟气脱硫技术(dfgd技术)

常见的干法烟气脱硫技术，主要包括喷钙循环流化床反应器、炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺、电子束照射法、荷电干式吸收剂喷射脱硫法等。其中喷钙循环流化床反应器脱硫技术由于具有适中的脱硫效率，工艺技术较为简单，而得到较为广泛的应用。

该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀小，烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点，但存在脱硫效率相对较低、反应速度较慢、脱硫产物较难综合利用等问题。

(3)半干法烟气脱硫技术(sdfgd技术)

常见的半干法烟气脱硫技术主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥法、循环流化脱硫装置等。其中循环悬浮式半干法烟气脱硫技术较为成熟，应用也较为广泛。工艺介绍

3.1工艺介绍

本工艺先经除尘器除去99.5%以上的烟尘，再进行脱硫。在电除尘器后的引风机后面引出两路烟道，一路接至脱硫系统，一路作为旁路系统，当脱硫系统发生故障时可及时切换至旁路，保证锅炉系统的安全稳定运行。

本方案选用高效钠钙双碱法脱硫技术。该工艺成熟可靠，系统简便，运行稳定，具有“双高双低”的突出优势，即脱硫效率高、系统运行稳定可靠、投资费用低、运行费用低。已在不同规模锅炉烟气脱硫除尘的工业应用中获得巨大成功。

该法使用na2co3或naoh液吸收烟气中的so2，生成hso3-、so32-与so42-，反应方程式如下：

(1)脱硫过程

na2co3+so2→na2so3+co2-(1)2naoh+so2→na2so3+h2o(2)na2so3+so2+h2o→2nahso3(3)

其中：式(1)为启动阶段na2co3溶液吸收so2的反应；

式(2)为再生液ph值较高时(高于9时)，溶液吸收so2的主反应；

式(3)为溶液ph值较低(5~9)时的主反应。

(2)氧化过程(副反应)

na2so3+o2→na2so4(4)nahso3+o2→nahso4(5)(3)再生过程

2nahso3+ca(oh)2→caso3+na2so3+2h2o(6)na2so3+ca(oh)2→caso3+2naoh(7)式(6)为第一步再生反应，式(7)为再生至ph＞9以后继续发生的主反应。

在石灰浆(石灰达到过饱和状况)中，nahso3很快跟石灰反应从而释放出[na+]，随后生成的[so32-]又继续跟石灰反应生成caso3而以半水合物形式沉淀下来，从而使[na+]得到再生，吸收液恢复脱硫能力而循环使用。

3.2 湿法脱硫工艺说明

脱硫工艺如图1所示。

图1 脱硫工艺图

整个工艺由四大部分组成：

(1)烟气处理系统：锅炉烟气通过除尘器，经雾化增湿和初步脱硫后进入脱硫塔，在塔内烟气与脱硫液逆流接触传质反应。完成脱硫后的烟气通过塔体上段的高效除雾装置，除去烟气中的雾滴，可有效地防止风机带水。净化后的烟气经过烟囱排放，出脱硫塔的脱硫液进入循

环系统。

(2)脱硫液循环系统：包括泵前池、反应池、沉淀池、化灰池、石灰浆储池、循环池等。出脱硫塔的脱硫液流入反应池与加入的石灰反应，钠碱得到再生，再生后的脱硫液在沉淀池中沉淀出固相产物后流入泵前池，再由循环泵打回脱硫塔内继续使用,在反应池和泵前池设置ph自动监控报警系统，根据ph值的变化情况调整系统加入石灰浆液和钠碱液量。

(3)脱硫灰渣处理系统：在化灰池中经化灰处理的石灰浆液流入石灰浆储池，根据ph值的控

制要求打入反应池。

(4)脱硫产物处理系统：包括沉淀池、氧化池、压滤机等。沉淀池中的硫酸钙和亚硫酸钙水合物由渣浆泵打入渣浆池，经压滤处理后综合利用，清液则泵回循环池重复使用。控制系统网络结构与控制方式

4.1 系统网络结构

本系统根据该脱硫系统工艺要求和设计要求，采用德国西门子公司的s7-300系列plc为主控制单元。其实用和维修方便，运行速度快，可靠性高，易于扩展。按“集中管理，分散控制”的原则，采用了分布式结构。该脱硫系统的自动控制系统由主控制室监控、plc就地控制站和现场仪表及电控柜构成二级监控网络。系统结构如图2所示。

图2 系统结构图

控制系统为1台监控计算机，还有1个plc控制主站。通过现场总线将主控制室和plc就地控制站中相连接，便于监控。并将主控制室的计算机接入以太网，由管理机完成各项管理功能。这样整个自动化监控系统便形成了，从而实现了数据采集、处理、监视及对现场设备进行控

制等功能。

4.2 控制方式

该系统中主要工艺设备采用三种控制模式，即就地手动控制、远程plc控制和自动控制。现场的泵类、搅拌机等设备的开关信号、各流程模拟信号(如do、液位、流量等)全部通过plc

在上位机上显示。系统控制功能介绍

5.1 设备选型

根据图1所示的工艺流程选取需要的点数。得到：di:24，do:10，ai:6。

根据表1所列点数选取plc模块如表所示。

说明：(1)根据上述点数的描述我们可以对plc及其附属设备进行选取；

(2)每个机架总驱动电流为1.2a，最多可使用0.8a。

5.2 plc系统原理图

现场工作实际状况如图3所示。

5.3 实现功能简介

plc s7-300在本脱硫控制系统中所实现的功能如下：将两台循环泵(m1、m2)、3台搅拌机(m3、m4、m5)实现了顺序起动，起动顺序为m1→m2→m3→m4→m5,时间间隔为1min，停车时的顺序为m5→m4→m3→m2→m1，时间间隔为30s。程序如图4所示。

图4 电机顺序起、停梯形图 结论

plc s7-300在脱硫系统中的成功运用，大大提高了脱硫系统的自动化程度，其可靠性、易维修性的特点极大的减少了运行工人的劳动强度，达到了现代水处理的要求。该系统自正式投入运行以来，控制系统运行稳定，设备工作状况良好，各项指标均达到了设计要求，设备的利用率得到提高，操作人员的工作量和劳动强度大大降低，在一定程度上解决了脱硫系统设备分散、复杂、难以控制的难题，并配合脱硫工艺完成了脱硫目标，达到了预期效果。