浅析湿法烟气脱硫对烟囱运行的影响及防腐措施

烟气脱硫技术，按脱硫剂的种类划分，主要分为以下5种：以石灰石为基础的钙法，以氧化镁为基础的镁法，以亚硫酸钠为基础的钠法，以氨气为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。上比较常见的烟气脱硫技术有石灰石—石膏湿法、半干法、烟气循环硫化床法、海水法、电子束法等，这几种方法中，比较常用的是石灰石—石膏湿法，它的脱硫效率在95%以上[1]。采用该种方法后虽能降低烟气中的二氧化硫，但其烟气温度降低，湿度增大，易结露，形成具有较强腐蚀性的稀硫酸液，影响烟囱的正常运行。 
　　1 湿法脱硫后烟气的特点 
　　经湿法脱硫技术处理后的烟气，都有以下特点：含水量都比较高，温度较低。烟气中的水汽结露后形成的液体有很强的腐蚀性，脱硫后的烟气还有氟化物和氯化物等有较强腐蚀的物质，形成高腐蚀强度、较强渗透性、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀，湿法脱硫中二氧化硫脱硫效率比较好，但是对于对烟气有腐蚀作用的三氧化硫脱除率比较低，仅能达到1/5左右，因此，在该技术运用后产生的烟气中低浓酸液对烟囱的腐蚀性与远远高于高浓度的腐蚀性，在温度40 ℃～80 ℃区间时，烟气易与烟囱内壁结合形成一种较强腐蚀性的酸液，这种酸液会比其他问题产生的腐蚀性强很多倍。 
　　2 湿法烟气脱硫后烟气对烟囱的影响 
　　燃煤电厂在实施湿法烟气脱硫后，会使得硫氧化物有害成分得到一定的减少，但因烟气性质不同，对烟囱的运作也会有一定的影响。电站烟囱多为钢筋混凝土结构，在酸性烟气环境中，混凝土各组分都是不稳定的。酸性气体和混凝土中的Ca（OH）2作用后，会使水泥中的水化硅酸钙变得不稳定，而且pH值的降低也会影响到钢筋混凝土钝化保护膜的稳定性。 
　　2.1 烟气湿度对烟囱的影响 
　　在经过湿法烟气脱硫处理后，烟气会与浆液进行充分接触，使得烟气在反应中，将浆液中的水分带走，另外浆液的反应问题保持在40 ℃左右，这样也导致了浆液中水液的凝结，让烟气脱离浆液时将水分带走。烟气在排出的过程中，带出的水分与烟囱内壁充分接触，使烟囱墙体湿度加大。而现在我国对工业烟囱的构建标准都有一定的要求，烟囱的湿度要与规定的相符合，如果烟气排放，如此必然会增加墙体湿度，导致标，影响烟囱的正常运行。 
　　2.2 烟气中的酸性水液对烟囱的影响 
　　在经过脱硫后的烟气会对烟囱产生影响主要还是跟烟气中酸性气体有直接关系，在脱硫过程中，浆液中存在的化学成分会跟烟气中的硫氧化物发生作用，产生具有氧化性的化学物质，常见的一些氧化离子就会产生，使得烟气中气体发生一定的变化。烟气中的SO2在发生氧化反应后成为SO3，少量的Cl-和F-在发生化学反应后，会产生一种酸性气体，并且在该技术运用后，烟气中也会存在少量的水分，这时，气体便会和水分进行融合，形成硫酸、氢盐酸和次氯酸等。同时烟气也会对烟囱的结构产生腐蚀作用，加之与水液的结合会更加增强对墙面的腐蚀程度，终会导致烟囱的使用年限大大减少。 
　　2.3 烟气低温对烟囱运行压力造成的影响 
　　为确保烟气与脱硫浆能充分地进行反应，一般会将脱硫过程中的温度控制在45 ℃～50 ℃，但是在运作中的水液气化中就会对周围热量进行吸收，导致温度在运作中会一直保持在40 ℃以下。当低温度、高湿度的烟气通过烟囱排到外界时，会因为温度的过低，烟囱内部形成不了烟气的上抽力，烟气会一直存在于烟囱的上部，不能及时排出，这样烟气跟烟囱表层接触时间就会延长，导致对烟囱的腐蚀力度加大[2]。同时也会因为温度的问题，烟囱内部和外部温度不同，失去平衡，直接对烟囱的内部环境受到影响，产生一定的压力，这受到正压时，烟气对烟囱的渗透压加大，导致腐蚀力度也会加大。当负正压时，会减少烟气与烟囱的接触压力，使得烟气顺利排出。 
　　2.4 烟囱顶部的腐蚀 
　　在电站烟囱运行时为避免冷空气进入烟囱的迎风面截面而引起酸凝结，必须使烟囱出口的烟气流速不低于一定值，往往因此而使烟囱顶部一段范围内烟气有可能由负压变为正压，导致烟囱渗透的发生，烟气通过内衬的缝隙渗透到隔热层中去，从而导致烟囱外筒壁内表面受热温度升高，筒壁温度应力增大，有使筒壁产生裂缝的可能。 
　　3 湿法烟气脱硫后烟囱的防腐措施 
　　由于受到烟气对烟囱越来越严重的腐蚀力度，发电厂在建设中一定会采用针对性的防护措施，减少其腐蚀力度。其措施主要是选择较好烟囱的防腐材料和后期定期清洁维护两种，目前选择的防腐材料主要有两种：一种为无机防腐材料；另一种为无机防腐材料。具体介绍如下。 
　　3.1 烟囱防腐材料的选择 
　　（1）无机防腐材料：①一般选用具有抵抗强酸腐蚀的金属合金薄板作为内衬，内衬材料一般选用镍基合金板和钛板。镍基合金是里含有的钼、铬能抵抗氯离子的侵蚀，钨元素也会更加提高耐腐蚀性[3]。其内衬材料中的钛具有较强的稳定性，并且在遭到破坏下还能瞬间修复。这两个材料应用在湿法烟气脱硫技术后对烟囱的防腐作用中具有的效果，使用范围也比较广，但是其成本高。②选用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴，直接间断烟气跟内筒的直接接触，如使用较多的发泡耐酸玻璃砖，其主要在硼酸玻璃的基础上生产的，对于一些废气冷凝液都有很好的阻隔作用，导热性能较低。在发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里，无论是在温度的变化下还是在较强的化学环境里，都能发挥较强的抗腐蚀作用。同时还有容重低、导热系数低、不燃烧、不易变形的特点，并且稳定性还很强，一般可用期限比较长，成本也不高，在国内外防腐材料中占有很大的市场。③选用耐酸腐蚀的玻璃纤维增强塑料作为内衬，玻璃纤维增强塑料是一种玻璃纤维和热固性树脂复合形成的高性能复合材料，玻璃纤维可以增强玻璃纤维增强塑料的刚性和强度，热固性树脂具有很强的耐腐蚀性和韧性，可从根本上解决烟气对烟囱的腐蚀作用，并且这个材料耐久性很好，使用期限也比较长。 
　　（2）有机防腐材料：在工厂中，对于湿法脱硫对于烟囱的腐蚀中，有机防腐材料也发挥着非常重要的作用，市场上存在的种类也比较多，这些材料均选用不同的有机高分子材料及聚合工艺，并在其中添加不同的材料，提高其防腐功能。在选择有机防腐材料时，对基底表面的处理和施工工艺都有很严格的要求，其技术越好，涂层性能和质量就越好。 
　　3.2 定期对烟囱内部进行维护 
　　在烟囱使用过程中，烟气长时间在其顶部排出，会在其结构内部留下一堆烟气中混杂的物质，因此，对于烟囱内部定期清理的工作也是非常重要的，在防腐中也会起到一定的作用。我国环境问题越来越明显，人们的环保意识也逐渐增强，对于燃煤电厂的污染物排放标准也越来越高，湿法烟气脱硫技术能有效控制烟气中硫氧化物的含量，但在脱硫技术过程中也应当采取合适的手段防止烟囱的腐蚀，延缓烟囱的使用年限，在烟气脱硫质量的前提下，保障烟囱的质量。