火力发电厂烟囱防腐存在的问题及建议

火力发电厂烟囱防腐存在的问题及建议

0、引言

随着在电力行业落实国家环保政策力度的不断加大，燃煤发电机组必须限期加装湿法脱硫装置。

目前，各大火电集团均积极响应国家的环保政策，加大烟气脱硫力度，力争在规定期限内，使得各自电厂的排烟浓度达到国家规定的环保标准。

但是，由于我国火电行业以前均是排放高温烟气，这时烟气对烟道、烟囱的腐蚀较轻，再加上当时中国处于计划经济体制，国内电力行业（电厂、电力设计院）基本上不设置材料专业，更不必说防腐蚀材料专业了。现在面临着全行业的大规模脱硫工程，整个电力行业在随之而来的严重腐蚀面前，还缺乏对腐蚀危害的足够认识。在加装湿法脱硫装置的过程中，特别是在涉及到脱硫塔、烟道及烟囱防腐蚀材料及防腐蚀方案时，受种种原因的影响，往往不能正确地选择防腐蚀材料品种和生产厂商，仅仅听从一些上门推销的防腐蚀材料厂商的建议，然后从低价中标的角度来选择一些不具备足够的防腐蚀技术力量及生产经验的企业作为供货商，结果导致大量的烟囱防腐蚀项目出现质量问题，给电力行业带来严重的经济损失，并给电厂的安全生产留下严重的潜在危害。

笔者作为一家国内从事防腐蚀材料及工程技术研究历史最悠久的中央直属研究院的高级技术人员，早在10年前即参与火电行业防

腐蚀材料的仲裁检验，最近5年来更是多次应邀参加电力行业的设计方案、防腐蚀产品及防腐蚀工程招标等评审会，对火电行业防腐蚀现状有着深刻的体会，同时在心中也逐步积累起深深的忧虑。

本报告的目的，基于一个国有研究院防腐蚀技术人员的职业责任感，为降低火电电厂的运行成本、提高安全性，向电力主管机构提出个人建议，供电力行业主管领导参考。

一、湿法脱硫前后烟气腐蚀性的简要介绍

湿法脱硫前，燃煤机组排放的是未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在125℃左右（出现事故时的短期烟气温度则可达150℃～180℃）。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀。

加装湿法脱硫装置后，排放的湿烟气。如果未经烟气换热器加热升温，进入烟囱的烟气温度在50±5℃，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露所产生的酸液流淌。酸液的温度在40℃～80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40℃～80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3～8倍【1】。

据北仑电厂的测试结果表明【2】，湿法脱硫后，当脱硫效率达到理论设计值95%时，烟囱内壁的酸性冷凝液的PH值为1. 9～2. 2，属于强酸性状态。此时湿烟气对于不同材质的腐蚀速率为：Q235A钢的腐蚀速率高达159.54mm/年～200.00mm/年；

10CrMnCuTi不锈钢的腐蚀速率也高达23. 9268mm/年！

这一实际测试数据充分说明了此凝结液具有很强的腐蚀能力。

对于混凝土烟囱在湿烟气状态下的腐蚀问题，东南大学、江苏苏源环保公司等的研究表明【3】，当烟囱内壁稀硫酸的浓缩在中等状态时（此时硫酸的浓度为15%，最大浓缩浓度可达40%）对混凝土的腐蚀速率为：

对于C25混凝土的腐蚀速率为8mm/10天；

对于C30混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10天；

对于C50混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10天。

从以上3篇关于燃煤机组烟气脱硫前后，烟气腐蚀性研究及测试论文的结论可以看出，虽然在加装湿法烟气脱硫装置后，烟气中大约90%～95%的SO2被从烟气中脱除，但是，由于在脱硫后的烟气中引入了大量的水分并且将烟气温度降至50±5℃左右（国内电厂为了节省投资，基本上不加装GGH），因而使得脱硫后的烟气具有了很强的腐蚀性。

另外，据笔者于2005年夏天在西北电力设计院的一份内部资料中看到，重庆电厂在加装湿法脱硫装置时，由于未对烟囱内壁进行防腐蚀改造，结果只运行了大约不到5年时间，烟囱内壁即出现了严重腐蚀，影响到发电机组的安全运行。最后不得不花费近600万元进行烟囱结构加固处理，然后再进行内防腐施工。由此案例可见，排放湿法烟气烟囱防腐蚀的重要性以及不采取合适防腐蚀措施所带来的严重后果。

二、目前电厂防腐蚀材料现状

如前所述，电力行业对于工程材料，尤其是防腐蚀材料方面缺乏专业人才和相关知识，再加上席卷全国的低价中标方式，使得目前电力行业所采购的大多数防腐蚀材料及防腐蚀设计方案不能满足实际需要，给电厂留下严重的安全隐患。

目前向电厂供货的大多数防腐蚀材料厂商，基本上是最近几年才从事防腐蚀材料生产的民营企业，几乎没有相关的技术人员，生产配方来自于私下购买或者道听途说，利用目前电力行业的相关管理人员、设计人员缺乏足够的防腐蚀专业知识这一弱点，仅仅靠一些个人关系，靠一些蒙骗手法及不正当手段，从与电力行业相关的机构获取一纸评审证书，然后就到各大电力集团、电厂及设计院进行密集的游说活动，获取相关的工程投标信息及投标入围资格，然后在投标过程中再采取欺骗手段，提供虚假材料，依靠超低价格来获得中标。

例如，在2007年8月华电蒲城电厂二期烟囱防腐蚀工程招标评标过程中，笔者受邀担任评标委员会主任，发现了一个极为可笑的骗局：某投标单位宣称其提供的耐酸胶泥（实际为水玻璃胶泥）能够耐30%的氢氟酸！并且在对我们提出的澄清通知书面答复以及随后的当面澄清中，均坚持这一点，并且对我说等评标结束后，要将配制好的30%氢氟酸及该厂的耐酸胶泥样品送交我亲自试验其耐腐蚀性。结果一年多过去了，未见该厂向我提供任何相关实验样品。实际上，只要稍微具备一点防腐蚀材料知识的人都知道，无机硅酸盐材料（耐酸胶泥的主要成分）对氢氟酸的最高耐蚀程度只有1%，这一点在化学工

业出版社出版的《腐蚀数据手册》中有明确的标示。这家企业的总经理（还挂着自封的防腐蚀研究所所长的头衔）如此大言不惭的在评标委员面前说如此没有防腐蚀基础知识的假话，可见该企业所提供的各类数据的可信程度是多低了！但是，由于在该项评标活动中只有笔者一人是材料专业，不能左右整个评标结果，结果该企业仍然被作为首选中标推荐单位！

另据刚刚从贵州某电厂传来的消息，该厂家又参加了该电厂的烟囱防腐蚀材料投标，结果业主发现了该厂家提交的业绩不真实，被剔除到中标推荐名单之外。

与以上的情况相反，一些具有悠久历史的知名产品，例如早在1980年即通过冶金部技术鉴定、已有26年安全应用业绩的MC烟囱防腐耐热涂料，由于生产单位坚持从用户的安全性着想，对防腐蚀设计方案的要求较高，造成单位面积成本高于这些无名企业，也不敢说假话，结果在目前的大规模脱硫工程中，只能接到很少的订单！

仅从上述两个方面的案例比较，就可以看出目前电力行业防腐蚀工程的潜在危害有多严重！

三、最近几年烟囱防腐蚀事故案例简介

在此之前，由于烟囱严重腐蚀案例较少，国内很多电厂进行烟囱防腐蚀施工前，均采纳一些推销防腐蚀材料的厂家提供的设计方案，然后由电厂组织专家评审会，对这一方案进行审议、局部修改后实施。

但是，由于这类方案在提交专家评审会之时，就已经基本明确了

将来的中标厂家。这些在电力行业推销烟囱防腐蚀材料的厂家，绝大多数并不懂的防腐蚀技术，只是最近几年刚进入防腐蚀领域的“门外汉”，或者是将其他厂家的产品采购回来后贴牌销售；再加上这类评审会基本上是由电力设计院土建专业的离退休人员担任专家组长，结果导致参会专家不能唱所由言，经过评审的方案，仍然存在严重缺陷，就投入实施，使用不久就出现严重渗漏事故。

在此运作模式下，由于是专家评审会集体做出的决定，到时也没有任何人对此负责，结果倒霉的还是电厂。

3.1 发泡玻璃砖工程案例

3.1.1 案例简介

发泡玻璃砖防腐蚀体系是国内借鉴美国宾高德产品，进行国产化而推出，目前国内已有数家公司在推销此方案。

但是，在这些推销厂家中，只有1家拥有类似于宾高德产品的生产线，其余厂家要么根本没有生产基地，仅靠采购其他厂家的产品进行贴牌；要么就是采用废玻璃进行生产。由于废玻璃成分的不确定性，由此生产的发泡玻璃砖性能极不稳定，强度低下，与美国产品相比，差距极大。另一方面就是这些厂家不懂得防腐蚀材料及防腐蚀工程设计要求，仅从表面上模仿美国产品数值，采用根本不耐腐蚀的沥青作为发泡玻璃砖粘接剂。

但是，这些厂家利用偷梁换柱的手法进行操作，也获得了大量的工程项目，但是很快就出现了工程质量问题：

下面是国电白马电厂发泡玻璃砖项目施工过程中的一份粘接剂检测报告：

从此检测报告第5.1、5.2项可以看出，该工程所用发泡玻璃砖粘接胶的常温耐水强度保留率只有86%！按照防腐蚀材料的耐腐蚀性能与耐温性能之间的对应关系，温度每升高10℃，其腐蚀性将上升1～3倍，如果将该粘接胶用在脱硫烟气的运行温度50±5℃，其耐水强度保留率将不超过50%！按照防腐蚀材料耐腐蚀性能的评定标准，该材料属于不耐水产品，何以承受前面所说的强腐蚀性脱硫湿烟气及其冷凝水？

3.1.2 存在问题的简要分析

⑴、绝大多数国产发泡玻璃块材的实际抗压强度只有0.6MPa～

0.8MPa，但是由于还没有这方面的专用检测标准，一些厂商采取“操

作手段”，将检测报告上的抗压强度值标称到 1.4MPa，超过了进口

Pennguard发泡玻璃块材国内实测值的1.2MPa；

⑵、绝大多数国产发泡玻璃块材的粘接剂不过关，多数推销国产发泡玻璃块材的企业，本身并没有生产设施，而是采取OEM或者贴牌采购。这样产品质量难以保证。

⑶、还有一些企业，在检验数据上造假来蒙骗电厂。例如，河南某公司的投标资料中提供的数据如下：

我们姑且不讨论其数值的高低，仅从单位制来看，就是假数据。因为按照我国的计量法规定，中国境内法定计量单位是国际单位制，而该数据均是英制单位，显然不是国内检测中心所提供。对此表中数据唯一的解释就是：造假！

3.2 OM涂料工程事故简介

据我们了解并得到OM涂料厂家当面承认，该产品是采购于中冶建筑研究总院一位退休职工所开办的公司，其原来用途为钢铁厂炼铁高炉热风炉金属壳体耐晶间腐蚀涂料产品——YJ250耐高温涂料。

OM涂料厂家本身并不生产该产品，只是将别人产品拿来，贴上OM商标后出售，其本身更不懂得烟囱结构及其防腐蚀设计要求，却到处推销OM涂料的烟囱防腐蚀方案。

2007年4月组织了一次专家评审会，对OM涂料厂家提供的防腐蚀方案进行评审，通过后于2007年7月初进行施工，当月底投产。

结果到2007年9月中旬，该烟囱即出现多处、大量渗水；10月中旬电厂停机由OM涂料厂家维修了一次，结果渗水量加大。2007年11月初，我们应邀到该厂进行实地考察、制定补救措施。下列图片即为此时所拍摄。

经过对原烟囱防腐蚀设计方案、施工记录等进行调查、询问施工单位、实地考察之后，我们基本确诊了该烟囱漏水的原因——OM烟囱涂料厂家不懂得烟囱结构构造和防腐蚀设计技术、存在结构性设计缺陷；OM烟囱涂料厂家推荐的施工队为草台班子，施工过程有偷工减料现象。我们随即提出了补救措施，电厂按照我院推荐的方案监督OM烟囱涂料厂家再次处理后，未再出现漏水现象。

OM-5烟囱涂料项目烟道下部的严重渗漏（2007年11月7日）

OM-5烟囱涂料项目烟道在烟囱入口侧面的渗漏（2007年11月7日）

OM-5烟囱涂料项目烟囱积灰平台底部的严重渗漏（2007年11月7日）

3.3 耐酸浇注料（耐酸胶泥）严重腐蚀案例简介

3.3.1 耐酸胶泥材料基本性能简介

3.3.1.1 概述

按照防腐蚀材料行业的命名原则，由树脂配制的胶泥，一般称之为某某树脂胶泥；而由水玻璃配制的胶泥，由于水玻璃不耐碱性物质的腐蚀，所以称之为耐酸胶泥。

耐酸胶泥实际上就是水玻璃耐酸胶泥，有2类：

由钠水玻璃与耐酸填料、氟硅酸钠固化剂等复配而成的耐酸胶泥称之为钠水玻璃胶泥；

由钾水玻璃与耐酸填料、缩合磷酸铝固化剂等复配而成的耐酸胶泥称之为钾水玻璃胶泥；

水玻璃材料的基本特性是：耐浓酸、耐高温性能好，耐水性、耐稀酸性能差。

3.3.1.2 权威单位研究结果

冶金部建筑研究总院（中冶建筑研究总院）早在1985年就总结编写、并由冶金工业出版社出版了到目前为止国内唯一一本关于水玻璃材料的书——《水玻璃耐酸混凝土》，对水玻璃类材料（水玻璃胶泥、砂浆、混凝土）的基本性能进行了全面地测试，并就如何提高水玻璃材料的密实性、耐水性进行了大量的试验和性能检测，并且公布了全部相关配方。该书的部分试验结果摘录如下：

⑴、如果不加处理，水玻璃耐酸混凝土固化后的显气孔隙率高达20%～30%，吸油率可达7%～10%，在稀酸性腐蚀介质环境下的渗透深度可达3～5mm/月；

⑵、对于进行过密实性处理（可以号称特种了）的密实性水玻璃耐酸混凝土，在5%的硫酸溶液中进行浸泡试验时发现，1年后稀硫酸浸透了70.5mm厚的水玻璃混凝土试块；在20%的硫酸中的浸透深度则为8～10mm。由此计算，对于部分厂家推荐的耐酸胶泥防腐蚀层厚度为20mm时，即使耐酸胶泥层不出现开裂等缺陷，在脱硫后的湿烟气条件下，硫酸的浓度一般在5%以下（局部产生硫酸浓缩效应的部位除外），大约在2.5年即可浸透耐酸胶泥防腐蚀层！

下面是我们获得的一份钾水玻璃胶泥（KPI胶泥）的检测报告，该材料被评为河南省优质产品等多种优质称号，其吸水率仍然高达10%！

从这方面来讲，一些并不具有防腐蚀技术的企业提供的所谓耐酸胶泥，具有不吸水等多种“特异”性能，实际上是不可能达到的。

3.3.1.3 国家防腐蚀设计规范对耐酸胶泥的要求

最新版GB 50046《工业建筑防腐蚀设计规范》中关于水玻璃类材料的使用范围，有如下规定：

“7.8.1 水玻璃类材料可用于酸性介质作用的部位，不宜用于盐类介质干湿交替作用频繁的部位，并不得用于碱和碱性反应的介质以及含氟酸作用的部位。

7.8.2 常温介质作用时，宜选用密实性水玻璃材料；当介质温度

高于100℃时，应选用普通型水玻璃材料。”

该规范条文说明部分还有关于水玻璃类材料的规范性解释：

“7.8.2 与普通型水玻璃类材料相比，密实性水玻璃类材料具有较好的抗渗性。…，所以用于常温介质时，宜选用密实型水玻璃类材料。普通型水玻璃类材料的气孔率大，所以在高温作用时，应予选用，而不选用气孔率小的密实型水玻璃类材料。”

上述规范内容、水玻璃材料的性能研究以及工程应用经验总结，已经非常清楚地表明，水玻璃类材料并不适用于加装湿法脱硫装置后的电厂烟囱。这是因为：

⑴、电厂的脱硫装置不可能100%的时间运转，目前脱硫设备的技术水平为每年的运行时间约为5000h～6000h左右，受脱硫装置运行情况、燃煤机组运行情况的影响，烟囱将在低温高湿状态、高温（110℃～140℃）旁路状态之间，经常性地进行切换，水玻璃类材料不可能同时满足这两个工作状态时的防腐蚀性能要求；

⑵、按照国家环保法规的要求，电厂脱硫机组将在大多数时间内处于运转状态。在脱硫工况条件下，内筒处于低温、含稀硫酸的饱和水蒸气的环境条件，这正是水玻璃类材料的薄弱点；

由此我们可以得出结论：水玻璃类材料不适用于电厂湿法脱硫后的烟囱内壁。

3.3.2 新建烟囱严重漏水事故案例

南通美亚热电有限公司位于江苏省南通市经济技术开发区，主要为开发区内的化工厂、制药厂等提供水蒸汽、热水等，是一家美资企

业。

2007年，该公司新建了一座120m烟囱，该烟囱采用生产厂家推荐的BSJ-Y1型轻质耐酸浇注料做防腐蚀内衬，最大厚度250mm，最小厚度100mm。结果只使用了半年，即出现如下图所示的严重渗漏现象。

我们到现场实地考察、调阅设计、施工资料后发现，该项目为选材错误、结构设计错误：

①、该材料在固化过程中存在很大的收缩；

②、同样的材料，在3年前即在广西某项目上出现过严重开裂现象，在该项目施工过程中，并未加以改进；

③、该项目内筒结构设计中，未对结构施工缝进行密封处理，使得脱硫烟气冷凝水很容易穿透内筒；

烟囱漏水全貌

烟囱中部严重漏水现象

积灰平台下部的严重漏水

烟道底部、侧面严重漏水现象

该厂另一座老烟囱在加装湿法脱硫装置后，也出现了一些渗水和