摘 要：本文根據(jù)我國鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的特點，通過對防腐蝕襯里技術(shù)分析和襯里結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提出了適合燒結(jié)煙氣脫硫防腐蝕的初步設(shè)計方案,為鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫裝置的腐蝕防護提供了一條有效途徑。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機煙氣；脫硫防腐蝕；鱗片襯里；襯里結(jié)構(gòu)設(shè)計

 一 引言

我國鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫是繼電力行業(yè)燃煤機組煙氣脫硫之后SO2排放的控制重點。目前國內(nèi)燒結(jié)煙氣采用脫硫工藝有石灰石-石膏法、氨-硫胺法、雙減法等多達十幾種，其中石灰石-石膏法、氨法、雙堿法屬于濕法煙氣脫硫工藝。濕法煙氣脫硫環(huán)保技術(shù)因其脫硫率高、介質(zhì)適用面寬、工藝技術(shù)成熟、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)周期長、負荷變動影響小、煙氣處理能力大等特點，被廣泛地成功應(yīng)用于電力行業(yè)燃煤機組煙氣脫硫，并延伸到燒結(jié)機煙氣脫硫領(lǐng)域，成為鋼鐵行業(yè)主導(dǎo)脫硫工藝技術(shù)。但是濕法脫硫?qū)Ψ栏g要求高，因此多年來電力行業(yè)針對脫硫裝置的腐蝕防護積累了大量可靠的經(jīng)驗.

鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣與電力行業(yè)燃煤機組煙氣相比有其特殊性，具有成分復(fù)雜、煙氣量大、溫度變化大(一般為80℃到180℃)、含塵量高以及含其他腐蝕性氣體（HF、HCL）等特點。因而在防腐蝕材料選擇和防腐蝕方案的設(shè)計上不能簡單生搬硬套燃煤機組煙氣脫硫防腐蝕經(jīng)驗。只能在工藝相似的情況下，電力行業(yè)的脫硫防腐蝕經(jīng)驗做為重要的參考依據(jù),更多的還是應(yīng)該結(jié)合燒結(jié)煙氣的特點,設(shè)計出有針對性的科學合理的防腐蝕方案，確保燒結(jié)機煙氣脫硫裝置的長效可靠運行。

二 防腐蝕襯里技術(shù)選擇

1、燒結(jié)煙氣脫硫裝置防腐蝕襯里技術(shù)分析

鱗片襯里技術(shù)及冷襯橡膠襯里技術(shù)是國內(nèi)火電廠煙氣脫硫裝置兩大主流防腐蝕襯里技術(shù)，在鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫防腐蝕襯里中同樣存在這兩大防腐蝕襯里技術(shù)的對比選擇。

（1）、抗熱應(yīng)力破壞性

熱應(yīng)力破壞對鱗片襯里而言是由于襯層材料與鋼基體線膨漲系數(shù)不同引起的大分子間的力學能破壞，但對橡膠而言則是由于作用于橡膠大分子的熱能為大分子吸收轉(zhuǎn)化成化學能引起的大分子本體的深度交聯(lián)（表現(xiàn)為膠板熱老化變硬脆化）及大分子本體的斷鏈降階（表現(xiàn)為膠板表面龜裂），二者間具有本質(zhì)區(qū)別。有資料證明，環(huán)境溫度超過80℃時，丁基橡膠在一定的使用時間后具有明顯的硬化龜裂現(xiàn)象。鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的脫硫裝置中，在某些非正常情況下，其中的某些階段溫度可以達到200-250℃。我們進行了耐熱沖擊性能試驗，即把涂有VEGF膠泥的鋼板交變放置在100℃沸水和0℃的冰水各1小時，經(jīng)100次交變試驗后未能有異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）、抗介質(zhì)滲透性試驗

從試驗結(jié)果看：1-丁基橡膠,溶漲后增重；高溫膠泥襯里類型,基本無異常；3-鎳基合金、腐蝕后失重；4-鈦、腐蝕后失重；5-不銹鋼、腐蝕后失重。試驗條件30%H2SO4、80℃）：丁基橡膠的增重遠大于鱗片襯里，這說明丁基橡膠對介質(zhì)的吸收能力遠大于鱗片襯里，也就是說介質(zhì)在丁基橡膠中的滲透能力遠大于鱗片襯里。

（3）、耐磨性                              

試驗證明：在無腐蝕環(huán)境條件下，鱗片襯里的耐磨性優(yōu)于丁基橡膠及天然橡膠,略差于氯丁橡膠。然而在經(jīng)腐蝕介質(zhì)浸泡后橡膠的耐磨性急劇下降，而鱗片襯里的耐磨性卻幾乎無變化

（4）、鱗片及冷襯橡膠襯里的綜合性能比較

橡膠與鱗片襯里之間的許多性能間的比較，如：耐溫性、施工性、修補性、耐熱老化性、本體強度、抗擴散性底蝕能力、施工周期性等性能鱗片優(yōu)于橡膠大家都有共識。不過在抗介質(zhì)滲透性、抗熱應(yīng)力能力及耐磨性方面許多人都認為橡膠的優(yōu)于鱗片，基于此，在燒結(jié)煙氣脫硫裝置的防腐蝕方案中部分選擇采取鱗片襯里和橡膠相結(jié)合的形式。比如石灰石-石膏法脫硫工藝的裝置防腐蝕中在漿液段和噴淋段支持選擇采用橡膠襯里，其他部分采用鱗片襯里。但實踐及試驗均證明了在這些方面鱗片實際上優(yōu)于橡膠。

在實際施工中，鱗片和橡膠結(jié)合的方案的一個不可避免的難點就是兩者搭接處理，由于是膨脹系數(shù)不同的兩種不同材質(zhì)，搭接縫在之后運行中存在很大防腐蝕失效隱患。從近兩年的火電廠燃煤機組的脫硫裝置停機維修來看，橡膠襯里部分的檢查修復(fù)十分不便，再改成鱗片襯里的工作量特別大且因基體處理問題而導(dǎo)致襯里防腐蝕可靠性降低。

因此，在燒結(jié)煙氣脫硫裝置的防腐蝕技術(shù)上，建議優(yōu)先考慮使用鱗片襯里技術(shù)。

2、燒結(jié)煙氣脫硫裝置鱗片襯里材料的選擇

常規(guī)的鱗片襯里的主要材料為鱗片膠泥（涂料），是以乙烯基酯樹脂材料為主材加入10%-40%片徑不等玻璃鱗片等材料配制而成的，其中VEGF是vinyl ester glass flake的縮寫。鱗片膠泥含有的玻璃鱗片，在膠泥施工完畢后，扁平型的玻璃鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)在固化后的膠泥中的滲透必須經(jīng)過無數(shù)條曲折的途徑，因此在一定厚度的耐腐蝕層中，腐蝕滲透的距離大大的延長，相當于有效地增加了防腐蝕層的厚度。所以玻璃鱗片膠泥材料具有以下特點：

a） 耐腐蝕性能好。由于鱗片涂層采用的基體樹脂是高性能的乙烯基酯樹脂。

b） 較低的滲透率。扁平型的鱗片在樹脂連續(xù)相中呈平行重疊排列，從而形成致密的防滲層結(jié)構(gòu)。

c） 鱗片涂層具有較強的粘結(jié)強度，附著力和沖擊強度較好，涂層不易產(chǎn)生龜裂、分層或剝離。

d） 耐溫差（熱沖擊）性能較好。 鱗片涂層的線膨脹約為11.5×10-6m/ m·℃,鋼鐵的線膨脹系數(shù)為12.0×10-6 m/ m·℃，兩者之間比較相近，使鱗片涂層適合于溫度交變的重腐蝕環(huán)境。

e） 耐磨性好。鱗片涂層在固化后的硬度較高，且有韌性，破壞有局部性，易于修復(fù)。

f） 造價適中。與鈦復(fù)合板、整體鎳基合金、整體FRP等相比，鱗片涂層具有*的性價比。

g） 工藝性較好。有當場配制和室溫固化特點，解決低溫氣候的固化問題和施工間隔時間問題。

三 不同區(qū)域的防腐蝕襯里結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于燒結(jié)煙氣脫硫工藝眾多，且具體到各個公司的設(shè)計各有特點，因此在這里不對某一工藝的提供防腐蝕襯里方案，而是在充分認識燒結(jié)煙氣的特點和結(jié)合脫硫裝置腐蝕環(huán)境共性上，提出了復(fù)合襯里結(jié)構(gòu)的腐蝕控制對策。即以鱗片結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B層）、纖維鱗片結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B、抗熱應(yīng)力層）、鱗片纖維耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B、抗磨、抗熱應(yīng)力層）、鱗片耐磨膠漿結(jié)構(gòu)層（抗?jié)B、抗磨）作為復(fù)合襯里結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)層，按區(qū)域腐蝕重度加以復(fù)配選用，實現(xiàn)高性能/價格比條件下的控制腐蝕。同時鱗片的類型考慮對腐蝕介質(zhì)的有效性。針對燒結(jié)機煙氣中HF氣體的存在，尤其是局部的青氟酸積累，如僅使用玻璃鱗片存在一定的局限性，因此需要同時采用以非玻璃成分的石墨鱗片和高性能乙烯基樹脂等做成的石墨鱗片膠泥做為抗腐蝕層。石墨鱗片膠泥也具有一定的局限性，僅在抗青氟酸介質(zhì)上有優(yōu)勢。為了防腐蝕襯里達到蕞佳理想效果，就需采取玻璃鱗片膠泥和石墨鱗片膠泥相結(jié)合的形式。這樣既考慮到粘接力、抗?jié)B透等，同時也考慮到燒結(jié)煙氣中HF特殊氣體介質(zhì)的腐蝕。

1、冷熱物料交匯區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

冷熱物料交匯區(qū)是指高溫未處理煙氣與低溫脫硫液交匯區(qū)域。其主要腐蝕環(huán)境條件為：

a） 該區(qū)煙氣溫度為110—180℃，低溫脫硫液溫度為室溫。

b） 樹脂高溫失強，高溫熱應(yīng)力引發(fā)的內(nèi)襯材料重度力學龜裂失效。

c） 高固體含量液態(tài)自重落體引發(fā)的內(nèi)襯材料沖刷重度磨損。

d） 區(qū)域環(huán)境冷熱分布不均導(dǎo)致內(nèi)襯層強熱應(yīng)力開裂破壞。

e） 樹脂高溫失強導(dǎo)致耐磨性能下降，力學龜裂形成介質(zhì)穿透性滲透導(dǎo)致金屬基體腐蝕。

內(nèi)襯結(jié)構(gòu)中增加耐磨膠漿貼襯玻璃鋼結(jié)構(gòu)層，以提高襯層抗介質(zhì)磨損及耐熱應(yīng)力破壞能力，形成對冷熱物料交匯區(qū)苛刻腐蝕環(huán)境的綜合防護能力。

a） 防腐蝕內(nèi)襯各層均選用耐高溫樹脂（其使用條件為：濕態(tài)SO2煙氣150℃，干態(tài)SO2煙氣180℃）以提高襯層抗高溫新生態(tài)稀亞硫酸燒蝕腐蝕及樹脂高溫嚴重失強能力。

b） 采用耐高溫樹脂為主膠液中加入硬質(zhì)超細粉末以提高襯層抗熱應(yīng)力及磨損能力。

c） 耐磨膠漿層中復(fù)合玻璃布以提高磨膠漿層抗熱應(yīng)力開裂能力，防止襯層力學龜裂失效。

2、低溫磨蝕區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

低溫磨蝕區(qū)是指吸收塔SO2吸收區(qū)及氧化池側(cè)壁。其主要腐蝕環(huán)境條件為：

a） 該區(qū)煙氣溫度為40—60℃。

b） 脫硫液固體含量高。

c） 高固體含量液態(tài)自重落體引發(fā)的內(nèi)襯材料沖刷重度磨損。

d） 低溫熱應(yīng)力引發(fā)的內(nèi)襯材料輕度熱應(yīng)力破壞。

C、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)防腐蝕特性

a） 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)中增加耐磨膠漿層以提高襯層抗介質(zhì)沖刷重度磨損能力和提高襯層抗熱應(yīng)力。

b） 耐磨膠漿層中加入短切纖維以提高磨膠漿層抗熱應(yīng)力開裂能力。

c） 采用耐蝕低溫樹脂為主膠液，以耐磨膠漿層一體化復(fù)合防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，形成對低溫磨蝕區(qū)較苛刻腐蝕環(huán)境的綜合防護能力。

3、高溫區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

高溫區(qū)是指未處理煙氣側(cè)換熱器入口煙道、換熱器內(nèi)壁、換熱器出口至吸收塔入口區(qū)煙道、旁路煙道。其主要腐蝕環(huán)境條件為：

a) 該區(qū)煙氣溫度為80—180℃，含塵量高。

b) 樹脂高溫失強，高溫熱應(yīng)力引發(fā)的內(nèi)襯材料重度力學龜裂失效。

c) 裝置停用時環(huán)境濕度吸收殘存HF、SO2等引發(fā)的露點腐蝕。

d) 低固體含量、高流速引發(fā)的內(nèi)襯層輕度磨損。

B、防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖示（含主材防腐蝕材料類型及配比）

說明：高溫熱應(yīng)力將引發(fā)的內(nèi)襯層重度力學龜裂失效,增強型襯里充分考慮到抗熱應(yīng)力破壞。

C、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)防腐蝕特性

a） 防腐蝕內(nèi)襯各層均選用耐高溫樹脂（其使用條件為：濕態(tài)SO2煙氣150℃，干態(tài)SO2煙氣180℃）以提高襯層抗高溫SO2煙氣燒蝕腐蝕及樹脂高溫嚴重失強能力。

b） 在拐角處、陰陽角等應(yīng)該采用耐磨類型。內(nèi)襯結(jié)構(gòu)中增加樹脂纖維補強層以提高襯層抗高溫熱應(yīng)力能力，防止力學龜裂失效，F(xiàn)RP層采用耐高溫樹脂為主膠液，形成對高溫區(qū)較苛刻腐蝕環(huán)境的綜合防護能力。

4、低溫補強區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

低溫補強區(qū)是指氧化池底部及側(cè)壁2m高攪拌區(qū)。其主要腐蝕環(huán)境條件為：

a） 在機械及空氣攪拌條件下高固體含量漿液引發(fā)的內(nèi)襯層的中度磨損。

b） 低溫熱應(yīng)力引發(fā)的內(nèi)襯層的輕度應(yīng)力破壞。

c） 在維修條件下人為機械力碰撞破壞引發(fā)的內(nèi)襯層機械力損傷。

d） 因設(shè)備基座變形導(dǎo)致設(shè)備底板形變引發(fā)的內(nèi)襯層形變應(yīng)力開裂。

e） 攪拌空氣排氣管空氣沖刺引發(fā)的下方防腐蝕層局部力學失效。

B、防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖示（含主材防腐蝕材料類型及配比）

說明：

a） 防腐蝕內(nèi)襯各層厚度可根據(jù)設(shè)計總厚度調(diào)整，建議內(nèi)襯層厚度為2mm。

b） 攪拌空氣排氣管空氣沖刺引發(fā)的下方防腐蝕層局部力學失效應(yīng)充分考慮。

c） 人為機械力碰撞破壞引發(fā)的內(nèi)襯層機械力損傷應(yīng)充分考慮。

C、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)防腐蝕特性

a） 內(nèi)襯結(jié)構(gòu)中增加樹脂玻璃鋼補強層以提高襯層抗人為機械力碰撞破壞及設(shè)備底板形變破壞以防止內(nèi)襯層機械力損傷及形變應(yīng)力開裂。

b） 采用低溫樹脂為主膠液，以鱗片襯里、玻璃鋼補強層一體化復(fù)合防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，形成對低溫補強區(qū)一般腐蝕環(huán)境的綜合防護能力。

c） 攪拌空氣排氣管垂直下方防腐蝕層局部加襯橡膠或瓷磚（300×300mm，厚≥3mm）。以防止空氣沖刺引發(fā)局部損壞。

5、低溫區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

低溫區(qū)是指吸收塔處理煙氣出口煙道，除霧器設(shè)備內(nèi)壁，凈煙氣側(cè)換熱器內(nèi)壁及出口煙道。腐蝕環(huán)境條件為：

a） 該區(qū)煙氣溫度為40—90℃。

b） SO2吸收中的新稀亞硫酸引發(fā)的內(nèi)襯層滲透腐蝕。

c） 低溫熱應(yīng)力引發(fā)的內(nèi)襯層輕度應(yīng)力破壞。

d） 4、低固體含量、高流速引發(fā)的內(nèi)襯層輕度磨損。

B、防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖示（含主材防腐蝕材料類型及配比）

說明：該區(qū)亦可在表面復(fù)合VEGF-2膠泥防腐蝕襯里結(jié)構(gòu).

C、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)防腐蝕特性

a） 樹脂結(jié)構(gòu)層（2層短切氈+1層玻璃布+3層滌綸布構(gòu)成）解決了襯里層的強度問題，同時也提高內(nèi)襯防腐蝕層抗介質(zhì)（特別是HF）滲透腐蝕。

b） 也在底層復(fù)合1mm2層膠泥復(fù)合結(jié)構(gòu)以提高襯層抗熱應(yīng)力及磨損能力。

7、吸收塔煙道進口區(qū)

A、腐蝕環(huán)境條件

含亞硫酸熱蒸汽腐蝕區(qū)是指吸收塔原煙氣進口煙道外延段。其主要腐蝕環(huán)境條件為：

a) 該區(qū)環(huán)境溫度為140-150℃（無煙氣換熱設(shè)備）或110-120℃。

b) SO2吸收過程中不斷濃縮的新生態(tài)稀亞硫酸引發(fā)的襯層滲透腐蝕。

c) 低固體含量、高流速引發(fā)的襯層中度磨損。

d) 樹脂高溫失強，高溫熱應(yīng)力引發(fā)的襯層重度力學龜裂失效。

e) 間歇性交變高溫熱應(yīng)力及熱沖擊引發(fā)的襯層重度力學開裂。

f) 高溫SO2濕煙氣引發(fā)的襯層碳化燒蝕腐蝕（溫度大于150℃時）。

g) 煙氣中夾雜的液滴引發(fā)的襯層空泡腐蝕。

h) 進口煙道外延段結(jié)構(gòu)鋼性不足，因結(jié)構(gòu)震顫引發(fā)的襯層重度力學開裂。

B、防腐蝕內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖示（含主材防腐蝕材料類型及配比）

此處建議采用合金，如59合金、C276合金等，但應(yīng)注意碳鋼與合金焊縫區(qū)的防護措施，*采用螺接聯(lián)接結(jié)構(gòu)（膨脹節(jié)）。如某裝置吸收塔進口煙道結(jié)構(gòu)設(shè)計分析：