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1、脱硫烟囱防腐材料 产品检测与分析 中国电力科学研究院 2009年8月20日火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论文 2 脱硫烟囱防腐材料产品检测与分析 中国电力科学研究院 赵宇航 徐丽 李震 李寅雪 随着环保标准的提高，我国大部分火电厂都已采用了湿法脱硫技术。大多 数电厂的烟囱处于不脱硫的高温干式排烟、脱硫上 GGH 或脱硫不上 GGH 同时 开旁路的潮湿式排烟和脱硫不上 GGH 的低温高湿式排烟、以及这几种方式频 繁交替的排烟状态下运行，这对烟囱内衬防腐材料和内衬防腐系统提出了更苛 刻的要求。 我单位依据多年从事检测烟囱内衬防腐材料的试验与研究结果，结合设计、 生产、使用和质检各方面的要
2、求和实践，先后制定了电力行业标准 DL/T901- 2004火力发电厂烟囱（烟道）内衬防腐材料及国网北京电力建设研究院企 业标准 Q/FSDYS013-2009火电厂湿烟囱（烟道）用泡沫玻璃化砖、弹性密封 粘结剂与基材处理剂两个标准。其中电力行标 DL/T901-2004 主要针对在不脱 硫干式排烟及湿法脱硫上 GGH 的运行工况下所使用的内衬防腐材料，提出的 相应技术条件和检验方法。而企标 Q/FSDYS013-2009 则是针对脱硫湿烟囱所用 “宾高德型”内衬系统的防腐材料制定的。 归纳近几年来我们检测的内衬防腐材料主要有以下两大类： 第一类：构成砌筑式内衬结构或“宾高德型”内衬结构的耐酸
3、块材与相应 的胶结剂。 第二类：构成整体内衬的浇注式耐酸浇注料。 1. 第一类防腐材料（构成砌筑式内衬结构或“宾高德型”内衬结构的耐酸 块材与相应的胶结剂） 1.1砌筑式内衬防腐体系 用于砌筑的各类耐酸砖（烧结型陶土耐酸砖、非烧结型耐酸砌块、重质泡 沫玻化陶瓷砖）与耐酸胶结料（胶泥、砂浆）组合，构成单筒式烟囱、套筒式 烟囱及多管式烟囱的内衬砌筑体。其技术指标在 DL/T901-2004 中的规定如表 1 中密实型耐酸胶结料及表 2中防水型耐酸砖。 表 1 耐酸胶结料的技术要求 项 目 单位 密实型耐酸胶结料* 体积密度 kg/m 3 1900 初凝时间 min 45 凝结时间 （2025） 终
4、凝时间 h 15 常温抗压强度* （110524h） MPa 20.0 耐酸性 （常温浸 40%H 2 SO 430d，或 80浸 40%H 2 SO 415d） 外观 不允许有腐蚀、裂纹、膨胀、剥落等异常现 象火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论文 3 0 f f s 0.9 外观 不允许有裂纹、剥落及大于 2.5%的线变化 率 耐热性 （2504h） 0 f f r 0.9 外观 不允许有溶蚀、裂纹 耐水性 （常温浸水 30d， 或浸 90温水 15d） 0 f f sh 0.75 体积吸水率 % 5.0 抗渗性 MPa 0.6 注：*密实型耐酸胶结料经浸酸或加热后吸水率8.0%，加
5、热后耐酸性不降低。*本标准中常温指 1530。 表 2 防水型耐酸砖的技术要求 项 目 超轻质耐酸 砖 轻质耐酸砖 重质耐酸砖 型 型 型 型 型 型 型 型 体积密度 kg/m 3 500 750 750 1000 1000 1200 1200 1400 1400 1650 1650 1900 1900 2150 21502400 常温导热系数 W/mK 0. 25 0. 35 0.4 5 0.5 5 0.7 0 0.9 0 1.1 0 1.30 常温抗压强度 （110524h） MPa 8. 0 10 .0 12. 0 14. 0 16. 0 18. 0 20. 0 22.0 体积吸水率*
6、 % 5.0 外观 不允许有腐蚀、裂纹、膨胀、剥落等异常现象 耐酸性 （常温浸 40%H 2 SO 4 30d， 或 80浸 40%H 2 SO 4 15d） 0 f fs 0.9 外观 不允许有裂纹、剥落及大于 2.0%的线变化率 耐热性 （2504h） 0 f f r 0.9 外观 不允许有溶蚀、裂纹、膨胀等异常现象 耐水性 （常温浸水 30d，或浸 90 温水 15d） 0 f f sh 0.8 注：*防水型耐酸砖加热后体积吸水率应10.0%。火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论文 4 砌筑类材料，生产技术已趋于成熟，产品性能基本稳定，检测合格率较高。 尽管如此，仍有某些问题值得重
7、视及改进。 1.1.1烧结砖 烧结砖性能通常比较稳定，但应控制好烧成温度及均匀性，避免产生“生 烧欠火砖” 。 “生烧欠火砖”外观颜色较浅淡、强度差、吸水率大、经长时间浸 酸后易产生裂纹、膨胀、甚至溃散、破碎现象。 1.1.2非烧结型耐酸砌块 非烧结型耐酸砌块即水玻璃耐酸砌块，其中以浇注工艺方法成型的砌块性 能较稳定，机压或振压成型的砌块性能波动较大，耐水性一般较差，湿烟囱内 衬最好不采用此砖。 1.1.3砌筑用（重型）泡沫玻化陶瓷砖 砌筑用（重型）泡沫玻化陶瓷砖在正常情况各项性能都很优越，尤其适于 套筒式或多管式烟囱，但此类砖在耐热性方面易出问题。在做耐热性检测时， 在 180250之间易发
8、生表层爆裂剥蚀或炸裂破碎的现象，极少数甚至在 150左右即出现此现象，其主要原因是烧成时在降温冷却阶段，其降温速度控 制的不恰当，导致残余应力消除不完全，这一问题通过调整降温曲线是可以解 决的。生产厂家应当高度重视这一问题，这是此类产品主要的缺点，也是非常 严重的缺点。 1.1.4耐酸胶结料（耐酸胶泥、耐酸砂浆） 耐酸胶结料有单组分型、双组分型和多组分型，在现场拌和使用，因此原 材料种类的选择与配比非常重要，应根据不同季节温度的变化调整结合剂的模 数和固化剂的加入量；固化剂的加入量必须满足配比要求。现场不能用简单地 减少固化剂加入量的办法来调整凝结时间。固化剂加入量不足会引起砌体游移 变形、强
9、度增长慢、耐水性差等问题。 此外，近年来由于竞争价格很低，填充料中生料比例过大，胶结料干燥收 缩大，易产生裂纹，降低密封性。 表 3 近年来脱硫烟囱砌体用耐酸块材与耐酸胶结料性能汇总表 项 目 烧结耐酸砖 泡沫玻化砖 耐酸胶泥（砂浆） 体积密度，kg/m 14001900 500650 16001900 导热系数，W/mK 0.51.1 0.150.20 抗压强度，MPa 1225 6.59.0 1025 体积吸水率，% 525 0.20.7 515 耐酸性 合格 合格 合格 耐热性 合格 合格 合格 耐水性 合格 合格 合格 对现有砌筑体系的综合评价：耐酸块材和耐酸胶结料，自身性能较稳定，
10、能满足湿烟囱运行工况的要求，但它们都是脆硬性材料，由其构成的砌体难免火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论文 5 会产生裂纹和缝隙，应考虑采用柔韧性的有机材料来增强体系的整体密封性， 以提高系统的可靠性。 1.2“宾高德型”的内衬防腐体系 用弹性密封粘结剂在普通钢内筒或老烟囱的内壁上粘贴泡沫玻璃砖或泡沫 玻化陶瓷砖，构成“宾高德型”的内衬防腐系统。 1.2.1“宾高德”泡沫玻璃砖与国产泡沫玻璃砖、泡沫玻化陶瓷砖 本世纪初“宾高德”系统进入我国电力湿烟囱设计选用的范围后，一直因 造价高昂阻碍了其推广应用的范围与速度。这期间，不乏以国产材料进行替代 的尝试，国产泡沫玻璃砖泡沫玻化陶瓷砖与硅橡胶
11、体系应运而生，并因价格优 势被广泛应用。 “宾高德”系统中的砖为硼硅泡沫玻璃砖，属耐热玻璃系列，其线膨胀系 数较低，抗热震性好，但价格也很高。 国产的普通泡沫玻璃制品、主要是用于保温保冷工程，并非针对火电厂湿 烟囱防腐而开发，因此直接移植到电力湿烟囱中，其效果是可想而知的，尤其 是体积密度较低的产品。难免出现问题，须经实践检验后应做适当调整。 表 4 JC/T647-2005 中泡沫玻璃绝热制品物理性能指标 分类 140 160 180 200 项 目 等级 优等 （A） 合格 （B） 优等 （A） 合格 （B） 合格 （B） 合格 （B） 体积密度，kg/m 3 140 160 180 20
12、0 抗压强度，Mpa 0.4 0.5 0.4 0.6 0.8 抗折强度，Mpa 0.3 0.5 0.4 0.6 0.8 体积吸水率，% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 透湿系数， Ng/(Pasm) 0.007 0.05 0.007 0.05 0.05 0.05 导热系数， W/(mK) 平均温度 308K(35) 298K(25) 0.048 0.046 0.037 0.052 0.050 0.040 0.054 0.052 0.042 0.064 0.062 0.052 0.066 0.064 0.054 0.070 0.068 0.058火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论
13、文 6 233K(-40) 从建材行标 JC/T647-2005泡沫玻璃绝热制品中也不难看出，对其强度 要求较低，而耐磨性与抗热震性都没有提及。在检测试验中我们发现体积密度 低的产品，其强度也低，尤其表面强度很低，耐磨性、抗热震性也差，且离散 性很大。而体积密度越高，强度、耐磨性、抗热震性等性能也越好，因此在制 定企标 Q/FSDYS013-2009 时，我们将泡沫玻璃化砖的体积密度提高到 200kg/m 3 以上，首先，生产厂家是可以做到的；另外，随着体积密度的提高， 强度、耐磨性及抗热震性都有很大幅提高，可部分弥补普通泡沫玻璃不含硼的 劣势。 根据湿烟囱运行工况，我们增设了耐磨性和抗热震性
14、的检测项目，这将有 利于控制防腐系统的整体质量，以提高其使用寿命。 泡沫玻化陶瓷砖也是由建筑、建材行业移植改造而来，因其体积密度较大， 因而强度、耐磨性等一系列性能都比较高，它的线膨胀系数较小、抗热震性好， 这是陶瓷材料本身的优势。但从目前检测的情况看，仍然存在着不可忽视的问 题，就是由于生产厂家对烧成工序冷却阶段的降温速度控制不稳定，使产品内 部的热应力消除的不好，造成在再次加热过程中，在 180左右出现表层爆裂 剥蚀、炸裂破碎等现象。这本是生产工艺上可以解决的、但解决不好又最易出 现的问题，应当引起生产厂家高度重视。否则，可能被脱硫烟囱拒之门外。 从材料本身的抗压强度、耐冲刷性等性能看，泡
15、沫玻化陶瓷砖较泡沫玻璃 砖作为湿烟囱防腐块材会有一定的优势。其体密大者可与（弹性）胶结料配合 作砌筑块材，体密轻者可与弹性粘结剂配合构成粘贴式防护层。 表5 近年来脱硫烟囱粘贴用耐酸块材性能汇总表 项目 宾高德55号砖 注 1 泡沫玻璃砖 泡沫玻化陶瓷砖 体积密度，kg/m 3 190 160200 300400 线膨胀系数（10 -6 /） 5.5 7.09.5 5.06.5 抗压强度，MPa 1.38 0.62.0 2.03.5 抗折强度，MPa 0.62 0.41.2 1.52.5 吸水率，% 0.2 0.20.6 0.20.8 抗热震性(100水冷)，次 15 515 15 耐磨性，c
16、m 3 70150 1060 耐热性， 250 250 250 耐酸性 优 优 优火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会技术交流论文 7 导热系数，W/mK 0.050.07 0.100.25 注 1：数据引自宾高德产品介绍资料。 表 6 Q/FSDYS013-2009 中泡沫玻璃化砖的技术条件 泡沫玻璃化砖 项 目 单位 型 型 型 型 体积密度 kg/m 3 200250 250300 300400 400 导热系数（平均温度 70） W/m K 0.14 0.18 0.22 0.25 抗折强度（110524h） MPa 1.0 1.2 1.5 2.0 抗压强度（110524h） MPa 1.5 2.0 2.5 3.5 耐
