湿法烟气脱硫装置的腐蚀与防护
2019-03-06 12:28:47
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1 引言
火电厂湿法烟气脱硫环保技术因其脱硫率高、煤质适用面宽、工艺技术成熟、稳定运转周期长、负荷变动影响小、烟气处理能力大等特点，被广泛地应用于各大、中型火电厂，成为国内外火电厂烟气脱硫的主导工艺技术。但该工艺同时具有介质腐蚀性强、处理烟气温度高、SO2吸收液固体含量大、磨损性强、设备防腐蚀区域大、施工技术质量要求高、防腐蚀失效维修难等特点。因此，该装置的腐蚀控制一直是影响装置长周期安全运行的重点问题之一。本文力求通过对火电厂湿法脱硫装置腐蚀介质及环境的分析，明确湿法烟气脱硫装置腐蚀介质及环境的特点，结合我国现有防腐蚀技术水平，总结国内外湿法脱硫装置防腐蚀实践经验，提出实用、经济、安全的防腐蚀对策。
2 湿法烟气脱硫装置的腐蚀机理
烟气脱硫装置中的腐蚀源主体为烟气中所含的SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离。而此阶段，工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。此外，烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水及水中所含的氯离子（海水法氯离子腐蚀影响更大）对金属基体也具有腐蚀能力。
稀硫酸属非氧化性酸，此类酸对金属材料的腐蚀行为宏观表现为金属对氢的置换反应。从腐蚀学理论上可解释为氢去极化腐蚀过程（亦称析氢腐蚀）。就常用材料碳钢及不锈钢而言，两种材料在稀硫酸环境中均处于活化腐蚀状态，但腐蚀机理又略有不同。碳钢在稀硫酸或其它非氧化性酸溶液中的腐蚀属于阳极极化及阴极极化混合控制过程。这是因为铁的溶解反应活化极化较大，同时氢在铁表面析出反应的过电位也较大，故两者同时对腐蚀过程起促进作用， 导致腐蚀速度加快。而不锈钢在稀硫酸中的腐蚀属于阳极极化控制过程，这是因为不锈钢在稀硫酸介质中仍能产生一定程度的钝化，金属离子必须穿透氧化膜才能进入溶液，因此阳极极化作用大于阴极极化。但在烟气脱硫中，仍有几种变化影响：一是在湿法烟气脱硫中，为保证生成物结晶效果，必须强制氧化。当介质中有富氧存在时，不锈钢表面上的钝化膜缺陷易被修复，因而腐蚀速率降低。但因同时具有固体颗粒磨损作用及介质Clˉ存在，其钝化膜易被Clˉ或固体颗粒磨损作用破坏，从而使腐蚀速率大大增加。Clˉ的破坏原因可能是由于Clˉ具有的易氧化性质导致的。Clˉ容易在氧化膜表面吸附，形成含氯离子的表面化合物，由于这种化合物晶格缺陷较多，且具有较大的溶解度，故会导致氧化膜的局部破裂。此外，吸附在电极表面的离子具有排斥电子能力，也促使金属的离子化，但阳极极化仍是主要的。故通常的碳钢或不锈钢在此环境中均不适用。国外经多年对金属材料的筛选试验，最后将适用金属材料定位在镍基合金上，并建设了若干中、小装置。但由于镍基合金价格昂贵，大型烟气脱硫设备制做成本太高，其用材开发逐渐转到碳钢—有机非金属衬里复合材料技术路线上来，并获得了实用性成果。因此，讨论有机非金属衬里在烟气脱硫装置的腐蚀与防护问题非常必要。鉴于化学腐蚀在非金属材料腐蚀设计选材正确的前提下，是较缓慢的过程，而物理腐蚀破坏则是常见的衬里失效破坏，故本文主要讨论有机非金属衬里的物理腐蚀破坏。
3 火电厂湿法烟气脱硫装置腐蚀区域及设备构成
尽管湿法烟气脱硫技术种类很多，但就其腐蚀环境区域构成而言，主要分为三个部分：一是烟气输送及热交换系统；二是烟气含SO2的吸收及氧化系统；三是吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统。图1为湿法空塔吸收烟气脱硫装置工艺流程示意图。
本文仅以空塔吸收工艺为例，说明湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的防腐蚀设备构成。
3.1 烟气输送及热交换系统：
该系统主要包括：换热器及原烟气进口烟道、换热器原烟气出口至吸收塔进口烟道、吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、换热器净烟气出口烟道至烟囱、原烟气旁路烟道至烟气挡板、烟气增压风机。
3.2 SO2吸收及氧化系统：
该系统主要包括：吸收塔、氧化池、氧化空气注入管、塔内支撑架。
3.3 吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统：
该系统主要包括：石灰石浆液储罐、浆液集管、浆液喷射头、石膏浆液储罐、废水储罐、过滤水储罐、事故浆池、浆液排放沟、废水排放沟、真空带式过滤机、水力分离器、浆液循环管、浆液泵，循环泵等。
4 湿法烟气脱硫装置各腐蚀区域的腐蚀分析
4.1 烟气输送及热交换系统
4.1.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境
该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为两类：一是经流换热器原烟气进口烟道、换热器降温段、换热器原烟气出口至吸收塔进口烟道、原烟气旁路烟道、烟气挡板的高温（170-110℃）含尘（3-5%）含SO2（1-4%）原烟气；二是经流吸收塔净烟气出口至除雾器、除雾器至换热器净烟气进口烟道、烟气增压风机、换热器升温段的低温（45-90℃）除尘（0.3-0.5%）脱SO2（3×10-4-4×10-4）净烟气。
4.1.2 该系统主要腐蚀特点分析
（1） 亚硫酸露点腐蚀：高温原烟气在正常运行条件下因无水份存在，对装置几乎无腐蚀，但在三种情形下将导致腐蚀。一是列管式换热器管程因某种原因穿孔，导致冷却水泄漏，致使高温原烟气所含SO2与水反应生成亚硫酸，形成高温亚硫酸还原性腐蚀。二是回转式蓄热换热器清洗水外泻或蓄集形成高温亚硫酸还原性腐蚀。三是在装置开停车时，因环境大气湿度影响，装置内残留的气态SO2被钢基体表面凝聚水吸收生成亚硫酸，形成亚硫酸露点腐蚀（虽然烟道外保温可延迟钢基体表面凝聚水生成时间，但无法完全防止该类腐蚀的形成）。低温净烟气虽只残存少量SO2且经除雾器除去大部分水雾，但微量水和SO2的存在及环境大气湿度在装置开停车时形成的钢基体表面凝聚水仍会形成缓慢的亚硫酸还原性露点腐蚀（如重庆珞璜除雾器出口净烟气烟道，原设计不防腐，经多年运行可看到明显腐蚀现象，现已实施鳞片防腐）。
（2） 防腐蚀衬层高温热应力失效：鉴于上述腐蚀因素的存在，通常在原烟气流经区域采用1.2～1.5mm厚耐高温鳞片涂料防腐，但在实际使用中该区防腐蚀衬层时常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象，其原因主要有三：一是由于火电厂环保脱硫装置开停车较频繁，使生成的热应力处于间歇性交变状态中，加速衬层的热应力腐蚀失效；四是鳞片涂层属脆性材料，衬层内热应力的长期存在，特别是在热应力交变期内易导致涂层龟裂、开裂、剥落等物理腐蚀失效；二是衬里材料选择不合理，树脂耐温能力不足，在高温热应力作用下形成热应力开裂。三是在衬层施工中，存在有衬层厚薄不均、界面粘接不良、固化剂分布不均等局部质量缺陷，使环境热应力易于在衬层薄弱处形成应力集中，导致衬层热应力破坏。
（3） 防腐蚀衬层烟尘磨损失效：在配套有电除尘设备的火力发电装置中，该类腐蚀失效虽有但并不严重，若无电除尘设备，由于烟气中含有大量粉尘，则磨损较严重。低温净烟气烟道因含尘量极小，此类腐蚀失效可不作重点考虑。
（4） 防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效：正常情况下从电除尘排出的原烟气温度为140～150℃，此温度不足以使耐高温鳞片衬里高温碳化烧蚀，但当锅炉的蒸汽预热器、省煤器、空气预热器等设备运行不正常时，电除尘排出的原烟气温度将达160℃以上，此温度将导致大多数耐高温鳞片衬里材料由表及里缓慢高温碳化，此类衬里材料碳化并不严重影响衬里的完整性及耐蚀性，但衬里一旦因热应力作用形成开裂，则裂纹的发展加快，介质沿裂纹渗透速度加快，导致衬里局部整块剥离。当温度超过180℃时，长期高温作用会导致大多数耐高温鳞片衬里由表及里烧蚀烟化，此种情形将导致衬里严重失强减薄，其腐蚀破坏是致命的。
（5） 液滴冲击磨蚀：当高速流动的烟气中夹带水滴（形成双相流）时，易对烟道壁衬里，特别是对迎风面烟道壁衬里（如导流板及弯烟道壁）产生液滴冲击磨蚀（即空泡腐蚀），形成力学疲劳破坏。水相来源一是换热器的清洗水，二是列管式换热器的泄漏水。因液滴在烟气中分布的随机性和液滴的独立存在特点，使衬层承受着连续点击交变冲击作用，导致衬层力学疲劳破坏。
（6） 衬里震颤疲劳破坏：衬层在下述条件下易产生震颤疲劳破坏：一是该区烟道结构设计强度、刚性不足，特别是烟道布置受环境所限弯道、过流截面变化较大时，高速流动的烟气在烟道中过流时会因弯道及过流截面变化的影响，产生较大的压力变化，形成不稳定流动，导致烟道结构震颤，使本来就高温失强的衬里形成疲劳腐蚀开裂，严重时形成大面积剥落。二是在烟道结构强度设计时，出于结构补强需要，采用细杆内支承补强，当高速流动的烟气在烟道中过流时，因烟气冲击压力作用引发支承细杆抖动变形，导致支承杆与烟道壁焊接区衬层开裂。由于烟气引发的结构震颤是通过衬层传导给金属基体的，而衬层与基体是通过界面底漆粘接联接的，故此类破坏往往发生在界面底漆粘接层，其对衬层的破坏是非常致命的。
4.2 SO2吸收及氧化系统：
4.2.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境
该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为三类：一是烟气中所含的SO2。当含硫烟气处于脱硫工况时，在强制氧化环境作用下，烟气中的SO2首先与水反应生成H2SO3及H2SO4，再与碱性吸收剂反应生成亚硫酸盐，经强制氧化生成硫酸盐沉淀分离。而此阶段，工艺环境温度正好处于稀（亚）硫酸活化腐蚀温度状态，其腐蚀速度快，渗透能力强，故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体。二是烟气中所含NOX、吸收剂浆液中的水及石灰石、水中所含的氯离子对金属基体具有一定腐蚀能力。三是吸收塔入口烟道及喷浆区环境温度急变，吸收剂浆液中固体含量大，其温差热应力及固态料对衬层具有较强的腐蚀破坏能力。
4.2.2 该系统主要腐蚀特点分析
（1） 防腐蚀衬层稀（亚）硫酸渗透失效：导致介质渗透腐蚀失效原因有三：一是室温条件下固化成型的有机非金属树脂均为非致密体，固化树脂基体中存有大量的分子级空穴；二是衬里材料均为复合材料，不同相材料界面间总存在有界面孔隙；三是衬里材料在混配、施工过程中，必然会生成微气泡、微裂纹等缺陷。这就为介质迁移性渗透提供了通道。可以说，正是衬里自身具有的这些固有缺陷，导致腐蚀介质渗透的不可避免性。橡胶及鳞片衬里之所以被选择为烟气脱硫装置的适用防腐蚀衬里技术，鳞片衬里是因其具有优异的抗渗透能力，橡胶是因其为压延成型故胶板致密性好。
（2） 防腐蚀衬层热应力腐蚀失效：导致该区应力腐蚀失效原因除上述原因外，还应特别注意吸收塔内喷浆区环境状态，该区为高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇区（温度由120～110℃降至45～50℃），对该区防腐衬层而言，温度急变将导致处于不同温度区的衬层热膨胀状态不一样，形成不均匀热应力，其破坏性较恒定热环境下的热应力大得多。应力的存在增加了衬层内及界面间微裂纹及界面孔隙等缺陷，且为缺陷发展及介质渗透创造了条件。吸收塔非喷浆区及氧化区，由于环境温度较低，热应力小，衬层的应力腐蚀失效易较小。
（3） 防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效：在脱硫氧化体系中，固体物料除烟气所带粉尘外还有作为吸收剂的石灰石浆液及脱硫生成物硫酸钙。导致衬层固体物料磨损腐蚀失效的原因有五：一是石灰石浆液经浆液泵从喷浆管带压喷出，在与烟气中SO2反应过程中，同时冲刷衬层表面；二是吸收浆液自重落体对衬层产生较强的磨损能力。三是在高温环境下，树脂具有高温失强，橡胶具有高温热老化等特性，使衬层本体强度降低或材质硬化，使磨损更为严重。四是吸收塔为现场拼焊制作，表面凹凸不平，其凸起部位更易因磨损而破坏。五是吸收塔氧化池底部因工艺机械搅拌及空气搅拌作用亦产生较强的磨损。
（4） 防腐蚀衬层机械力损伤失效：此种情形主要发生在设备内件吊装及检修时，特别应关注吸收塔氧化池底部氧化空气对底部衬层的吹冲破坏及空气管检修时人为机械损伤。
（5） 含亚硫酸热蒸汽腐蚀区：该区指吸收塔原烟气入口延长段，在该区域，高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇，浆液中的水被汽化并吸收原烟气中的SO2生成含H2SO3水蒸汽，受汽化扩散能的作用向入口延长段扩散并进一步被高温原烟气加热，经一段时间后达到平衡，在此区形成具有热冲击、间歇性交变热应力作用特征的含亚硫酸热蒸汽腐蚀环境，特别是当该区设有冷却喷淋水时，该区还同时伴随着空泡腐蚀作用，其腐蚀环境十分苛刻。橡胶衬里耐热性不足易热老化破坏，一般不锈钢因Clˉ及H2SO3的存在易不耐腐蚀。采用鳞片衬里必须充分考虑其热冲击、间歇性交变热应力及空泡腐蚀作用特点，实施有效补强措施。国内许多业主及设计方出于对非金属衬里技术的担心，往往在该区域选择价格昂贵的高镍基合金（如59合金等）纯金属结构。
4.3 吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统
4.3.1 该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境
该系统主要腐蚀介质及腐蚀环境为两类：一是经流石灰储槽、石灰石浆液储槽（含石灰石制备废水储坑及排水沟）、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管的低温（30-40℃）、高固体含量（20-30%）的石灰石浆液制备输送系统；二是经流石膏料浆泵、输浆管（槽）、浆液循环管及循环泵、水力分离器、真空带式过滤机、（含过滤水储槽、排水沟、排水储槽、氧化池浆液备用储槽）低温（45-50℃）、高固体含量（40-50%）的石膏浆液输送处理系统。
4.3.2 该系统主要腐蚀特点分析：
（1） 石灰石浆液制备输送系统的主要腐蚀介质为CaCO3、水及微量Cl-和OH-，对衬里而言腐蚀条件并不苛刻。石膏浆液处理输送系统的主要腐蚀介质为CaSO4·2H2O、水及微量Cl-、H2SO3和H2SO4，对衬里而言腐蚀条件也不苛刻。
（2） 防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效：由于腐蚀环境温度较低，衬里本体强度高，尽管固体物料含量大，但磨损腐蚀失效并不十分严重，故衬里磨损余量适度考虑即可。
真空带式过滤机、石膏料浆泵、浆液循环管及循环泵、石灰石料浆泵、输浆管、吸收塔内料浆集管、料浆喷射管等设备，在制造商供货时其材料选择中已考虑腐蚀磨损问题，本文将在材料选择章节中列出并加以讨论，此处不在赘述。
5 烟气脱硫装置结构的防腐蚀设计
吸收塔作为烟气脱硫装置的主要工作设备，因其承载较大，在设备结构设计中，其结构、强度、刚性往往考虑的较充分，设备的运行状态对防腐蚀衬里的影响不大，在其长周期运行中很少损坏，如果有损伤的话，也主要表现为局部磨损或氧化池底部的机械物理损伤。但烟道，特别是高温原烟气烟道，则由于其仅仅作为烟气过流的承载体，其结构、强度和刚性设计往往并未引起设计人员的足够重视，以往的防腐蚀内衬失效多发生在该区域。虽然我国早在1991年就颁布实施了《衬里钢壳设计技术规定》（HGJ 33-91）的化工部行业标准，但该标准主要适用于内衬设备的结构设计，对在运行状态中具有振动特点的烟道类衬里钢壳结构设计并不完全适用。本文仅以日本川崎工业株式会社（以下简称KHI）为安顺电厂二期2×300MW烟气脱硫装置所提出的防腐蚀结构设计为例说明此问题。事实上KHI并未就烟道详图设计提供相关设计标准，但在烟道的总体设计的要求中明确规定了相关技术要求。而在其明确规定的总体设计技术要求中，可明显看出其烟道结构设计中考虑防腐蚀设计这一要素。
5.1 衬里烟道壳体结构的防腐蚀设计
安顺电厂二期2×300MW烟气脱硫装置主体重腐蚀区衬里烟道壳体结构均采用底部等标高直线设计布置（具体结构设计见图3）。内置设备区（如除雾器区、原烟侧GGH区、净烟侧GGH区）烟道则采用大深度渐开式两侧及顶部加宽、加高过渡结构（见图2、图3）。吸收塔进出口烟道采用大深度渐开式宽截面结构设计（见图3）。该烟道结构设计布置的最大特点是：
5.1.1 底部等标高直线设计有利于烟气流动主方向稳定，易于形成主体气流的稳态流动，减少因烟气不稳定流动对烟道壁形成的力学作用导致的烟道结构震颤。
5.1.2 大深度渐开式加宽、加高过渡结构设计有利于避免因烟道过流截面突然增大，致使烟气内压急剧减小形成的侧向烟气涡旋导致的烟道壁强烈的结构震颤。
5.1.3 吸收塔进出口烟道采用大深度渐开式宽截面结构设计（见图6吸收塔进出口烟道）。虽然该结构有利于烟气在较低的流速及压力下沿吸收塔壁切线方向均匀进入塔内，最大可能的实现烟气与脱硫浆液的全面有效接触。但采用该结构更重要的原因一是使烟气的流速及压力在进、出口烟道区均匀的过渡降低或增加，防止烟气因压力骤降或骤升产生侧向涡旋及急剧扩散或收缩形成的烟道壁强烈震颤对防腐蚀内衬的疲劳腐蚀破坏；二是为了有效分散因脱硫浆液溅射进入进口烟道区，与高温原烟气形成冷热交汇，致使浆液水加热汽化引发烟气扰动和水蒸汽膨胀力对烟道壁形成的不规则冲击破坏作用。许多国外专业化脱硫公司主张吸收塔进口烟道采用高镍基合金制造的原因就是因该区域内衬结构频繁损坏。
图2、防腐蚀衬里烟道的防腐蚀结构设计立面结构示意图
5.2 烟道变截面区采用外加固筋与粗大内支撑复合加强结构
尽管在烟气过流烟道的结构设计中已充分考虑了防腐蚀衬里材料的特性与烟道的结构、强度、钢性的匹配关系。但烟道的结构设计人员在烟道变截面的结构设计中为确保其强度、钢性对防腐蚀衬里材料的影响降到尽可能底的程度，仍采用了外加固筋加粗大内支撑复合加强结构。该区域烟道结构防腐蚀设计的最大特点是：
5.2.1 烟道变截面区外支撑结构采用密集横向环状H型钢（I25a）复合局部纵向H型钢（I20a）外支撑结构。众所周知，当烟道过流截面变化时，过流烟气的内压将发生变化，特别是当烟道截面一侧或几侧（本装置烟道一般是两侧或三侧）增大时，过流烟气内压降低，烟道截面增大侧附近区烟气将形成向烟道壁的侧向涡旋扩散，而该侧向涡旋扩散将形成对烟道壁的不规则力学作用。当烟道壁板较薄（本装置烟道厚度设计为5mm）时，由于其结构强度、钢性不足，侧向涡旋扩散形成的不规则力学作用将促使烟道壁产生结构震颤。导致防腐蚀内衬层疲劳破坏，其宏观表现为内衬层开裂、剥离、脱粘（见图3）。采用该结构设计的主要原因就是为了弥补烟道结构强度及钢性的不足，以提高烟道整体抗结构震颤能力，保证防腐蚀内衬的使用安全。
5.2.2 在烟道变截面区与外支撑结构同截面位置增加了粗大内支撑复合加强结构。其立向支撑梁采用200×200×6.3方形空心钢，横向内撑杆采用φ159×7钢管（见图3）。其作用与外支撑结构相同。之所以采用粗大方形空心钢作内支撑梁及φ159钢管作内撑杆，其主要原因是为了防止因内支撑结构的强度及钢性不足，在不稳定烟气流动作用下产生形变或结构震颤，导致内支撑梁及梁与烟道壁板的焊接区防腐蚀内衬结构破坏。
图3、烟道变截面区内外支撑结构示意图
5.2.3 所有内支撑梁与烟道壁板的焊接点均加设5mm厚补强过渡焊接钢制垫板（见图3）。该结构设计的主要目的是加强梁与烟道壁板的焊接区结构强度，其主要原因是为了防止因因内支撑结构轻微震颤引发的焊接区较薄的烟道壁结构形变导致该区域防腐蚀内衬结构破坏。
5.2.4在内置设备安装区（如除雾器区、GGH区）内支撑梁两排间均增加连接框架，形成框架支撑结构。其作用与上述原因相同，将两排相对独立的平行排列的内支撑梁用内撑杆连接成框架内支撑结构体系，无疑有效的提高了内支撑结构的强度及钢性。
5.3 90°弯道区导流板采用垂向不等距结构设计
KHI为安顺电厂烟气脱硫装置设计的烟道90°弯道区导流板区具有四大特点：一是导流板采用垂向立式结构；二是数块导流板采取不等距结构配置；三是导流板设计厚度为10mm；四是在弯道区烟道壁板增加纵向外支撑结构。不言而喻，烟道90°弯道区导流板采用垂向立式结构其强度及钢性较横向悬挂结构要大的多，导流板结构厚度及烟道壁板增加纵向外支撑结构的作用亦是为了提高其强度及钢性。但导流板采用不等距结构配置让笔者产生很大困惑，为此曾与KHI现场代表专门请教，对方不肯就设计计算及依据理论进行深谈，但提出如下观点还是说明了一定问题：一是采用不等距结构配置是使烟气在弯道导流板分隔区形成不等量过流；二是烟气在90°弯道区将产生较严重的不稳定过流现象，形成对烟道壁及导流板侧向涡旋作用，致使该区域烟道壁及导流板结构震颤导致该区域防腐蚀内衬结构破坏；三是弯道的内弯区通常侧向涡旋作用较大，因此减少该区烟气过流量有利于降低因烟气不稳定过流产生的侧向涡旋作用，从而提高防腐蚀内衬使用安全，因此导流板间距设计由内弯向外弯逐渐变宽（见图4）。由此可见KHI对衬里烟道不仅在结构的强度及钢性上注重防腐蚀设计，同时还十分注重烟气流动状态对防腐蚀衬里的影响作用，并在烟道结构设计中给出相应处置措施。前面所论及的主体衬里烟道等底标高直线设计布置、大深度渐开式变截面结构设计均充分说明此设计思想。
图4、不等距与等距设置导流板侧向涡旋作用示意图
有资料表明KHI对横向悬挂结构导流板的结构设计也采用了强大的增强结构设计。如定洲电厂横向悬挂结构导流板设计就表现出三大特点：一是导流板采用10mm厚钢板制造；二是导流板采用框架式结构增强；三是导流板采用粗大钢管内支撑结构体系，且将几块导流板经内支撑连接成整体结构。
5.4 衬里钢壳局部结构设计
衬里钢壳局部结构设计的提出主要是由于两个原因，一是避免因设备局部结构在正压或负压作用下产生塑性变形导致衬里层破坏；二是对不适合衬里作业的局部结构进行结构调整，以满足防腐蚀技术要求。
5.4.1 方形烟道角焊结构
方形烟道角焊结构应尽可能避免采用在拐角点区直焊结构，特别是厚板结构或容易因振动而变形的结构都应采用下图所示的形式。
图5、烟道角焊结构图示
5.4.2 支腿、起吊钩环、支撑或横梁焊接结构
因该类结构区均为设备局部负荷区，易因负荷应力作用产生塑性变形导致衬层破坏，因此应在该区域增加补强垫板以防止局部变形。
图6、支腿、起吊钩环、支撑或横梁焊接结构图示
5.4.3 罐底焊接形变
罐底焊接形变是大型罐体设备内衬防腐蚀衬里破坏的主因，必须加以有效消除。采用的方法主要是二次捣灌砂浆，以防止罐底板反向变形。
图7、罐底焊接形变的消除
5.4.4 小内径接管结构设计
小内径接管因不适合衬里作业应采用插管结构（FRP、不锈钢材质）或耐蚀不锈钢直焊结构（见图8）
图8、小内径接管结构设计
综上所述，从KHI烟道结构设计特点看，KHI烟道结构设计始终紧扣确保防腐蚀衬里安全使用这一基本点，围绕着提高烟道整体结构强度及钢性这一导致烟道区防腐蚀衬里失效的基本要素实施烟道防腐蚀结构设计。从安顺电厂烟气脱硫装置烟道的使用效果看，此类结构设计可有效缓解或防止烟道区防腐蚀衬里的疲劳腐蚀破坏。至于高温原烟气温度、腐蚀环境及非底部等标高、非直线结构设计布置对防腐蚀衬里材料性能及其疲劳腐蚀破坏的影响笔者在其它文章中已有讨论，本文不再赘述。以上所述的所有烟道结构设计特点，在烟道无需采用防腐蚀内衬时均无必要，正是因为烟道的防腐蚀内衬要求，上述烟道结构设计才成为必然。从而也说明了衬里烟道结构的强度及钢性与非衬里烟道结构的区别。
6 烟气脱硫装置的防腐蚀衬里结构总体设计
烟气脱硫装置的总体防腐蚀结构设计应在充分认识装置各区域腐蚀环境和设备运行状态对腐蚀的影响作用的基础上，针对不同的腐蚀区域提出不同的防腐蚀衬里结构设计；在充分认识防腐蚀衬里材料特性和待衬设备的结构、强度、刚性及装置运行状态对衬里材料的影响作用的基础上，有效兼顾鳞片防腐蚀衬里材料与待衬设备的结构、强度、刚性及运行状态的匹配关系。实现腐蚀控制与防腐蚀成本控制的有效结合。
为便于具体直观说明，本文仅以安顺电厂烟气脱硫装置防腐蚀衬里工程总体设计（见图9、图10）为例。
图9、吸收塔防腐蚀内衬区域及衬里结构要求
图10、烟道防腐蚀衬里区域、衬里结构要求及平面结构示意图要求
图9、图10所示各区域腐蚀环境分析和衬里结构构成见表1。
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FGL 类型 |
普通型 |
耐磨型A |
耐磨型B |
耐热型 |
耐热耐磨型 |
混凝土+FGL |
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结构层 |
型号 |
结构层 |
型号 |
结构层 |
型号 |
结构层 |
型号 |
结构层 |
型号 |
结构层 |
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耐 温 |
≤100 |
≤100 |
≤100 |
≤160 |
≤160 |
≤100 |
|||||||||
|
耐腐蚀 |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
|||||||||
|
耐 磨 |
〇 |
⊙ |
◎ |
〇 |
◎ |
〇 |
|||||||||
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衬 里 结 构 层 |
底漆层 |
TH—300D |
底漆层 |
TH—300D |
底漆层 |
TH-300D |
底漆层 |
TH-400D |
底漆层 |
TH-400D |
底漆层 |
||||
|
普通型FGL层 |
TH-300J |
普通型FGL层 |
TH-300J |
普通型FGL层 |
TH-300J |
耐热型FGL层 |
TH-400J |
耐热型FGL层 |
TH-400J |
普通FGL层 |
|||||
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普通型FGL层 |
TH-300J |
普通型FGL层 |
TH-300J |
普通型FGL层 |
TH-300J |
耐热型FGL层 |
TH-400J |
耐热型FGL层 |
TH-400J |
普通FGL层 |
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面漆层 |
TH-300M |
耐磨面漆层 |
TH-300MN |
耐磨层 |
TH-300N |
耐热面漆层 |
TH-400M |
耐热耐磨层 |
TH-400N |
面漆层 |
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耐磨面漆层 |
TH-300MN |
耐热耐磨面漆层 |
TH-400MN |
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厚度 |
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责任编辑：韩鑫
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