工业烟囱防腐蚀环境研究及对应措施

2014-01-27 11:21:00 作者：云南冶金集团股份有限公司张毅华来源：

       在现代工业生产中，烟囱的使用与维护越来越受到重视。须采取相应防腐措施延长烟囱使用寿命，减少维修成本。

       工业烟囱所处的腐蚀环境

       工厂中用以排放各种烟气的烟囱有砖烟囱、砼烟囱、钢烟囱等几大类，所排放的烟气中大多含有二氧化硫、硫化氢、氟化氢、氯化氢、氯气、二氧化碳、一氧化碳、氮气等腐蚀性气体及尘埃。当烟气温度低于30℃～40℃时，湿热水汽容易结露，附于烟囱内壁，这时含硫、氯、氟、碳的烟气与壁上露珠结合生成二氧化硫、硫酸、稀盐酸、氢氟酸、碳酸，这些生成物对各种烟囱内壁的腐蚀破坏作用极强。

       实践证明，只要烟囱的进口温度低于70℃～80℃，且烟气流速较慢时，那么全部或大部分的烟囱内壁都不同程度受到腐蚀；若遇无风或湿度较大的天气，烟气中的二氧化硫、硫化氢、氯化氢、氟化氢、氯气、二氧化碳与空气中的水分发生反应，在烟囱出口周围沉降，形成稀硫酸、稀盐酸、次氯酸、氢氟酸、碳酸，从而腐蚀外壁。而二氧化硫在高温下对普通碳钢不只是产生腐蚀，还会使碳钢出现脱碳现象，使整个钢材疏松，至最后形成脆性断裂。

       砖砌或钢筋砼烟囱内壁腐蚀后，呈粉状或块状剥落。其中，钢筋砼烟囱受腐蚀后生成的是无粘结强度的硫酸钙或硫酸铝钙，使钢筋失去保护层，受到稀酸腐蚀，截面减少，强度降低，导致钢筋砼失去特有的功能。所以排放酸性气体的烟囱，必须要进行防腐，以延长其使用寿命。下面举例阐述工业烟囱所处的腐蚀环境。

工厂中用以排放各种烟气的烟囱有砖烟囱、砼烟囱、钢烟囱等几大类

       1．镁钛联合法生产海绵钛及金属镁生产工艺流程

       主要生产工艺分为三部分：高钛渣和氯气在高温下反应制得四氯化钛；将四氯化钛放到密闭的不锈钢贮罐内，再送入还原炉中，充以氩气，使其与金属镁反应得到海绵钛；将镁还原得到的副产物无水氯化镁送入电解槽中，加入多组份氯盐进行电解，在阴极上产生金属镁，在阳极上产生氯气。

       2．海绵钛及金属镁生产过程中的腐蚀性介质存在情况

       海绵钛及金属镁生产过程中的腐蚀性介质对生产车间钢（砼）结构、设备、管道及烟囱会造成严重腐蚀，其产生腐蚀的原理如下：

       （1）氯气。氯气与水反应，生成次氯酸和盐酸。

       （2）四氯化钛。四氯化钛是无机共价键化合物，化学性质不稳定，在空气中冒白烟，溶于水、乙醇、稀盐酸。四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体，室温下四氯化钛为无色或微黄色液体，有刺激性酸味并在空气中发烟，遇水便发生激烈反应，生成二氧化钛固体和盐酸液滴的混合物。四氯化钛除了释放出腐蚀性的氯化氢外，存放四氯化钛时还会生成钛氧化物及氯氧化物。四氯化钛露置在空气中时，四氯化钛会迅速与空气中的水发生反应，生成的氯化氢会迅速吸收更多的水，生成细小的盐酸液滴；而当空气湿度较大时，则生成大的盐酸液滴，盐酸具有强腐蚀性。

       （3）氯化氢。氯化氢是无色而有刺激性气味的气体，与水不反应但易溶于水，空气中常以盐酸烟雾的形式存在；氯化氢的水溶液呈酸性，习惯上称盐酸。浓盐酸因氯化氢蒸气而在空气中发烟，有刺鼻酸味。

       湿的氯化氢气体的化学性质却相当活泼，强酸性，能与金属及氧化物等多种物质发生反应：①能与碱反应生成氯化物和水；②能与碳酸盐反应，生成二氧化碳；③能与活泼金属单质反应，生成氢气；④能与弱酸弱碱盐反应，生成强酸弱碱盐且放出二氧化碳。

       当烟气温度低于30℃～40℃时，湿热水汽容易结露，附于烟囱内壁，这时烟气与壁上露珠结合，烟气中的腐蚀性介质遇水反应最终生成盐酸，而盐酸与金属、金属氧化物、弱酸弱碱盐等都会发生反应，产生酸、碱、盐，对烟囱产生严重的腐蚀破坏。特别是四氯化钛对砼及钢结构产生严重腐蚀，尤其是在含有酸、氯气的水蒸气环境中，会形成特别快和严重的腐蚀。

       3．电解铝生产过程中的腐蚀性介质存在情况

       铝电解生产中，因电化学反应产生的大量烟气从电解槽中散发出来，烟气由气态和固态物质组成，含有大量的二氧化碳、一氧化碳、四氟化碳、四氟化硅、二氧化硫、氟化氢等气体和大颗粒（直径＞5um）的氧化铝颗粒、炭粒及冰晶石粉尘。当烟气温度低于30℃～40℃时，湿热水汽容易结露，附于烟囱内壁，这时烟气与壁上露珠结合，烟气中的二氧化硫与水分发生化学反应生成硫酸；氟化氢及四氟化碳、四氟化硅与水分发生化学反应生成氢氟酸，二氧化碳与水分发生化学反应生成碳酸，这些生成物对砖烟囱、砼烟囱、钢烟囱等内壁都会造成极强的腐蚀破坏。

       工业烟囱的防腐蚀要求

       1．基层处理必须彻底、认真、到位，这样才能保证防腐层与基层的粘结性能、耐久性能。其中对基层采用喷砂进行处理的方式是最为理想的方法，对砼基面能形成足够的粗糙度，基层表面的污物清理干净，对钢铁基层除锈彻底，形成足够的表面粗糙度，增加防腐层与基层的附着力。不具备喷砂条件时，对砼基层可采用动力机械打磨，钢铁基层可采用磷酸盐除锈剂的方法进行处理。

       2．选择适合于烟囱结构的防腐构造做法，最好不用单一涂料体系，应采用复合防腐体系。例如，底层采用无机磷酸盐富锌涂料，中间层采用耐蚀树脂玻璃钢3～5层，面层采用耐腐蚀的面涂料配套，如环氧乙烯基酯涂料，这样形成防腐结构体系的三道防线。如面层破坏了有中间层，中间层破坏了有底层，这是最为理想而又科学的防腐配套设计方案，防腐使用年限可达十年以上，耐久可靠。

       3．选择正规专业厂家生产的综合防腐性能优异、并兼顾性价比高的防腐涂料和耐蚀树脂，不能只是为了降低防腐投资造价，片面考虑选用价格低、防腐性能差的防腐材料，致使防腐层的防腐性能差，防腐使用年限短，不能对工业烟囱结构形成较好保护，缩短了工业烟囱的使用寿命，用不了多长时间又得重新防腐，造成防腐维护重复投资大的问题。

       （1）烟囱外壁防腐涂料的选择要求。烟囱外壁也同样受工业大气腐蚀，须选择具有良好的耐化学介质性、耐候性、抗老化性、抗冲击性能，耐磨耐水抗潮湿，同时又具有航空标识功能的涂层。

       （2）烟囱内壁防腐涂料、耐蚀树脂的选择要求。烟囱内壁受烟气中腐蚀性介质的腐蚀较外壁严重，须选择具有优异的耐化学介质性、耐久性、抗老化性、抗冲性能、抗渗性能，耐磨、耐油、耐有机溶剂、耐水性能优良，抗潮湿性、耐温性能好的涂料；选择耐化学腐蚀性强、耐磨、耐冲击力强、抗老化、抗霉菌、防开裂性能好的耐蚀树脂。

       4．工业烟囱防腐是一项重要的防腐工程，在施工中须对工程质量、安全进行严格控制，认真细致把好质量关、安全关。

       工业烟囱防腐配套措施

       镁钛联合法生产海绵钛及金属镁工业烟囱防腐配套方案（见表1、见表2）。