摘要：
燃煤電廠煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，煙氣的腐蝕性超過了原煙氣的腐蝕性，濕煙氣對煙囪內(nèi)壁造成了嚴重的腐蝕。高分子涂料具有施工簡單，工程造價低，適用煙囪范圍廣等特點，同時隨著高分子性能的不斷改進，防腐蝕效果突出，因而在煙囪防腐蝕中具有廣泛的應(yīng)用前景。本文綜述了應(yīng)用于濕煙囪防腐蝕領(lǐng)域的高分子涂料種類、主要性能及應(yīng)用業(yè)績情況，旨在為新舊濕煙囪保護措施的選擇提供有益參考，還對高分子涂料在這一領(lǐng)域的發(fā)展前景做出了展望。
在國家相關(guān)政策的約束下，過去幾年中，煙氣脫硫工程在我國得到了廣泛的應(yīng)用。在所有的脫硫技術(shù)中，濕法脫硫因為技術(shù)成熟、脫硫效率高而得到了廣泛的應(yīng)用［１－５］。燃煤電廠煙氣經(jīng)過濕法脫硫后，煙氣的腐蝕性超過了原煙氣的腐蝕性，對電廠的尾部設(shè)備造成了嚴重的腐蝕。
如果不采取專門的防腐蝕措施，基于未脫硫的干煙氣而設(shè)計建造的煙囪將會很快被腐蝕，墻壁越來越薄，嚴重威脅著電廠的安全，可能導(dǎo)致機組被迫停爐，進而對電廠和社會用電造成巨大的經(jīng)濟損失［６－８］。
１·國內(nèi)煙囪腐蝕防護技術(shù)現(xiàn)狀
濕法脫硫在我國的運行時間短，濕煙氣對煙囪的腐蝕屬于新情況，因而防腐蝕研究方面資料較少。目前我國的濕煙囪防腐蝕技術(shù)主要是借鑒*方法，如使用合金鋼板內(nèi)襯、玻璃鋼整體煙囪技術(shù)、發(fā)泡耐酸玻璃磚內(nèi)襯、噴涂高性能防腐蝕涂料等等［９－１１］。這些技術(shù)方法雖然在國外有著廣泛的應(yīng)用業(yè)績，取得了成功，但在國內(nèi)目前還很難借鑒。因而目前國內(nèi)的煙囪防護不是很成功，難以達到業(yè)主的滿意［１２］。總結(jié)起來，目前我國的濕煙囪防腐蝕方法主要有以下幾種：
（１）采用合金鋼板內(nèi)襯金屬合金鋼內(nèi)襯一般為鎳基合金板（Ｃ－２７６）和鈦板（ＴｉＣｒ２），耐腐蝕性能好，是目前為止在煙囪防腐蝕里面效果的材料，國外電廠采用較多［１３］，因價格昂貴，國內(nèi)一般很少采用。在地面制作出合金復(fù)合板片，在現(xiàn)場將合金復(fù)合板焊接成型。使用合金鋼板作為煙囪內(nèi)襯，過于昂貴，一般是涂料類防腐蝕成本的１０倍左右。并且合金材料的焊接比較復(fù)雜，工期較長，一般不適合老煙囪改造［１４－１６］。
（２）采用發(fā)泡耐酸玻璃磚做內(nèi)襯國內(nèi)使用的發(fā)泡耐酸玻璃磚可分為賓高德磚和國產(chǎn)玻璃磚兩種。前者是美國漢高公司*經(jīng)營的產(chǎn)品，防腐性能好，一般壽命為２０年以上，在國外有著非常成功的應(yīng)用案例，但價格昂貴，成本高。國內(nèi)生產(chǎn)發(fā)泡耐酸玻璃磚的廠家受技術(shù)限制，還在模仿跟蹤階段，技術(shù)和產(chǎn)品與國外有一定的差距。使用正規(guī)合格的發(fā)泡耐酸玻璃磚襯里防腐蝕性能好，使用壽命長，但工程投資高，施工周期長，且載荷比較大，對于老煙囪改造難以實現(xiàn)［１５］。
（３）高分子涂料高分子涂料類防腐蝕方案主要是采用一些具有耐酸、耐高溫的有機聚合物，以涂料的形式附著于煙囪內(nèi)壁，防止腐蝕性物質(zhì)與煙囪內(nèi)壁的直接接觸，從而對煙囪進行防護。高分子涂料具有施工簡單，工程造價低，可適用煙囪范圍廣等特點，因而被廣泛采用［１７－１８］。
２ 高分子防腐蝕涂料
濕法脫硫技術(shù)是新型技術(shù)，濕煙囪的防腐蝕問題直到zui近十幾年才開始重視，我國直到zui近幾年才開始研究高分子涂料在濕煙囪防腐蝕中的應(yīng)用。目前在濕煙囪防腐蝕領(lǐng)域應(yīng)用的高分子涂料主要有以下幾種。
２．１ ＯＭ涂料
ＯＭ涂料zui早由原山西省電力*電力建設(shè)四公司研制，是一種由防腐蝕樹脂、防銹顏料、粉料、填料以及固化劑等調(diào)配而成的涂料，有效成分為一種高分子滲透聚合物，現(xiàn)在ＯＭ已成為一種涂料的商標名，被廣泛生產(chǎn)使用。在應(yīng)用上，一般是三種不同型號的ＯＭ涂料配合使用，首先是在干凈的煙囪內(nèi)壁滾涂一層ＯＭ膩子，以增強ＯＭ涂料與基體之間的附著力，然后噴涂一層０．３ｍｍ以上的底料，底料一般具有優(yōu)良的附著力和耐化學(xué)腐蝕性，干燥后再噴涂一層０．５ｍｍ以上的面料，面料除了具有優(yōu)良的附著力和耐腐蝕性外，還具有優(yōu)良的耐磨和耐沖刷性能。
２．２ 聚脲涂料
聚脲是由異氰酸脂組分與氨基化合物組分反應(yīng)生產(chǎn)的一種含有脲基官能團的彈性物質(zhì)。其生產(chǎn)方法以及性能類似于聚氨酯。異氰酸脂的主鏈既可以是芳香族，也可以是脂肪族。聚脲材料致密、連續(xù)、無接縫，在干燥、固化過程中*依靠化學(xué)反應(yīng)，而不會像以往的油漆在干燥過程中，需要向空氣中揮發(fā)有機溶劑或者水分，因此就不會有針孔、氣泡、縮孔等缺陷產(chǎn)生，也就杜絕了腐蝕性物質(zhì)的滲透途徑，所以防腐蝕性能十分突出［１９］。同時由于其優(yōu)異的柔韌性，完夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫度變化帶來的熱脹冷縮，不會產(chǎn)生開裂和脫落現(xiàn)象，因而聚脲大量應(yīng)用于防水工程以及化工儲罐和管道的腐蝕防護［２０］。
但是在濕煙囪領(lǐng)域防腐蝕，聚脲的應(yīng)用業(yè)績并不是十分突出，容易脫落，這可能是聚脲材料與煙囪內(nèi)壁的粘結(jié)強度不高的原因所致，另外聚脲的噴涂需要專業(yè)的設(shè)備，噴涂不好也容易導(dǎo)致脫落。因而目前聚脲涂料用于濕煙囪需要進一步研究改進［２１］。
２．３ 玻璃鱗片膠泥（涂料）
鱗片涂料是以耐蝕樹脂和鱗片骨料組成的厚漿型涂料，鱗片涂料的樹脂主要有：環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂等。其中酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂能提供杰出的耐強酸強堿和高溫（２０５℃）介質(zhì)的性能。鱗片涂料的鱗片除了玻璃鱗片外，還有不銹鋼鱗片、鋅鋁鱗片、石墨鱗片、云母氧化鐵鱗片等，都具有良好的抗?jié)B性，又各具特點。玻璃鱗片因其良好的耐化學(xué)腐蝕性、耐冷、耐熱性，在煙囪防腐蝕涂料中使用的比較多［２２］。
一般鱗片涂料的樹脂中需要用聚硫橡膠等進行增塑改性，避免因zui大涂裝間隔而影響面漆的附著力。且在無法使用噴砂的情況下，對于局部的破損使用手工和動力工具打磨即可涂漆。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，構(gòu)成迷宮型密封體系結(jié)構(gòu)，如圖１所示，有效延長了腐蝕介質(zhì)滲透的途徑，并且通過有序分散的鱗片分散松弛了襯里層固化成型時所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，從而克服了傳統(tǒng)襯里技術(shù)的介質(zhì)滲透及殘余應(yīng)力的破壞腐蝕失效的兩大要素［２３］。鱗片涂料在我國的濕煙囪中應(yīng)用的也比較多，但從目前的防腐蝕業(yè)績來看，玻璃鱗片的防腐蝕壽命比較短，一般在６～１０年以后會出現(xiàn)滲漏脫落現(xiàn)象［２２］，但因造價便宜，仍有一定的應(yīng)用市場。
圖1 玻璃鱗片膠泥的片層排列結(jié)構(gòu)示意圖
２．４ 耐酸泥膠
耐酸泥膠是由水玻璃和耐酸水泥調(diào)制而成，目前國內(nèi)在建筑上常用的水玻璃是鈉玻璃，主要成分是硅酸鹽。耐酸泥膠具有很好的膠結(jié)性能，不燃燒，耐腐蝕，有較高的耐酸能力，但不耐堿。耐酸泥膠制作簡單，成本低，曾經(jīng)被廣泛使用，但通過使用業(yè)績來看，耐酸泥膠的防腐蝕效果很差，使用耐酸泥膠進行防腐蝕的煙囪都出現(xiàn)了問題［２４］，這可能是濕煙氣中含有少量氫氟酸的原因，而耐酸泥膠因為含有硅酸鹽，對氫氟酸沒有抗腐蝕能力。同時耐酸泥膠一般施工厚度比較大，總體載荷比較大，對舊煙囪有一定的危險性。目前，國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)已認定現(xiàn)有的耐酸泥膠技術(shù)不合適濕煙囪的應(yīng)用環(huán)境，耐酸泥膠基本退出了濕煙囪防腐蝕領(lǐng)域［６，１９］。
２．５ 薩偉真內(nèi)襯涂料
薩偉真防腐蝕內(nèi)襯涂料是美國薩偉真（Ｓａｕｅｒｅ－ｉｓｅｎ）公司的產(chǎn)品，是針對電廠防腐蝕采用的新型高分子聚合物的產(chǎn)品。主要成分是一種高韌性、高密度、重防腐蝕的乙烯基酯。產(chǎn)品采用新型的聚合方法，將無機粒子填充于聚合物的基體中，形成不同系列的超高分子量和高規(guī)整性的雜化高分子聚合物，從而具備某些線性高分子不能具備的特殊性能。該聚合物涂料具有抗酸，耐溫，保溫，使用壽命長等特點。由于國內(nèi)的混泥土墻體與國外混泥土墻體差別較大。同時，進口涂料在價格上也比較貴，因此目前在國內(nèi)使用比較少［２５］。
２．６ ＡＰＣ雜化聚合物涂料
ＡＰＣ雜化聚合物涂料是美國*聚合物涂料公司開發(fā)的一種重耐腐蝕涂料。該涂料zui先用于美國軍方，用在工礦及其惡劣的戰(zhàn)術(shù)，飛機外露部件，宇航，電子等設(shè)施上。２０世紀８０年代后逐漸用于電力化工等強腐蝕性環(huán)境，解決了電力脫硫系統(tǒng)的高溫酸液、酸氣腐蝕、石油煉制和鉆采的高溫高壓油氣、酸氣、泥漿的強腐蝕和磨損。具有突出的耐腐蝕性、耐磨蝕性和耐溫性，是一種新型的無機－有機新型涂料。該聚合物涂料是由改性環(huán)氧基聚合物組成的一種*交聯(lián)密度的防腐蝕材料，將具有高度耐腐蝕和耐溫的無機物二氧化硅（ＳｉＯ２）與有機的環(huán)烷苯基醚相連接，形成的無機－有機結(jié)構(gòu)化合物（環(huán)硅的縮水甘油醚），該結(jié)構(gòu)中不含有羥基和酯基，而代之以（－Ｃ－Ｏ－Ｃ）zui強的化學(xué)鍵，而形成三維空間的交聯(lián)立體結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)中具有２８個可交聯(lián)官能團，在固化過程中通過芳香型交聯(lián)劑作用，可結(jié)合轉(zhuǎn)變成７８４（２８×２８）個交聯(lián)點，故又稱７８４涂料。與通常的熱固性樹脂固化后形成的立體結(jié)構(gòu)不同，在７８４涂料的立體結(jié)構(gòu)中存在著環(huán)結(jié)構(gòu)，如圖２所示，因此具有優(yōu)良的柔韌性，從而把高度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)和良好的柔韌性統(tǒng)一起來［２６］。
圖2 APC雜化物聚合物涂料中的環(huán)狀結(jié)構(gòu)
ＡＰＣ雜化聚合物涂料在國外有著非常成功的業(yè)績，在我國的撫順發(fā)電廠和神華集團國華綏中發(fā)電廠有過應(yīng)用，目前防腐蝕效果良好，沒有發(fā)現(xiàn)失效的問題。
２．７ 德國固斯特涂料
德國固斯特（ＫＯＳＴＥＲ）建筑化工集團是專業(yè)從事建筑防護的企業(yè)，該企業(yè)創(chuàng)造性地把材料的耐高溫和耐酸腐蝕這兩個在材料學(xué)上很難融合的特性地結(jié)合在了一起，開發(fā)了固斯特ＢＢＤＩ系列涂料和ＰＳＭ系列涂料。ＰＳＭ涂料主要成分是液態(tài)硅酸鹽、固體硅酸鹽和高分子聚合物材料，組成一種硅酸鹽*防腐蝕體系。因為該涂料主體成分含有硅酸鹽，因而與礦物質(zhì)基面具有*的粘結(jié)力，特別適合于礦物質(zhì)基面的腐蝕防護，如混凝土表面，墻體表面，泥漿表面等。該涂料具有*的抗壓強度，柔韌性好，強耐磨性，能夠持久有效地防止ｐＨ值介于０到１１之間的酸性和堿性物質(zhì)的腐蝕，目前這在世界上是*的。在泰國，固斯特ＰＳＭ涂料更是被列為煙囪防腐蝕*技術(shù)。固斯特涂料已成功應(yīng)用于歐美及東南亞地區(qū)的火電廠，但目前在我國尚未廣泛使用，只有哈爾濱*熱電廠采用了該技術(shù)，應(yīng)用業(yè)績尚不清楚［２０］。
３·高分子防腐蝕涂料的在濕煙囪應(yīng)用中存在的問題
從以上高分子涂料在濕煙囪領(lǐng)域的應(yīng)用情況可以看出，目前，國產(chǎn)的高性能的、能應(yīng)用于濕煙囪的防腐蝕涂料還比較少，國內(nèi)的涂料生產(chǎn)商還處在模仿跟蹤*防腐蝕涂料的階段上。在國外煙囪防腐蝕涂料高度發(fā)展的環(huán)境下，我國的煙囪防腐蝕要想擺脫國外的技術(shù)壟斷，開發(fā)屬于自己的、符合我國國情的、低成本的煙囪防腐蝕涂料，首先要有規(guī)范化的市場，從而有利于生產(chǎn)商和相關(guān)研究的發(fā)展；其次在技術(shù)上，我們要轉(zhuǎn)變思路，注重于涂料中固化劑和交聯(lián)方式的研究，從而在現(xiàn)有的材料和技術(shù)上開發(fā)高性能的煙囪防腐蝕涂料。
４·高分子防腐蝕涂料在濕煙囪防腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用前景
涂料防護具有施工周期短，工程造價低，適用的煙囪范圍廣等特點，因而可以預(yù)見在未來仍是煙囪防腐蝕工程的。同時防腐蝕涂料具有通用性特點，不僅可以應(yīng)用在煙囪防腐蝕領(lǐng)域，在稍加調(diào)制的基礎(chǔ)上很容易應(yīng)用于其它的防腐蝕工程，因而使得這種高性能涂料的研究具有非常廣泛的市場應(yīng)用前景。可以預(yù)見，隨著濕法脫硫運行時間的推移，煙囪的腐蝕現(xiàn)象將會進一步凸顯，這有利于煙囪防腐蝕涂料市場的發(fā)展；同時隨著生產(chǎn)運行時間的推移，各種防腐方案的業(yè)績將會被時間檢驗，一些質(zhì)量低性能差的防腐涂料將會被市場淘汰，從而防腐蝕市場將會被規(guī)范化，一些注重研究、注重產(chǎn)品性能的研究機構(gòu)和生產(chǎn)廠家將會得到發(fā)展，這將有利于煙囪防腐蝕涂料的良性發(fā)展。
而在技術(shù)上，高性能、長壽命、低成本的煙囪防腐蝕涂料將是這一領(lǐng)域的發(fā)展方向。研究思路將會從過去尋找設(shè)計新的聚合物主鏈轉(zhuǎn)變到設(shè)計合成特殊的固化交聯(lián)劑基礎(chǔ)上；因為相對于合成設(shè)計新的聚合物主鏈，去改變固化交聯(lián)劑將會更具有成本優(yōu)勢。同時，防腐蝕涂料施工工藝的研究也是未來重點研究的技術(shù)之一。
作為涂料行業(yè)來說，素有“三分涂料，七分施工"之說，高分子涂料在煙囪防腐蝕領(lǐng)域的應(yīng)用更是如此，煙囪的腐蝕性氣體具有正壓運行，滲透性強等特點，如果施工不好，很容易出現(xiàn)局部失效，脫落等現(xiàn)象，因此，對于特定的防腐蝕涂料，開發(fā)與其相適應(yīng)的*的施工技術(shù)同樣重要。
