烟囱耐高温防腐涂料现状分析与ZS-1041使用分析

 志盛威华  周工

     烟囱烟道是电力、热力、燃气等行业不可少的建筑，为达到长期安全运行，其结构的耐久性就占有相当重要的地位，无论砖混结构还是钢结构大多采用耐高温内衬+耐防腐层，国内采用最多的是玻璃鳞片胶泥防腐，玻璃鳞片材料固话后呈脆性，耐温特性和耐温冲击特性较差，极易造成鳞片衬里在高温和高低温热冲击下，发生开裂、脱层现场，通过本文介绍国内烟囱烟道防腐方案介绍和对比，以及ZS-1041如何解决高温下烟气腐蚀问题。   

一、  国内烟囱、烟道防腐现状分析

烟道防腐，烟囱防腐，如果是仅仅湿热酸腐蚀的话，这个在国内已经得到很好的解决了，经历了2000至今的发展，目前基本以玻璃鳞片胶泥方案为主，当然也存在KPI、砖板内衬等方案，但在中低温以及一般的高温时，玻璃鳞片胶泥的方案已经被大家所认同，尽管不一定是最完美的解决方案，但从性价比，使用寿命等各方面综合来看，玻璃鳞片胶泥内衬的方案确实是好的选择。
      国内做防腐的工程公司正在越来越多得遇到一些更加棘手的问题：电厂原烟道、烟囱、锅炉原烟道、烟囱高温防腐，特别是特高温，瞬间高温达200度以上，长期温度也接近180度，并且基材有钢质的，也有混泥土基材的，在实际运行过程中，会时常出现温度时高时低，运行环境的温度骤变很厉害。
      目前国内做这一行的工程公司很多，材料商也很多，提出来的方案五花八门，但是真正经历了五年以上的实际环境运行的成功案例，几乎没有。下面就目前国内防腐行业在高温烟囱防腐领域所提出来的方案一一分析其优缺点，供所参考。

二、防腐方案介绍和分析
     特高温烟道烟囱的防腐方案，目前主流的有：乙烯基酯树脂（VER）玻璃鳞片胶泥、VER胶泥玻璃钢复合、VER胶泥勾缝砖板内衬（宾高德玻化砖、耐酸砖、耐酸陶瓷等）、耐酸KPI胶泥、KPI胶泥勾缝砖板内衬、OM涂料、钛合金哈氏合金等等合金方案。
     特高温烟道烟囱的防腐方案设计，关键考虑点：防腐、抗渗、防脱落。防腐由材料本身材质的耐酸性，尤其是高温下的耐酸性决定的；抗渗主要由防腐涂层的厚度，有机/无机成份的固化物的致密性决定的；防脱落主要是由施工质量、基材的处理好坏、防腐材料本身的耐温骤变性能高低以及防腐涂层的耐应力变化优劣决定的。

三、腐蚀工况分析

烟气温度一般在70℃--500℃左右,部分工况烟气温度会达到1000℃，烟气流速一般都在5米/秒以上，粉尘颗粒物粒径大小在0.3毫米以上，粉尘浓度在10%以上，相对湿度为3-10%,含有灰分及各种腐蚀性成分,如SO2、HCl、NO2及盐雾等，甚至有的烟气中含有HF强腐蚀气体存在，有酸碱腐蚀，低温烟气还会有冷凝水腐蚀，而且在脱硫过程中,又具有酸碱介质交替的情况发生,因此设备腐蚀严重,防腐条件要求比较苛刻。需要重点指出烟囱本体的腐蚀主要是防腐内衬损坏，酸液渗透到烟囱本体或者是通过牛腿渗透到烟囱本体。水平烟道和积灰平台如没有良好的防腐和疏水装置，对水平烟道及烟囱积灰平台会造成很大的腐蚀。

烟囱防腐内衬损坏原因包括施工中漆膜厚度薄，烟囱表面不平整，形成积液，腐蚀加重；烟气粉尘冲刷严重部位没有进行加厚处理；材料的线膨胀系数过小，表面形成裂纹、龟裂等缺陷，施工中的缺陷问题需要施工方规范施工来解决，避免减小人为影响。

四、ZS-1041烟气防腐涂料

4.1产品背景

近年来，在烟囱烟道腐蚀涂层研发和实践中，志盛威华工程师通过对上百家烟囱烟道成功与失败的防腐案例进行经验分析总结，不断优化产品性能，经过广泛学习交流，采用新技术新方法，不断创新与优化，推出1041烟气防腐涂料。

1041烟气防腐涂料的推出，避免玻璃鳞片胶泥不耐高温偏脆和APC抗渗弱基材要求高成本贵的不足，同时综合两种方案的优点。

4.2产品介绍及参数

涂料的成膜物质以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质，溶液中含硅无机聚合物作为主链，高温嫁接有机聚合物改性树脂，得到交替排列组成的多嵌段嫁接无机—有机螯合聚合物，通过PIN对树脂改进，既能发挥有机树脂软段柔韧性，提高基材粘接力，同时又发挥无机聚合物耐高温作用，从而涂料成膜性好，附着力高，涂层光滑自洁，耐温高，成膜致密降低介质损耗率的特点。

砖、水泥的线膨胀系数为10-14×10^-6/℃，钢铁的线膨胀系数为12-18×10^-6/℃，而玻璃鳞片类的线膨胀系数大约为1.15×10^-6/℃，与基材相差了一个数量级，在温度变化时，容易出现温差应力，导致涂层应力开裂（几油几布的涂刷主要就是防裂），由于该材料涂层较厚，热传递会因此受到一定影响，烟道内壁温度与涂层表面温度会存在相对较大的差异，应力开裂的风险因此而加大。虽玻璃鳞片通过几油几布的工艺可以预防短期应用内的应力开裂，但如特殊工况出现得较为频繁时，涂层及防裂布会因多次变形而产生疲劳，最终出现裂纹。

      ZS-1041烟气防腐涂料的线膨胀系数为16-23×10^-6/℃，与烟道用的基材线膨胀系数处于同一数量级，两者相差不大，因该涂层为薄涂即可，导热速度较快，能很快与基材达成温度平衡，在遇到急冷急热状况时形变几乎与基材保持一致，不易产生温差应力造成漆膜的损坏。

一个良好的线膨胀系数，是由无机填料体现出来，涂料采用无机抗腐蚀耐磨材料，如纳米硅微粉、碳化硅、氮化硼、石墨、超细金属氧化物等涂料固体颜料,在高温下形成耐磨陶瓷功能，使涂层具有高硬度，高耐磨，防蚀性，耐高温、抗冲击性和好的延展性。涂料并且使用无机陶瓷纤维，增加涂层内联交强性，进一步增强涂层的抗冲击性。

涂层线膨胀系数与基材接近，在遇到温变大时，形变与基材保持一致，烟气温度越高温变越大，烟气一般温度在70-500℃，对于有脱硫装置的烟囱，烟气温度一般会低于100℃，标准规定的250℃耐温极限能满足大多工况，但不能满足某些特殊工况，包括事故状态。

ZS-1041烟气防腐涂料耐温幅度可达750℃，可长期在600℃正常使用，这一性能使得烟道防腐蚀更为可靠，减少因特殊工况带来的防腐蚀涂层破坏，通过提高耐温度数和与基材良好的线性膨胀系数，使涂膜拥有好的耐高温温变性能。

耐水防渗

由于烟气中含水，如果加装了湿法脱硫装置，烟气中的含水量会更高，此项虽是在检测吸水率但实际考究的是涂料的致密性、抗渗透性，致密抗渗无溶胀是防腐蚀涂料必备的特性。普通防腐蚀涂料如玻璃鳞片胶泥采用的是片状玻璃鳞片，直径大概在0.2mm左右，在涂层成膜时玻璃鳞片呈鱼鳞状搭接从而具有极好的防渗性。但具有0.2mm直径的玻璃鳞片尺寸偏大，加之玻璃鳞片密度较大在工作液中的分散会存在不均一性，存在鳞片搭接不均的情况，加之在施工时由于粘度、温度、施工方法等原因，可能会架空搭接出现空鼓，防渗性能下降。

耐水性

之前提到烟气中含有水分，在烟囱烟道部分区域会有冷凝水腐蚀，冷凝水的腐蚀相对于烟气腐蚀严重程度更高，基材表面未找平位置会出现积液，积液腐蚀性更高，也是容易出现坏点部位，施工中需要增加厚度来增强防腐性能。ZS-1041烟气防腐涂料可长期耐酸浸泡、碱浸泡以及NaCl溶液浸泡，具备全面的抗渗耐腐蚀性能，可针对烟道有可能出现的各种腐蚀。该项性能的测试，试验标准酸液为Liu酸，但实际上烟气中的腐蚀介质却远不止硫化物，特别是有脱硫装置的烟道脱硫后烟气中仅含微量硫化物，烟气的主要腐蚀介质为CL-，对于湿法脱硫，烟气中可能还会存在碱性物质，因此在考虑酸腐蚀（硫化物）的同时还应考虑CL-腐蚀、碱腐蚀。

好的解决方案和适合的产品，需要通过精准的售前沟通分析，对腐蚀原因分析、实际工况总结和产品性能掌握等各种前期技术交流，前期工作信息了解离不开志盛威华工程师深厚的防腐经验和实际应用的积累，能够切中时弊的解决防腐难题。

在施工完设备使用过程中，及时跟踪使用效果，收集使用数据，做到涂层工况汇总，及时总结经验，编写应用报告。

六、作者介绍

    周工    北京志盛威华化工有限公司涂料工程师

    主要涉及高温防腐、高温抗氧化、隔热保温等复杂工程问题分析及解决预案，主要涉及防腐领域包括电力、燃气、海工、化工等行业设备及钢结构；在水泥回转窑、设备及管道的隔热保温方案，有丰富经验；坚持以问题为导向，对客户遇到的“偏难怪”难点问题，提供适合的技术解决方案。