高性能涂料在烟气脱硫装置中的应用
一 引言
煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量SO3、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水（4～12%），因此，可在瞬间形成H2SO4、HCl、HF等强腐蚀酸性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，在脱硫装置的吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，对设备的磨损相当严重。并且，吸收塔的内腔常处于45～70℃的湿热环境中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。由于腐蚀环境十分恶劣，湿式除尘脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。
吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大，因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造中的关键技术之一。吸收塔体可用合金钢、玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢、橡胶、砖板、鳞片涂料等。目前，美国主要采用镍基合金或碳钢内覆镍合金板，德国采用碳钢内衬橡胶和玻璃钢，日本则普遍采用碳钢内衬鳞片涂料。调查结果表明，脱硫系统中材料所占设备总造价的比重是相当高的，为了不断降低费用，80年代起，国内外的专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。高性能涂料作为一种为经济有效的防护材料，经过二十余年在脱硫装置的成功应用，正引起各国脱硫工作者的关注。
二 GFT-1高性能防腐蚀涂料
高性能防腐蚀涂料，又称之为重防腐蚀涂料（Heavyduty Coating）或者长效防腐蚀涂料，是指能够在恶劣的腐蚀环境下长期（一般指十年以上）使用的一种涂料。目前，国内外生产的重防腐蚀涂料一般都是鳞片涂料。鳞片涂料是以极薄的鳞片（玻璃鳞片、不锈钢鳞片等）为骨料，以耐蚀树脂作粘结剂所制成的一种高效能防腐涂料，其结构具有独特的抗渗性能。涂层内部含有相互平行、重叠排列的鳞片，形成有效地阻止介质侵入的屏障，产生迷宫效应，迫使介质迂回而难以接触到基体，从而大大延长了被保护基层材料的使用寿命。由于此类鳞片涂料和由此制成的鳞片衬里的防腐蚀性能优良、施工简便、使用年限长、维护费用少，因而，此项技术在近二十年来受到美、英、德、法、日、荷兰等发达的普遍重视，并将已开发的多种性能良好的重防腐蚀涂料广泛应用于烟气脱硫装置、污水处理工程、大型海轮、跨海大桥、地下管道、石化设备等方面，均取得了明显的经济效果。
随着我国大量引进国外的先进技术，高性能防腐涂料作为FGD中的防腐内衬技术也开始进入我国。近十多年来仅日本富士树脂株式会社，就在我国承接了三十多项发电厂和石油化工厂的FGD的防腐内衬的施工。此外，日本东洋株式会社的鳞片胶泥，德国BASF公司生产的乙烯基脂鳞片涂料，德国KCH公司的Keraflake鳞片涂料等在大型的FGD的防腐内衬上也有许多的应用范例。成功应用于FGD设备防腐的国内高性能涂料品种主要有：航天机电集团三院三十一所生产的GFT-1高性能防腐蚀涂料、上海理工大学生产的VEGF鳞片胶泥等。
高性能防腐蚀涂料按所采用的树脂可分为环氧树脂、不饱和聚脂树脂、乙烯基脂树脂、聚氨脂树脂等品种。所采用的耐蚀鳞片有玻璃鳞片、不锈钢鳞片、云母鳞片和石墨鳞片等。按涂料粘度可分为鳞片涂料、鳞片厚浆涂料和鳞片胶泥三种。FGD中的防腐涂层的厚度一般为2mm左右。
与橡胶衬里相比，鳞片涂层具有明显的优点。先，在施工方法上鳞片涂料要较橡胶衬里简单，修补方便。其次，耐温性方面比橡胶衬里高得多，具有突出的优势。鳞片涂层和橡胶衬里的耐磨性对比研究表明，在有腐蚀介质的情况下，橡胶的耐磨性能急剧下降，而鳞片涂层的耐磨性却几乎保持不变。20多年的应用实践表明，鳞片涂料衬里是FGD设备防护为经济有效和可靠的方法。[-page-]
三 GFT―1高性能防腐蚀涂料
GFT―1高性能防腐蚀涂料是航天机电集团三十一所遵循当今国际上涂料工业发展的“四E”原则，即经济（Economy）、效率（Efficiency）、生态（Ecology）、能源（Energy）的原则，运用航天军工高技术研制生产的具有九十年代国际水平的绿色重防腐蚀涂料。该产品有效成分高（固含量≥95%），涂层无毒，与金属及水泥有很强的附着力（Ⅰ级），机械强度高（冲击强度4.9J，硬度≥3H），耐磨耗性能好（1000g , 500转≤0.05g），耐酸、碱、盐、油、污水、海水、盐雾及微生物等各种腐蚀介质的长期腐蚀。分别浸泡在饱和NaCl溶液中四年、饱和NaOH溶液中四年、15%盐酸中四年，漆膜无变化。
GFT―1以改性环氧树脂为基料，并加入能参与交联固化成为漆膜的活性稀释剂，涂料有效成分高达95%以上，不仅避免了施工中溶剂挥发造成的污染与浪费、减轻了对操作人员的损害，而且能在同样设计涂层厚度要求下，减少单位面积所用涂料，降低了涂层的成本。
“GFT―1”中采用的特殊鳞片填料，对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能起到了关键作用。此种鳞片填料来源广泛、价格便宜，经特殊的表面处理后，完全可以替代经特殊工艺制作的昂贵的玻璃鳞片和不锈钢鳞片。因而使重防腐蚀涂料的成本大大下降，实际价格与普通防腐蚀涂料相当。
四 GFT―1高性能防腐蚀涂料在FGD中的应用
GFT―1高性能防腐蚀涂料用于FGD内衬时，防腐层结构采用玻璃布作为增强材料，形成耐温、耐磨、抗蚀鳞片衬里。根据腐蚀的环境选择不同等级和结构的防腐层，见下表：
防腐蚀等级 结构 厚度（mm）
中强 底涂一道 / 玻璃布二层 / 面涂二道 ≥2.0
加强 底涂一道 / 玻璃布三层 / 面涂二道 ≥2.5
由于玻璃钢在力学性能和抗变形性能上优于鳞片涂料，因此，将玻璃钢与鳞片涂料复合组成的结构，既发挥了鳞片涂料抗渗防腐耐磨性能好的优点，也保留了玻璃钢整体性好、强度较高的优点，弥补了鳞片涂料这方面的不足。这种独特的屏蔽内衬结构具有下列特点：
（1）极优良的耐腐蚀介质的渗透性；
（2）优良的耐磨损性；
（3）固化时收缩率小，热膨胀系数小；
（4）衬里与基体的粘结性好，耐温度剧变性好；
（5）良好的施工工艺性，可采用喷、辊、刷等工艺，修补容易。
鳞片树脂涂料――玻璃钢衬里结构大大提高了防护层的抗渗性、耐磨性、耐温变性，增强了整体性和粘结力，为解决湿法燃煤烟气脱硫设备的防腐问题提供了一条简便而易推广的新途径。此技术已在百余家除尘脱硫设备上采用，收到了良好的效果。
GFT-1高性能防腐涂料不仅可以制成内衬玻璃钢，用作烟道脱硫装置的防腐层，而且可以作为粘结剂，用于FGD中砖板铺面的粘结。由此获得的砖板铺面衬里与钢材的粘结力强，耐温性高，结构可靠。
五 结语
综上所述，FGD钢制设备处于高温高湿、强酸和高磨损的恶劣腐蚀环境中，如不进行有效的防护将很快被严重侵蚀。国外20余年的时间证明，鳞片涂料（高性能涂料）的耐温、耐磨性能和防腐性能突出，是FGD防腐的一项切实可行的对策。
GFT―1高性能防腐蚀涂料能耐多种腐蚀介质的长期侵蚀，涂层与钢材的粘结力强，耐磨耗性能突出；该产品的固体含量在95%以上，减少了由于溶剂挥发造成的资源浪费和环境污染；廉价鳞片填料、无溶剂化和厚涂等技术的采用，降低了防腐层的成本；高性能涂料―玻璃钢复合结构，具备抗渗、防腐、耐磨损、高强度、耐温变等多种优点，是应用于FGD钢制设备防护的一种经济而又可靠的新技术。
煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量SO3、NOX、HCl、HF等气体，由于烟气中含有水（4～12%），因此，可在瞬间形成H2SO4、HCl、HF等强腐蚀酸性溶液。与此同时，含有烟尘的烟气高速穿过设备和管道，在脱硫装置的吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，对设备的磨损相当严重。并且，吸收塔的内腔常处于45～70℃的湿热环境中。可见，湿法除尘脱硫系统在运行中处于强腐蚀性介质、湿热和高磨损的严酷环境中。由于腐蚀环境十分恶劣，湿式除尘脱硫系统对材质的耐蚀、耐磨、耐温要求极为严格。
吸收塔、烟道的材质或防护材料的选择对装置的使用寿命和成本影响很大，因此被认为是烟气脱硫装置设计和制造中的关键技术之一。吸收塔体可用合金钢、玻璃钢或碳钢内衬玻璃钢、橡胶、砖板、鳞片涂料等。目前，美国主要采用镍基合金或碳钢内覆镍合金板，德国采用碳钢内衬橡胶和玻璃钢，日本则普遍采用碳钢内衬鳞片涂料。调查结果表明，脱硫系统中材料所占设备总造价的比重是相当高的，为了不断降低费用，80年代起，国内外的专家一直在寻求一种造价低、耐高温、耐腐蚀的材料。高性能涂料作为一种为经济有效的防护材料，经过二十余年在脱硫装置的成功应用，正引起各国脱硫工作者的关注。
二 GFT-1高性能防腐蚀涂料
高性能防腐蚀涂料，又称之为重防腐蚀涂料（Heavyduty Coating）或者长效防腐蚀涂料，是指能够在恶劣的腐蚀环境下长期（一般指十年以上）使用的一种涂料。目前，国内外生产的重防腐蚀涂料一般都是鳞片涂料。鳞片涂料是以极薄的鳞片（玻璃鳞片、不锈钢鳞片等）为骨料，以耐蚀树脂作粘结剂所制成的一种高效能防腐涂料，其结构具有独特的抗渗性能。涂层内部含有相互平行、重叠排列的鳞片，形成有效地阻止介质侵入的屏障，产生迷宫效应，迫使介质迂回而难以接触到基体，从而大大延长了被保护基层材料的使用寿命。由于此类鳞片涂料和由此制成的鳞片衬里的防腐蚀性能优良、施工简便、使用年限长、维护费用少，因而，此项技术在近二十年来受到美、英、德、法、日、荷兰等发达的普遍重视，并将已开发的多种性能良好的重防腐蚀涂料广泛应用于烟气脱硫装置、污水处理工程、大型海轮、跨海大桥、地下管道、石化设备等方面，均取得了明显的经济效果。
随着我国大量引进国外的先进技术，高性能防腐涂料作为FGD中的防腐内衬技术也开始进入我国。近十多年来仅日本富士树脂株式会社，就在我国承接了三十多项发电厂和石油化工厂的FGD的防腐内衬的施工。此外，日本东洋株式会社的鳞片胶泥，德国BASF公司生产的乙烯基脂鳞片涂料，德国KCH公司的Keraflake鳞片涂料等在大型的FGD的防腐内衬上也有许多的应用范例。成功应用于FGD设备防腐的国内高性能涂料品种主要有：航天机电集团三院三十一所生产的GFT-1高性能防腐蚀涂料、上海理工大学生产的VEGF鳞片胶泥等。
高性能防腐蚀涂料按所采用的树脂可分为环氧树脂、不饱和聚脂树脂、乙烯基脂树脂、聚氨脂树脂等品种。所采用的耐蚀鳞片有玻璃鳞片、不锈钢鳞片、云母鳞片和石墨鳞片等。按涂料粘度可分为鳞片涂料、鳞片厚浆涂料和鳞片胶泥三种。FGD中的防腐涂层的厚度一般为2mm左右。
与橡胶衬里相比，鳞片涂层具有明显的优点。先，在施工方法上鳞片涂料要较橡胶衬里简单，修补方便。其次，耐温性方面比橡胶衬里高得多，具有突出的优势。鳞片涂层和橡胶衬里的耐磨性对比研究表明，在有腐蚀介质的情况下，橡胶的耐磨性能急剧下降，而鳞片涂层的耐磨性却几乎保持不变。20多年的应用实践表明，鳞片涂料衬里是FGD设备防护为经济有效和可靠的方法。[-page-]
三 GFT―1高性能防腐蚀涂料
GFT―1高性能防腐蚀涂料是航天机电集团三十一所遵循当今国际上涂料工业发展的“四E”原则，即经济（Economy）、效率（Efficiency）、生态（Ecology）、能源（Energy）的原则，运用航天军工高技术研制生产的具有九十年代国际水平的绿色重防腐蚀涂料。该产品有效成分高（固含量≥95%），涂层无毒，与金属及水泥有很强的附着力（Ⅰ级），机械强度高（冲击强度4.9J，硬度≥3H），耐磨耗性能好（1000g , 500转≤0.05g），耐酸、碱、盐、油、污水、海水、盐雾及微生物等各种腐蚀介质的长期腐蚀。分别浸泡在饱和NaCl溶液中四年、饱和NaOH溶液中四年、15%盐酸中四年，漆膜无变化。
GFT―1以改性环氧树脂为基料，并加入能参与交联固化成为漆膜的活性稀释剂，涂料有效成分高达95%以上，不仅避免了施工中溶剂挥发造成的污染与浪费、减轻了对操作人员的损害，而且能在同样设计涂层厚度要求下，减少单位面积所用涂料，降低了涂层的成本。
“GFT―1”中采用的特殊鳞片填料，对于大幅度提高重防腐蚀涂料的耐蚀性能起到了关键作用。此种鳞片填料来源广泛、价格便宜，经特殊的表面处理后，完全可以替代经特殊工艺制作的昂贵的玻璃鳞片和不锈钢鳞片。因而使重防腐蚀涂料的成本大大下降，实际价格与普通防腐蚀涂料相当。
四 GFT―1高性能防腐蚀涂料在FGD中的应用
GFT―1高性能防腐蚀涂料用于FGD内衬时，防腐层结构采用玻璃布作为增强材料，形成耐温、耐磨、抗蚀鳞片衬里。根据腐蚀的环境选择不同等级和结构的防腐层，见下表：
防腐蚀等级 结构 厚度（mm）
中强 底涂一道 / 玻璃布二层 / 面涂二道 ≥2.0
加强 底涂一道 / 玻璃布三层 / 面涂二道 ≥2.5
由于玻璃钢在力学性能和抗变形性能上优于鳞片涂料，因此，将玻璃钢与鳞片涂料复合组成的结构，既发挥了鳞片涂料抗渗防腐耐磨性能好的优点，也保留了玻璃钢整体性好、强度较高的优点，弥补了鳞片涂料这方面的不足。这种独特的屏蔽内衬结构具有下列特点：
（1）极优良的耐腐蚀介质的渗透性；
（2）优良的耐磨损性；
（3）固化时收缩率小，热膨胀系数小；
（4）衬里与基体的粘结性好，耐温度剧变性好；
（5）良好的施工工艺性，可采用喷、辊、刷等工艺，修补容易。
鳞片树脂涂料――玻璃钢衬里结构大大提高了防护层的抗渗性、耐磨性、耐温变性，增强了整体性和粘结力，为解决湿法燃煤烟气脱硫设备的防腐问题提供了一条简便而易推广的新途径。此技术已在百余家除尘脱硫设备上采用，收到了良好的效果。
GFT-1高性能防腐涂料不仅可以制成内衬玻璃钢，用作烟道脱硫装置的防腐层，而且可以作为粘结剂，用于FGD中砖板铺面的粘结。由此获得的砖板铺面衬里与钢材的粘结力强，耐温性高，结构可靠。
五 结语
综上所述，FGD钢制设备处于高温高湿、强酸和高磨损的恶劣腐蚀环境中，如不进行有效的防护将很快被严重侵蚀。国外20余年的时间证明，鳞片涂料（高性能涂料）的耐温、耐磨性能和防腐性能突出，是FGD防腐的一项切实可行的对策。
GFT―1高性能防腐蚀涂料能耐多种腐蚀介质的长期侵蚀，涂层与钢材的粘结力强，耐磨耗性能突出；该产品的固体含量在95%以上，减少了由于溶剂挥发造成的资源浪费和环境污染；廉价鳞片填料、无溶剂化和厚涂等技术的采用，降低了防腐层的成本；高性能涂料―玻璃钢复合结构，具备抗渗、防腐、耐磨损、高强度、耐温变等多种优点，是应用于FGD钢制设备防护的一种经济而又可靠的新技术。
