石墨烯防腐涂料在尾部烟道上的应用

2025-08-25

   在火力发电、垃圾焚烧等能源生产系统中,尾部烟道是烟气净化与余热回收的核心通道,承担着将高温烟气输送至脱硫、脱硝及除尘设备的关键职能。然而,尾部烟道长期处于 “高温 + 腐蚀 + 磨损” 的三重恶劣环境中,设备损坏问题频发,不仅增加企业运维成本,更直接威胁生产线的连续稳定运行。石墨烯防腐涂料的诞生,为解决这一行业痛点提供了革命性的技术方案。

   尾部烟道的运行环境堪称工业设备的 “极限考验场”。从腐蚀角度看,烟气经过脱硝、脱硫系统后,成分变得复杂且**破坏性:脱硫过程中未完全反应的 SO₂、SO₃会与烟气中的水蒸气结合,形成 pH 值低至 1-3 的硫酸雾;垃圾焚烧烟气中还含有 HCl、HF 等强腐蚀性气体,在 120-180℃的 “酸露点” 温度区间内,这些酸性介质会在烟道内壁形成持续侵蚀的液膜,引发严重的电化学腐蚀与化学腐蚀,导致烟道钢板逐渐变薄、出现穿孔。

   与此同时,磨损问题进一步加剧设备损伤。烟气中携带的飞灰(硬度可达莫氏 5-6 级)以 15-25m/s 的速度冲刷烟道内壁,尤其是在烟道拐弯、导流板等气流扰动区域,飞灰的冲击与切削作用会快速破坏防腐层,使基材直接暴露在腐蚀环境中。数据显示,传统防腐处理的尾部烟道,平均每 1.5-2 年就需进行局部修补,3-5 年则面临整体更换,单次维修成本高达数百万元,且停机维修会造成日均数十万元的发电量损失。
   长期以来,行业内尝试多种技术解决尾部烟道的防腐问题,但始终存在性能短板,难以兼顾耐蚀性、耐磨性与施工便利性:
  • 玻璃鳞片涂料:凭借鳞片的 “迷宫效应” 阻挡腐蚀介质,但其耐磨性较差,飞灰冲刷 3-6 个月后鳞片易脱落,且固化时间长(需 24-48 小时),影响施工效率;

  • 橡胶衬里:耐蚀性与弹性较好,但耐高温性能不足(超过 120℃易老化开裂),且在烟道焊接部位难以密封,易出现局部腐蚀;

  • 不锈钢 / 钛合金衬板:耐蚀性优异,但成本极高(是普通钢板的 5-10 倍),且重量大、安装难度高,难以在大型烟道中全面应用;

  • 喷涂金属涂层:通过热喷涂形成合金保护层,但其与基材结合力较弱(结合强度通常低于 50MPa),长期冷热交替与振动易导致涂层剥离。

这些技术壁垒使得尾部烟道的防腐始终处于 “被动修补” 状态,无法从根本上解决 “腐蚀 - 磨损 - 失效” 的恶性循环。

   

石墨烯的片层结构在涂层中形成 “纳米级迷宫网络”,当腐蚀介质(如 H⁺、SO₄²⁻、H₂O)试图渗透时,需绕经无数石墨烯片层,渗透路径延长 10-15 倍,渗透速率降低 90% 以上。经测试,石墨烯防腐涂料的铅笔硬度可达 9H,耐磨性(Taber 耐磨测试)比传统玻璃鳞片涂料提升 3-5 倍,在飞灰浓度 30g/m³、流速 20m/s 的工况下,涂层年磨损量仅 0.02mm,可有效抵御长期冲刷。石墨烯防腐涂料可耐受 600℃的长期高温,且在 - 40℃至 200℃的冷热交替环境中不会出现开裂、脱落。此外,该涂料可采用刷涂、滚涂、喷涂等常规施工方式,对烟道的焊接缝、异形结构等复杂部位的覆盖率可达 100%,固化时间仅需 4-6 小时,大幅缩短施工周期。


石墨烯防腐涂料在尾部烟道上的应用,不仅突破了传统防腐技术 “耐蚀性差、耐磨性弱、寿命短” 的瓶颈,更以 “长效防护、低成本运维、易施工” 的优势,为能源企业解决设备腐蚀难题提供了全新路径。它通过重构尾部烟道的防护体系,从根本上减少了设备故障与停机损失,同时降低了防腐材料的更换频率与资源消耗,符合 “降本增效、绿色低碳” 的工业发展趋势。



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