纖維增強樹脂類材料在煙囪防腐改造中的應用

韓曼

（安徽電力股份有限公司淮南田家庵發電廠，安徽 淮南 232007）

某發電廠2×320MW燃煤發電機組一座210/7.5m單筒式鋼筋混凝土煙囪，煙囪高度210m，自2013年12月發現煙囪外表面有明顯酸液滲漏流淌痕跡，在0.00m～50.00m范圍內筒壁外表面有三處出現滲漏腐蝕現象，煙囪與水平煙道接合面滲漏現象尤為明顯。改造的目的是防腐改造后保證煙囪內壁不受煙氣腐蝕，解決煙囪筒壁滲漏問題，確保煙囪整體安全性。工期要求為120天，不能影響發電機組的運行，工期緊張，安全風險大，且施工難度大。

1 改造方案

改造內容包含水平煙道改造、煙囪內壁防腐、附屬工程。整座煙囪（高210m，含煙囪底面及煙囪附件）以及煙囪入口凈煙道的改造防腐處理，總面積約為8500㎡，煙囪內壁包含積灰平臺共7600㎡，新增鋼煙道900㎡。

1．1 改造前煙囪現狀

煙囪防腐選擇纖維增強樹脂類，首先，將煙囪內襯及保溫層拆除，煙囪筒身的鋼筋混凝土筒壁內壁刷耐酸防腐涂料與憎水水玻璃珍珠巖隔熱層和耐酸陶土磚內襯緊貼布置，隔熱層和磚砌體內襯分段由鋼筋混凝土筒壁沿環向向內伸出的環形懸挑牛腿支承，從10.78m～210m，分段間距15m一道。煙囪筒身鋼筋混凝土筒壁0m處外半徑為10.51m，厚度650mm；頂部外半徑為4.21m，厚度200mm，筒壁厚度沿高度均勻減小。砌塊內襯在10.78～30m標高范圍內為230mm厚，30～210m標高范圍內為180mm厚；隔熱層厚度在10.78～30m標高范圍內為100mm厚，30～210m標高范圍內為80mm厚。分別在2012年、2014年、2018年對煙囪上部結構進行檢測，抽檢區域筒內壁混凝土有腐蝕現象，腐蝕深度在5～28mm。除滲漏點及裂縫位置外，150m以上部位最大腐蝕深度約9mm；100～150m部位最大腐蝕深度約28mm；100m以下部位最大腐蝕深度約25mm。筒內壁與內襯之間有煙氣結露積液現象，積液通過筒壁孔洞向外滲漏，局部位置隔熱層有脫空現象，內襯灰縫不飽滿；部分有明顯滲漏的裂縫為貫穿性裂縫，個別位置混凝土不密實。

1．2 改造要點分析

煙囪出現滲漏點的原因分析：按原設計隔熱層和內襯的導熱系數驗算筒壁裂縫寬度滿足規范要求，但實際現場檢測時發現筒壁多處豎向裂縫，部分裂縫已經超過規范限值，一方面，可能是由于煙囪經過長時間運行，其內襯和隔熱層局部脫開、積水，導致材料性能降低，導熱系數增大，使其對混凝土筒壁的保溫、隔熱效果下降，導致煙囪筒外壁出現較多豎向裂縫；另一方面，也是由于實測筒壁外側環向鋼筋的平均間距大于設計間距，鋼筋數量偏少，且鋼筋的最大間距遠遠超過規范規定的200mm要求，使部分區域一旦開裂后裂縫寬度就顯著增大而超過規范限值，且有滲漏現象。拆除內襯及保溫層后就不會出現積液在煙囪內壁夾層中累積，對煙囪主體結構是有利的。其次，本次工程考慮煙囪與煙道連接口的處理，煙囪與煙道的振動不一致，混凝土出現裂縫后，酸液逐漸滲透，防腐很難解決問題。將鋼筋混凝土水平煙道更換為鋼煙道，可以解決連接處酸液滲漏的問題。經過調研，很多實例顯示，鋼筋混凝土煙道與煙囪連接處均出現大量酸液流淌，更換為鋼煙道后，酸液經過收集，煙囪運行過程中，在連接處基本不會存在腐蝕現象。最后，煙囪防腐材料的選擇。本工程采用纖維增強樹脂類防腐。防腐材料為鱗片特種涂料打底+纖維復合層涂料，是針對非鋼結構基礎煙囪防腐蝕用而開發的功能性特殊涂料，該產品是以耐高溫、耐腐蝕樹脂與其它功能性填料、助劑等調配而成的厚膜型復合物。該涂料與其他材料復合應用，可以有效解決非鋼結構煙囪的防腐蝕問題，綜合了高性能復合材料及特種涂料的優點：具有高耐腐蝕和耐久性的特點；突出的力學性能和耐熱特性；復合層具有高度整體性和防滲的特點；采用先進噴涂工藝，施工快捷、可靠。

1．3 改造施工方案

1．3．1 煙囪內筒壁主體施工方案

內筒壁主要是飽和濕煙氣的腐蝕及煙氣的沖刷，有一定的結露匯集液體滴流，受溫變工況應力作用，表面會形成高酸性附著物，這種附著物既有氧化性酸，又有非氧化性酸，這種黏附物被煙氣不斷的潤濕和干燥，形成強度腐蝕。防腐方案：原內襯磚拆除，內壁混凝土基底處理后進行噴砂打磨，對裂縫處進行切割，使用聚合物砂漿進行填充并使用玻璃鋼加強，不銹鋼釘加固。

工藝流程：基面處理（內襯磚拆除+噴砂+局部手動打磨+除灰）——基層修補——中間檢測——封閉底涂（2遍）——鱗片特種涂料打底（1mm）——纖維復合層涂料（噴涂2遍,2mm）——貼玻璃絲布——耐磨涂料層（刷涂2遍1mm）——不銹鋼釘固定——檢測驗收。

特種涂料采用無氣噴涂工藝施工，纖維復合層涂料為特種涂料與玻璃纖維噴射紗噴射成型。

1．3．2 煙囪特殊部位施工方案

（1）伸縮縫部位。在水平煙道伸縮縫處，應先用聚苯泡沫條塞縫再用膨脹止水條（如過深過寬則需要）和耐酸耐熱的改性硅橡膠進行填嵌，填嵌深度為≥50毫米（需看基體實際情況是否實施），后襯彈性橡膠板，打釘錨固。左右兩端打釘固定，后做特種涂料+纖維復合層（第一二層用玻纖布交錯疊，后噴纖維符合復合涂料兩層，重疊橡膠部分用釘子固定）+耐磨涂料層。

（2）牛腿部位。因現場拆除隔熱層和內襯磚后，牛腿部位混凝土砂化，鋼筋外露，此處先進行環氧砂漿找平修補，牛腿頂端是整個筒壁容易發生酸液聚集的區域，防止酸液滲漏的關鍵部位，在做好封閉底涂滲透加強基面后，要求用彈性較好的改性硅橡膠填嵌，能適應熱脹冷縮的變化（深度不小于50毫米），后貼柔性橡膠板作防腐內襯，上下兩端壓條打釘固定，后做特種涂料+纖維復合層，重疊橡膠部分用釘子固定，后刷耐磨涂料層。

（3）積灰平臺。積灰平臺防腐是整個煙囪內壁防腐改造成敗的關鍵，因考慮酸水，必須進行有組織的排水。首先，與內壁施工方法一樣基面清理干凈噴砂后，鋼筋砼積灰平臺上的填充物都要清除，露出堅硬的、干凈的砼表面（清除后，破損較大的需混凝土找平，并且要達到相關規范要求，即基面平整、不起殼、具有C20以上強度等。根據現場情況，先用混凝土砂漿做大于5度的排水坡，找坡砼在轉角處應做成圓弧）。擋煙墻重新施工，用封閉底涂2遍處理后，用修補料找平，然后，做防腐的特種涂料，纖維復合層，再做耐磨層。設兩個排水口，采用直徑300mm的FRP排酸管道，收集后的酸液接至5#機組灰渣前池，接入脫硫廢水處理系統。

1．3．3 煙道連接口處防腐施工方案

鋼煙道和煙囪連接處，首先，使用軟體硅橡膠對縫隙進行填充，后進行1道鱗片膠泥過渡，再進行玻璃鋼防腐3mm。

1．3．4 煙囪頂部及外筒施工方案

頂部外筒處于煙囪出口，當煙囪通過脫硫濕煙氣時，受自然溫度的冷卻，濕煙氣中的酸性水蒸氣形成酸雨，對頂面和外筒壁進行長期酸雨沖刷，造成耐酸混凝土壓頂和外筒壁存在高速腐蝕；另外，會造成鑄鐵壓頂高速腐蝕，結構壽命為煙囪結構最薄弱環節。鑄鐵與各種防腐材料的黏附性較差，防腐難度非常大。 該部位是煙氣的出口，除了酸性冷凝水的滲透腐蝕外，還受可見光長期照射，煙囪頂口防腐設計外沿下翻10m以上耐酸防腐、防紫外線處理。

1．3．5 煙囪外壁施工方案

對筒外壁出現的裂縫，采用改性環氧樹脂類灌漿料(或其他滿足規范要求的裂縫灌漿料)密封處理。對寬度超限的裂縫，在筒壁表面沿裂縫走向騎縫鑿出槽深和槽寬分別不小于20mm和15mm的U形溝槽，然后，用改性環氧樹脂或彈性填縫材料充填，并粘貼碳纖維復合材料封閉其表面。鑿除滲漏點周圍及內部受腐蝕的混凝土，并對鋼筋除銹處理后采用高標號環氧砂漿修復，最后，在筒壁外側局部粘碳纖維布加固補強。對存在環向鋼筋及豎向鋼筋外露銹蝕、銹脹的位置，進行鋼筋除銹、除銹處理后用高標號環氧砂漿或聚合物混凝土修復，同時，采用外粘碳纖維布的方法進行局部加固。

2 結語

采用纖維增強樹脂材料進行煙囪內壁防腐，能有效解決脫硫濕煙囪的防腐和酸液外泄問題，防腐可靠性好，且有施工工期短、造價低的優勢。