鍋爐濕煙囪防腐施工方案論證及經(jīng)驗

馬遠偉

我公司鍋爐煙囪高度180米，至14年已5年，筒身鋼筋混凝土結構，因環(huán)保需要，當時國內(nèi)電廠老煙囪改造方案很多，失敗的教訓也不少，行業(yè)也沒有指導性意見，經(jīng)過對各種方案考察論證，以選擇合理施工方案并對施工經(jīng)驗交流。

一、電廠煙囪主要在以下三種工況下運行：

1、排放未經(jīng)脫硫的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在130℃左右，腐蝕情況相當輕微。設有脫硫系統(tǒng)的，由于在運行時，煙氣有可能不進入脫硫裝置，而通過旁路煙道進入煙囪，此時，煙氣溫度較高，一般在130℃-150℃左右，故設計煙囪防腐時，還必須考慮在此溫度工況下運行對煙囪的影響。

2、排放經(jīng)濕法脫硫經(jīng)過GGH加熱的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在80℃左右。在此條件下，煙囪內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對煙囪內(nèi)壁材料屬氣態(tài)均勻腐蝕，腐蝕情況相當輕微。

3、排放經(jīng)濕法脫硫后的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在40～50℃，煙囪內(nèi)壁有嚴重結露，沿筒壁有結露的酸液流淌。含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，對煙囪內(nèi)側結構致密度差的材料產(chǎn)生腐蝕，影響結構耐久性。

二、目前防腐材料及性能：

1.玻璃鱗片樹脂內(nèi)襯工藝

2.硼酸玻璃磚內(nèi)襯工藝、泡沫玻璃磚內(nèi)襯工藝

3.煙囪內(nèi)壁噴涂聚脲工藝

4.合金復合濕煙囪工藝

5.聚脲+耐酸澆注料+玻璃鱗片面料復合方法

6.內(nèi)涂OM涂料或其他HF83 RHF專用防腐漆

7.SL300耐酸膠泥

2、主要材料性能

2.1玻璃鱗片樹脂膠泥材料性能

2.1.1玻璃鱗片膠泥采用的基體樹脂是高機能的乙烯基酯樹脂，該類型樹脂具有較環(huán)氧樹脂更好的耐蛻化機能。因為基體樹脂是有機材料，鱗片膠泥的壽命保證期為5～10年。按照國內(nèi)脫硫的現(xiàn)實運行情況，溫度的沖擊是需要鄭重考慮的身分。

2.2耐酸泡沫玻璃磚材料性能

2.2.1泡沫玻璃磚以硼酸玻璃為根本制成的，耐各類濃縮酸（除5%以上的氫氟酸）和包含氯化物在內(nèi)的廢氣冷凝液的蛻化，導熱性低。由發(fā)泡耐酸玻璃磚以及粘結劑人造橡膠形成的防腐襯里，在化學情況與溫度變換的情況下，都具有防腐能力。因為其導熱性低，使原本的煙囪內(nèi)襯和保溫層結構合二為一。玻璃磚的強度較金屬要低得多，但其強度請求必需能耐煙氣沖擊。國外防腐有成熟的操作在煙囪內(nèi)襯的底劑粘結劑，已經(jīng)有30年以上的應用事跡。

2.2.3耐溫性能：耐短時沖擊溫度180℃，在130～170℃能夠長期運行。

2.2.4耐腐蝕性能：長期運行在煙氣脫硫后的濕煙氣環(huán)境中（煙氣溫度約45℃），能夠耐濕煙氣的酸性結露腐蝕。

2.2.5抗?jié)B性：對含有Cl-1、F-1的酸性煙氣結露液體具有良好的抗?jié)B透性。

2.2.6耐磨性：在高溫含塵煙氣的環(huán)境下，具有良好的耐磨和耐沖刷性能。

2.2.7耐熱沖擊性：在脫硫煙氣溫度45℃和原煙氣溫度137℃（事故溫度最高180℃）的多次交變時，不龜裂、起皮、起泡或剝落。缺點：粘接劑失效或施工控制不好易脫落和開裂或內(nèi)滲漏.

2.3聚脲噴涂材料性能

2.3.1不含催化劑，快速固化，可在任意曲、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，5秒鐘凝膠，1分鐘即可達到步行強度。

2.3.2對濕氣、溫度不敏感，施工時不受環(huán)境溫度、濕度的影響。（可在冰上施工;在-28℃下施工;可在冰柜中固化）

2.3.3雙組份，100%固化含量，不含任何揮發(fā)性有機物（VOC），對環(huán)境無污染。

2.3.4可按1：1體積比進行噴涂或澆注，一次施工的厚度范圍可以從數(shù)毫米到數(shù)厘米，克服了以往多次施工的弊病。

2.3.5優(yōu)異的理化性能，如抗張強度、伸長率、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等。

2.3.6具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長期使用，可承受350℃的短時熱沖擊。

2.3.7可以像普通涂料一樣，加入各種顏、染料，制成不同顏色的制品。

2.3.8配方體系任意可調(diào)，手感從軟橡皮（邵A30）到硬彈性體（D65）。

2.3.9原形再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密，無接縫，無針孔，美觀實用。

缺點：耐高溫性能差，施工不好脫落分離，在不平整的水泥、磚結構煙囪中施工效果差。

2.4合金復合濕法煙囪材料性能

合金鋼是一種防腐性能很好的材料，主要類型有：鈦合金板（TiCr2）和鎳基合金板（C-276）。尤其具有出色的耐點腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕性能。

但由于其價格過于昂貴，且合金貼襯重量較重，增加了原有煙囪的承重負荷。對于合金貼襯的施工要求也較高，因此，國內(nèi)一直未能在舊煙囪改造中推廣使用。

缺點：施工周期長，基礎和內(nèi)筒直徑縮小工藝參數(shù)需重新計算設計，造價昂貴，舊煙囪改造很少使用。

三、防腐方案比較：

四、結合主流施工工藝方案比較：

1、保留原耐酸磚內(nèi)側貼泡沫磚方案

相對工作量小，施工周期較短，費用較第二種方案小，缺點若因粘接劑問題、基底處理原因或施工過程缺陷使用中可能會造成開裂或脫落。目前成功和失敗的案例很多。工程預算450萬-600萬，需對內(nèi)部原有基地耐酸磚可靠度檢查后確定。

2、對煙囪內(nèi)原有耐酸陶磚進行拆除，重新砌筑泡沫玻璃磚方案。此方案比保留原耐酸磚，進行基底處理后內(nèi)側貼磚強度更牢靠，不易脫落，但拆除工作量特別大別拆除危險大，施工周期長，初估施工周期70天左右。項目費用國內(nèi)磚造價1000元/m2，美國賓高德磚1800元/m2。施工過程控制和基底處理是成功的關鍵，另外粘接劑的彈性退化率和抗老化性能比磚的質量更重要。

3、鈦鋼內(nèi)筒改造方案

目前國內(nèi)新建大電廠和脫硫脫硝后大電廠大多采用鈦鋼內(nèi)筒，也有耐候鋼內(nèi)筒內(nèi)噴涂防腐材料施工的。經(jīng)過和我公司原設計單位交流，原煙囪若用鋼內(nèi)筒從結構承力沒有問題，但因內(nèi)筒會縮小至4米左右，我公司煙囪要承擔原有煙氣外，還需增排化工脫硫裝置14318 Nm3/h和706裝置CO2尾氣110000Nm3/h，對煙氣流速和濕煙氣提升力尚需工藝設計詳細計算后再定。工期基本5個月左右，原有積灰平臺需拆除，煙囪基礎內(nèi)重做承載鋼內(nèi)筒基礎。參照其他180 /4.5米，新增內(nèi)筒4.3米相仿的煙囪鈦鋼內(nèi)筒改造項目，①綜合按350噸鈦鋼復合板，市場價1.7萬-2萬元/噸，暫估650萬②純鈦焊條和焊絲，市場價22-25萬，暫估50萬③施工成本600-650萬。項目初估1400萬元左右。因造價太高，工期太長等綜合因素不建議。

五、最終施工方案和程序：

保留原耐酸磚內(nèi)側貼泡沫磚方案，根據(jù)國內(nèi)外同類工程施工情況，我們采用發(fā)泡玻璃磚施工。理論計算煙囪內(nèi)表面積S=πL×（r1+ r2）=3.14×（6.51+2.22）×=3.14×（6.51+2.22）×174.8 =4791.65㎡

1、煙囪表面清理采用高壓水沖洗，做到煙囪內(nèi)壁清潔，干燥之后對表面進行修補找平，涂刷底膠，防腐襯里施工。

2、托架制作安裝，用高強錨栓環(huán)煙囪內(nèi)壁約每隔10米高安裝一圈，錨栓間距為300mm，確保高強錨栓在同一水平線上，保證托架的平整度;錨栓必須安裝牢固，后在用-40*3扁鐵與錨栓焊接。扁鋼安裝好后進行防腐處理。

3、刷底料

①施工環(huán)境溫度宜5-30℃，相對濕度不宜大于80%。

②配制底涂的容器及工具應清潔、干燥，配制底涂應根據(jù)施工用量邊用邊配，并在3小時內(nèi)用完。施工過程中如發(fā)現(xiàn)凝結塊等現(xiàn)象時，不得繼續(xù)使用。

③滾涂一道專用底涂。開始滾涂時，對滾刷施加輕微的壓力，隨著滾刷上的涂料逐漸減少，逐漸增加壓力，盡量使涂膜厚度均勻。

④滾涂施工時，滾刷每次蘸涂料的量應適當，以防引起流掛和滾刷移動時涂料流淌。

4、粘貼玻璃磚

內(nèi)襯處理后基體應平整密實，襯里表面無油污、淤漿、磚沫、疏松、蜂窩、麻面和其他表面缺陷。

施工環(huán)境煙囪內(nèi)壁應干燥，以便提高底膠與煙囪的粘結強度。

施工時，應先在煙囪內(nèi)壁涂刷底膠，涂刷應均勻，不得露涂。底膠是泡沫玻璃磚內(nèi)襯的主要環(huán)節(jié)。

膠粘劑施工時，抹膠應均勻。膠粘劑的施工直接影響到泡沫玻璃磚的粘結強度。

在泡沫玻璃磚襯里前，應挑選的泡沫玻璃磚應符合甲方規(guī)定的要求。去除不合格的產(chǎn)品。

在正式襯泡沫玻璃磚前，應先進行預排，尺寸不夠時用切割機切割。

在進行泡沫玻璃磚襯里時，泡沫玻璃磚必須錯縫排列，以提高襯里層的強度。

對于立襯橫（環(huán)）向磚縫為連續(xù)縫，縱（軸）向磚縫應錯開，對于臥襯橫（環(huán)）向磚縫應錯開，縱（軸）向磚縫應為連續(xù)縫。

立面泡沫玻璃磚襯里在煙囪底部襯里完成，粘結劑初凝結后開始;襯里應由下向上襯砌。

結合層和磚縫的粘結劑應飽滿密實，泡沫玻璃磚應防止滑移。

當襯里泡沫玻璃磚時，應在粘結劑初凝前，將縫填滿壓實，磚縫的表面應平整光滑。

勾縫前，磚縫應清潔、干燥。勾縫時，宜分次進行，縫應填滿密實，表面應平整光滑。

襯里表面檢查：

施工中應進行中間檢查，有可疑處，根據(jù)實際情況立即揭開5～7塊，檢查氣孔和粘結劑的飽滿程度，如不符合本規(guī)范要求時，可再揭開15塊以上，仍不合格，則全部拆除返工。

用5～10倍的放大鏡檢查結合層的質量，結合層不得有氣孔和裂紋現(xiàn)象;結合層和磚縫內(nèi)的粘結劑應飽滿密實，固化完全，粘接牢固，泡沫玻璃磚和基層間無脫層。

六、特殊重要部位防腐處理

1、煙囪頂部防腐處理

因煙囪頂部為防腐較薄弱的部位同時也為避免氣候的影響，頂部受外部環(huán)境溫度影響較大，且易結露，這部分腐蝕比較嚴重，因此對頂部鑄鐵蓋板壓板進行機械結合人工除銹，達到St3級，采用耐高溫乙烯基樹脂玻璃鋼進行防腐。在頂部滿焊防雨板（做FRP防腐前進行焊接），寬度60mm，打磨處理后進行防腐。或更換為316L不銹鋼蓋板

2積灰平臺防腐

煙囪底部積灰平臺：用厚度為50mm的玻璃磚進行粘貼，對積灰平臺與內(nèi)壁、積灰平臺與隔煙墻等連接部位、積灰平臺起坡處先用耐酸膠泥做平滑過渡，然后增設三層耐高溫乙烯基樹脂玻璃鋼，翻邊高度為1米，并在積灰平臺做三層乙烯基樹脂玻璃鋼，然后用耐酸膠泥在積灰平臺水平部位找坡襯泡沫玻璃磚，積灰平臺在泡沫玻璃磚表面再噴涂耐酸膠泥1mm厚，以便酸液順利排放到專設的排液口，排到脫硫系統(tǒng)的廢液池中。在積灰平臺的水平部位絕對不允許有酸液積聚。保持順利排放。

3牛腿部位防腐處理

對分段接縫處（牛腿部位）：將原牛腿部位砂漿材料斜坡用鏨子打掉，伸縮縫處填充硅橡膠，再用耐酸膠泥抹坡，在伸縮縫處做耐高溫乙烯基樹脂玻璃鋼加強，長度約2米。最后將泡沫玻璃磚加工成異型，粘貼于坡上，以上壓下為原則，以便酸液沿煙囪壁下排順暢。

4煙囪與煙道連接處處理

煙囪與煙道的連接部位填充硅橡膠，設置不銹鋼膨脹螺栓預埋件，襯泡沫玻璃磚，然后安裝2㎜鈦板，寬度1000㎜，接縫兩邊各500㎜。襯鈦板之前先在泡沫玻璃磚表面刮硅橡膠確保鈦板內(nèi)填充飽滿、接縫密實。

5煙囪底部積灰平臺防腐

積灰平臺是整個煙囪防腐系統(tǒng)的難題，該部位長期處于酸液浸泡之中，國內(nèi)已完工的類似工程中此部位出現(xiàn)問題也最為常見。原有積灰平臺拆除至混凝土，清理干凈后采用澆筑混凝土找坡，積灰平臺的外側比中心高 100mm。煙囪底部積灰平臺采用混凝土做成散水坡狀，坡度約為4%，在混凝土上平鋪丁基橡膠板，用有機硅膠粘劑粘結，并翻邊至筒壁 50cm。然后鋪設一層泡沫玻璃磚，然后再平鋪一層聚四氟乙烯板，用有機硅膠粘劑粘結，并翻邊至筒壁 50cm。最后再在上面鋪設三層泡沫玻璃磚。

七、施工費用及效果

項目施工周期共45天，費用經(jīng)招標和變更結算426萬，比概算節(jié)約280萬元。在我們施工后一年，上級集團公司出臺了脫硫濕煙囪防腐管理辦法，才明確使用進口泡沫玻璃磚的方案及相關管理細則。我們在每年停工時用360°攝像系統(tǒng)對煙囪筒體內(nèi)部進行全面檢查，在運行3年后，未發(fā)生任何滲漏和其他異常情況，說明我們在最初的方案是正確的施工過程管理是可靠有效的。在第四年停工檢修期間，對煙囪底部積灰平臺清理檢查，因外委民工在清理鏟除時將底部防滲漏層破壞，造成煙囪底部局部滲漏，經(jīng)19年短停檢修，對底部重新做防滲漏處理，滲漏現(xiàn)象消除，對濕煙囪的管理必須加強管理和運行監(jiān)控。