磚基煙囪內(nèi)壁防腐蝕材料的選用及工藝

宮玉柱，孫傳慶，賈萬銅 張富鑫

（華能曲阜電廠，山東 曲阜 273100）

0 引言

曲阜圣城熱電有限公司2×225MW機組煙氣脫硫1號機組采用循環(huán)硫化床半干法工藝脫硫，2號機組脫硫裝置采用SDA工藝（旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法）脫硫。在煤種適應(yīng)性、運行經(jīng)濟性、安全穩(wěn)定性等幾個方面不能適應(yīng)機組的生產(chǎn)要求。為確保機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，節(jié)約運行成本、降低能耗，滿足環(huán)保部門SO2排放濃度和總量控制日益嚴(yán)格的要求，煙氣脫硫技改工程采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫后的濕煙氣直接進(jìn)入煙囟排放，1號、2號機組共用一座鋼筋混凝土煙囪。

1 工程概況

1.1 煙囪參數(shù)

總高度：210 m

煙囪出口處筒內(nèi)壁直徑：6500 mm

煙囪壁從內(nèi)到外結(jié)構(gòu)：耐火磚、憎水性水玻璃膨脹珍珠巖板、鋼筋混凝土

耐火磚砌筑材料：耐酸膠泥

耐火磚厚度：標(biāo)高90m以下厚230mm，標(biāo)高90m以上厚120 mm。

憎水性水玻璃膨脹珍珠巖板厚度：標(biāo)高60 m以下厚140 mm，標(biāo)高60 m以上厚100 mm。

1.2 脫硫煙氣工況

進(jìn)入脫硫島的煙氣條件（FGD入口）如表1所示。

表1 進(jìn)入脫硫島的煙氣條件

鍋爐B－MCR工況煙氣中污染物成分（進(jìn)入脫硫島）：

煙塵質(zhì)量濃度：100 mg／Nm3

冷凝酸液量：7120 kg／h

1.3 煙囪運行工況

煙氣脫硫裝置為石灰石—石膏濕法工藝，采用無煙氣加熱裝置（GGH）的方案，脫硫后的煙氣直接進(jìn)入煙囪排放，煙氣溫度約50℃左右，煙氣腐蝕等級為強腐蝕性，煙氣腐蝕的類型包括硫酸、氯酸、鹽酸、硝酸、氯化氫等［6］。脫硫系統(tǒng)設(shè)置有旁路擋板，當(dāng)脫硫島發(fā)生故障時鍋爐排出的高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入防腐改造后的煙囪排放，正常運行時進(jìn)入脫硫島的煙氣溫度138℃左右，最高溫度達(dá)180℃。兩臺機組共用一座煙囪，進(jìn)入煙囪的煙氣有干煙氣、濕煙氣、干濕混合煙氣。

2 防腐改造方案及實施

2.1 濕煙囪腐蝕原因

濕法脫硫?qū)煔庵械腟O3脫除效率很低，不設(shè)GGH的脫硫排煙溫度約在45～50℃，飽和濕度很大，冷凝結(jié)露液體的pH值約在1.0～2.5之間（實測），此時的酸液對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性很強［2］，另外，煙囪還存在干濕交替、高低溫交替運行產(chǎn)生的交變熱應(yīng)力，這些因素對煙囪防腐材料影響很大［3］。濕煙囪運行工況較為復(fù)雜，暴露出的腐蝕問題已經(jīng)到了非常嚴(yán)重的地步［4］，選擇合適、耐用的防腐改造方案迫在眉睫。

2.2 防腐改造方案論證

為徹底解決煙囪的腐蝕、滲漏問題，電廠召開了“煙囪防腐專題研討會”，邀請了行業(yè)內(nèi)知名專家到會，聽取并論證了GDAPC雜化聚合結(jié)構(gòu)層、賓高德泡沫玻璃磚、OM涂料、玻璃鋼板拼裝等多項防腐方案。還對國內(nèi)、外行業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行介紹，會議認(rèn)為鈦鋼板、整體玻璃鋼等防腐效果良好，但不適合舊煙囪的防腐改造，舊煙囪防腐改造方案比較見表2［2］。

經(jīng)過會議討論，認(rèn)為泡沫玻璃磚、OM涂料、玻璃鋼板拼裝等方案均存在工藝控制及施工監(jiān)督困難、質(zhì)量難以保證的情況，不太適合舊煙囪防腐改造 。GDAPC雜化聚合結(jié)構(gòu)層采用特殊雜化聚合物和纖維混合噴涂而成，其材料外觀與玻璃鋼類似，防腐性能較好，比較適合舊煙囪防腐改造實際情況。

表2 舊煙囪防腐改造候選方案

GDAPC與煙囪磚基體的粘結(jié)性能、線性膨脹系數(shù)、耐磨性、耐溫性、耐高低溫交變、干濕交變等性能和指標(biāo)應(yīng)作為主要考慮因素［5］。GDAPC雜化聚合結(jié)構(gòu)材料是近年來出現(xiàn)的新型防腐材料，通過實驗室性能測試和模擬現(xiàn)場工況試驗，它完全符合脫硫濕煙囪防腐工藝選擇原則［1］，滿足濕煙囪復(fù)雜工況需要。

2.3 實施效果

2011年9月，電廠決定使用GDAPC防腐材料對煙囪進(jìn)行防腐改造，GDAPC防腐煙囪投運半年后，停爐檢查煙囪防腐使用情況，GDAPC防腐層表面干凈、光滑，無開裂、空鼓或破損現(xiàn)象，防腐層表面光亮如新?；敬_認(rèn)了GDAPC防腐材料的耐腐蝕、力學(xué)性、粘結(jié)力、耐溫度變化等性能，完全可以滿足濕煙囪復(fù)雜工況防腐需要。

3 GDPAC防腐蝕施工工藝

3.1 基體噴砂清灰

工程基層清理采用13 m3空壓機進(jìn)行施工，施工氣壓0.5～0.7 MPa，噴砂采用石英砂。磚基體噴砂清理以徹底清除基層表面各類污染物、附著物為目的。噴砂之后基層表面不得殘留任何污染物、油脂、脫層等疏松物。噴砂過程中由班組長進(jìn)行監(jiān)督檢查，噴砂過程中噴槍移動速度均勻一致，避免部分區(qū)域噴砂嚴(yán)重，造成磚體表面凸凹不平，影響后期施工質(zhì)量。

每一區(qū)域噴砂完畢，采用自制鋼鏟對基層表面膠泥附著物、凸出磚體殘留物進(jìn)行徹底鏟除。磚基體表面不得殘留任何高處基體附著物。

煙囪內(nèi)襯防腐層噴砂完畢，流掛處理完畢后對整體內(nèi)壁采用壓縮空氣進(jìn)行徹底清灰處理。將煙囪內(nèi)襯表面灰塵進(jìn)行一次全面清掃。

在進(jìn)行下道工序底涂施工前還要用大功率吸塵器進(jìn)行清理，以去除磚縫隙中的二次污染的灰塵，保證底涂與基體有機結(jié)合。

3.2 底涂施工

GDAPC雜化聚合材料采用雜噴設(shè)備進(jìn)行施工。底涂層是GDAPC雜化聚合物材料防腐層中與煙囪基層基體粘接層，干膜厚度為0.1～0.2 mm，噴涂時操作人員根據(jù)環(huán)境溫度、涂料的黏度適時調(diào)整噴涂速度，確保底涂層完全覆蓋磚基體，避免產(chǎn)生流墜，遺漏等現(xiàn)象。

材料說明：

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:25

熟化時間：常溫，10 min

適用期：1 h（25℃）

表干時間：4 h（25℃）

實干時間：24 h（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃。

施工方式：雜噴施工

施工配料：材料配制應(yīng)在離施工現(xiàn)場不遠(yuǎn)處，有防雨、防塵措施；配料前檢查料桶、攪拌器是否潔凈，應(yīng)無固化的料塊料渣及水分；材料配制應(yīng)由專人稱量、攪拌、清理完料桶內(nèi)的殘留物；按配比稱量出底層材料主劑A，再按配比精確稱量出固化劑B加入料桶內(nèi)，攪拌3～5 min即可取出進(jìn)行施工；必須以一低速攪拌機均勻攪拌，以防大量氣泡產(chǎn)生；每次配料量可根據(jù)施工速度適時調(diào)整，一次攪拌用量應(yīng)控制在規(guī)定的時間內(nèi)用完，避免噴涂不及時材料固化，如果超過適用期材料固化將無法進(jìn)行施工作業(yè)。

涂覆方法：高壓無氣噴涂。

環(huán)境要求：施工時內(nèi)襯內(nèi)表面含水率≤6%（含水率測試儀），空氣的相對濕度保持在85%以下（濕度計），要求的基體溫度至少為10℃（紅外溫度計），表面的溫度或工作區(qū)域空氣的溫度低于10℃，采取加熱設(shè)施進(jìn)行施工。

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：無流墜、噴涂均勻，無遺漏。

底涂施工后如圖1所示。

圖1 底涂施工完畢

3.3 基層修補

內(nèi)襯磚基體勾縫修復(fù)采用GDAPC專用膠泥進(jìn)行施工。內(nèi)襯磚表面凹陷超過5 mm的凹坑、磚縫不飽滿的部位，采用酚醛環(huán)氧樹脂與石英粉拌制的膠泥進(jìn)行修補平整。修補完畢之后，相鄰兩塊內(nèi)筒磚之間的錯縫不平整度不得超過3 mm，超過此尺寸的錯縫，必須修補平整或者修補成為R20以上的圓弧過渡。基層修補圖后如圖2所示。

圖2 基層修補

3.4 GDAPC雜化結(jié)構(gòu)層施工

在磚基體勾縫處理完畢即可進(jìn)行GDAPC雜化聚合結(jié)構(gòu)層的雜噴施工。噴涂要求噴涂厚度均勻、無流墜、無遺漏，并確保噴涂厚度，滿足技術(shù)規(guī)范書要求。噴槍操作員噴涂同時壓輥人員必須同時進(jìn)行壓輥作業(yè)，避免由于滾壓不及時材料固化致使雜化層內(nèi)形成氣泡、孔洞、針眼。壓輥人員必須沿噴涂起點位置依次對雜化結(jié)構(gòu)層進(jìn)行全面輥壓，不得遺漏任何部位。雜噴過程使用濕膜測厚儀實測濕狀態(tài)下厚度，與現(xiàn)場濕干膜對比試驗結(jié)果進(jìn)行對比，從而控制雜化材料噴涂厚度。施工環(huán)境要求同底涂施工。

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:25

熟化時間：常溫，10 min

適用期：1 h（25℃）

表干時間：2h（25℃）

養(yǎng)護(hù)時間：4天（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃

施工方式：雜噴施工

施工配料方法：同底涂施工

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：無流墜、無氣泡、無針眼、厚度均勻符合技術(shù)規(guī)范書要求，無遺漏，滾壓密實［5］。

雜化層如圖3。

圖3 雜化層

3.5 面涂施工

噴涂標(biāo)準(zhǔn)厚度應(yīng)在500 μm左右，耐磨面層采用GDAPC－04BN耐磨面層，施工時嚴(yán)格按使用說明書執(zhí)行。施工環(huán)境要求同雜化施工。

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:19

熟化時間：常溫，10 min

適 用 期：1 h（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃。

施工方式：雜噴施工

表干時間：4 h（25℃）

實干時間：24 h（25℃）

質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：無漏白、無扎刺、無空鼓、無浸潤不良、色澤均勻一致。

面層如圖4。

圖4 面層圖

4 結(jié)語

煙囪磚內(nèi)筒整體內(nèi)襯GDAPC雜化聚合結(jié)構(gòu)層的防腐系統(tǒng)在磚內(nèi)筒上形成了完全包裹筒壁整體的、牢固的、耐腐蝕、耐老化的防腐層，是解決濕法脫硫機組煙囪防腐問題的成熟方案。煙囪投入運行1年后，經(jīng)查驗，涂層完好。

［1］宋景陽，龍輝.排放濕煙氣煙囪的鋼內(nèi)筒設(shè)計探討［J］.中國電力，2006，39（2）：92－94.

［2］白學(xué)利，鄭曉永.濕法脫硫煙囪腐蝕現(xiàn)狀及防腐方案的選擇［J］.熱力發(fā)電，2011，40（2）：84－87.

［3］中國大唐集團(tuán)科技工程有限公司.火電廠脫硫煙囪防腐技術(shù)［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［4］中國電力工程顧問集團(tuán)公司.火力發(fā)電廠脫硫煙囪防腐技術(shù)研討會會議紀(jì)要［C］.上海：2009.

［5］王震宇.APC雜化聚合結(jié)構(gòu)材料的引進(jìn)與創(chuàng)新應(yīng)用研究［C］.火力發(fā)電廠煙囪脫硫煙囪防腐技術(shù)研討會，2009.

［6］康天明.電站鍋爐煙囪檢測方法與維修技術(shù)探討［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2010，36（4）：46－47.