火電廠濕法脫硫煙囪泡沫?；沾纱u防腐局部維修研究

李 強，張建國，孫薊光

(河北國華定洲發(fā)電有限責任公司，河北 定州 073000)

0 引言

2009年,調(diào)研了國內(nèi)77根國產(chǎn)泡沫玻璃磚和泡沫?；沾纱u煙囪，發(fā)現(xiàn)70%存在防腐損壞問題，有些在運行不到一年的時間內(nèi)就出現(xiàn)漏點，存在較大安全隱患。經(jīng)過到國內(nèi)采用同類型煙囪防腐的電廠進行實地考查調(diào)研，發(fā)現(xiàn)南京、上海、浙江寧波、江蘇太倉和黑龍江雙鴨山某電廠均對國產(chǎn)泡沫?；沾纱u防腐進行了局部或整體維修。本文以河北某電廠作為實際案例，分析了國產(chǎn)泡沫玻化陶瓷磚防腐存在的問題，對比了不同防腐材料之間的差異，最終選擇了近高德防腐內(nèi)襯技術。重點對火電廠濕法脫硫煙囪泡沫玻化陶瓷磚防腐局部維修方案進行研究，以對同類機組煙囪防腐維修提供一些實際經(jīng)驗，起到一定借鑒的作用。

1 研究內(nèi)容及研究方法

主要研究國產(chǎn)泡沫?；沾纱u防腐存在的問題、局部維修時新舊材料之間的細節(jié)處理。研究方法采用委托有質資的試驗室對防腐材料進行檢驗，通過理論計算分析煙氣流速、壓力的變化。

2 實例計算

2.1 工程概況

河北某電廠2臺600MW機組，采用濕法脫硫工藝，不設煙氣旁路和GGH，設計為鋼內(nèi)筒套筒式煙囪。2臺機組合用1個煙囪鋼內(nèi)筒，選用國產(chǎn)泡沫?；沾纱u內(nèi)襯防腐，2009年9月份投入使用。

2010年9月下旬進入煙道發(fā)現(xiàn)部分泡沫?；沾纱u外側有反銹，鏟除檢查發(fā)現(xiàn)部分鋼板已經(jīng)有腐蝕現(xiàn)象。2010年12月初發(fā)現(xiàn)接口煙道局部出現(xiàn)腐蝕，煙囪上部鋼板也有一定腐蝕，腐蝕坑沒有大面積成片出現(xiàn)。2011年初利用機組大修的機會，對煙囪73m以上部分腐蝕情況檢查和局部維修。

2.2 泡沫?；沾纱u防腐存在的問題

檢查發(fā)現(xiàn)煙囪鋼內(nèi)筒局部出現(xiàn)了14個腐蝕穿孔，最大的穿孔尺寸約20×50mm，位于154m標高處。由于沒有大面積出現(xiàn)較深腐蝕坑，穿孔數(shù)量較少且尺寸較小，經(jīng)電力設計院設計人員核算后，截面損失不超過5%,確認不影響結構安全，可以直接開始煙囪防腐維修，不需對鋼內(nèi)筒進行加固[1]。

檢查鋼板腐蝕較分布情況見圖1。

圖1 鋼內(nèi)筒腐蝕嚴重部位分布

2.3 賓高德防腐內(nèi)襯技術

賓高德系統(tǒng)耐高溫，耐酸性好，隔熱性能優(yōu)良，不需再做保溫，膠黏劑附著力大性能穩(wěn)定，彈性良好，施工工期短，適合于火力發(fā)電廠濕法脫硫煙囪泡沫玻化陶瓷磚防腐局部維修。最早于2005年應用于江蘇某電廠，投用以來經(jīng)過多次檢查使用情況良好且未進行過維修維護，賓高德防腐內(nèi)襯須對施工過程跟蹤管理，保證施工質量，但賓高德材料價格較高。賓高德泡沫玻璃磚防腐系統(tǒng)，包括底漆層，防銹及高強粘接力；3mm厚度的膠粘劑層，形成連續(xù)整體的防腐層；38mm厚度的賓高德磚，保護磚背膠黏劑形成的防腐層。

具體工序包括煙囪標高73m以上原防腐磚的拆除，基體的處理(噴砂至Sa2.5等級)、底層涂料的涂裝、泡沫玻璃磚的貼襯。冬季施工根據(jù)計劃采取加熱措施確保了施工時基底溫度始終高于10℃，有效保障了施工工作的順利進行。

2.4 局部維修時新舊材料之間的細節(jié)設計

煙囪鋼內(nèi)筒腐蝕坑和穿孔部位，采取用賓高德膠粘劑補平的細部工藝(見圖2)。73m標高處賓高德與泡沫?；沾纱u防腐接口處理時，賓高德磚較原有防腐層厚度稍薄，分界線處再多粘一層賓高德磚，將該防腐磚角線打磨成45℃坡口過渡，然后采用賓高德膠黏劑覆蓋分界線，寬度為0.7m。

3 對比分析

3.1 賓高德與泡沫?；沾纱u的主要區(qū)別

國產(chǎn)磚膠是玻化陶瓷磚和硅橡膠，賓高德系統(tǒng)是泡沫玻璃磚和聚氨酯瀝青。兩者磚的吸水率、保溫系數(shù)、膠的粘結力、和易性等指標差別較大。賓高德磚在強度方面的指標低于國產(chǎn)材料，但賓高德系統(tǒng)某些關鍵指標卻比國產(chǎn)材料較好，比如磚的體積密度和導熱系數(shù)較小，粘結劑常溫、耐熱和耐酸時的拉斷伸長率較大，基層處理劑的附著力較大等。

泡沫?；沾纱u防腐是對賓高德防腐的簡單模仿，對賓高德防腐系統(tǒng)一些關鍵工藝的重要性認識不足，如鋼板除銹等級、環(huán)境溫度、施工工法、粘結劑攪拌時間和厚度等[2]。

3.2 分析截面變化對煙氣流速和壓力的影響

通過理論計算[3]，分析煙囪直筒段73m標高處截面縮小部位煙氣流速、壓力等數(shù)據(jù)的變化情況。煙囪直筒段截面示意見圖3。吸收塔出口煙溫額定值為50℃，2臺機組煙氣量額定值為4000km3/h，機組滿負荷時煙囪入口凈煙氣壓力為108Pa。經(jīng)過脫硫和脫硝后實際排入大氣的煙氣中SO2的密度為不大于90mg/m3，NOx濃度不大于300mg/m3，含塵量水大于20mg/m3。

圖3 煙囪直筒段截面縮小部位示意

3.2.1 對煙氣流速影響分析

經(jīng)計算煙囪位置1和位置2處的面積分別為：

A1= 63.585m2；A2= 63.134m2

位置1和位置2處的煙氣流速分別為：

v1= 17.474m/s；v2=17.599m/s

煙囪直筒段截面縮小部位的煙氣流速僅增大0.125m/s，可以忽略煙氣流速對流量的影響。

3.2.2 對煙氣抽力影響分析

由于煙氣中的粘性影響微小，其內(nèi)摩擦在直筒段忽略不計。在低速(小于50m/s)氣流中，壓強變化不大時，可以忽略可壓縮性的影響，直筒段煙氣流速遠小于50m/s，故假設煙氣為不可壓縮流體。

煙氣溫度約50℃，高于室外大氣溫度，煙氣向上流動的原動力中濕空氣(或濕空氣與煙氣的混和物)產(chǎn)生的熱浮力(也稱抽力)，熱浮力克服流動阻力而使氣體向上流動。

選用理想流體伯努利方程公式對煙囪直筒段斷面變化對流速、煙氣壓力情況進行分析：

式中：Z為斷面中心距離基準面的垂直高度，m；ρ為煙氣絕對壓力，Pa；ρ為煙氣的密度，kg/m3；g為重力加速度，m/s2。

煙氣密度無固定數(shù)值，可以根據(jù)空氣密度和煙氣中主要成分的密度進行計算。

空氣的密度大小與氣溫、海拔等因素有關，海拔越高密度越低，一般采用的空氣密度是指在0℃、絕對標準指標下，密度為1.293kg/m3。

(1)煙囪直筒段截面縮小部位煙氣局部壓差

如圖3所示，ΔZ=Z2-Z1=0.2m，A1、A2處的煙氣壓力分別為P2、P1，取ΔP=P2-P1，代入伯努利方程公式可得：

ΔP=-4.696Pa

(2)煙囪直筒段截面縮小處至出口煙氣壓差

如圖3所示，煙囪直筒段截面縮小部位以上至煙囪出口的垂直高度為240-73=167m，取ΔZ出=167m，取ΔP出=P出-P1，代入伯努利方程公式可以計算得：

ΔP出=-1862.753Pa

由此可見煙囪直筒段截面縮小部位煙氣壓力降低了4.696Pa，而煙囪出口壓降為1862.753Pa，可以忽略截面縮小部位對煙囪抽力的影響。

4 結語

泡沫?；沾纱u防腐施工工藝不成熟，對鋼板除銹等級、環(huán)境溫度、施工工法、粘結劑攪拌時間和厚度等重要性認識不足；在磚的體積密度和導熱系數(shù)、粘結劑的拉斷伸長率、基層處理劑的附著力等方面，泡沫?；沾纱u防腐材料不如賓高德防腐材料。賓高德防腐有完善的管理體系和成熟的施工工藝和作業(yè)流程，在國內(nèi)外有眾多的成功案例。選用賓高德防腐系統(tǒng)對火電廠濕法脫硫煙囪泡沫?；沾纱u防腐局部維修是可行的。本研究對于原煙囪采用國產(chǎn)發(fā)泡磚進行煙囪防腐、現(xiàn)擬采用賓高德內(nèi)襯系統(tǒng)進行改造的電廠具有一定的借鑒意義。

[1]GB50051-2002，煙囪設計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,2003.

[2]朱小文.老機組實施煙氣脫硫的煙囪防腐施[J].電力環(huán)境保護,2006,2(3):57-58.

[3]陳卓如.工程流體力學[M].北京:高等教育出版社,1992.