某火電廠脫硫造成煙囪筒壁腐蝕滲漏的研究

文/葛茂琳 武大巨成結(jié)構(gòu)股份有限公司 湖北 武漢 430223

某火電廠脫硫造成煙囪筒壁腐蝕滲漏的研究

文/葛茂琳 武大巨成結(jié)構(gòu)股份有限公司 湖北 武漢 430223

近年來，隨著國家對火電發(fā)電廠排放標準的提高，各電廠對排放系統(tǒng)都陸續(xù)上了脫硫脫硝裝置，煙氣溫度一下由150度變?yōu)?0度，對煙囪筒壁形成巨大的壓力，造成混凝土筒壁迅速被腐蝕，本文就是對某電廠煙囪脫硫后實際混凝土缺陷進行分析，并對如何治理提出了一些建議。

火電廠煙囪；脫硫；混凝土缺陷；分析；治理建議

1 工程概況

熱電公司二期煙囪為單筒式鋼筋混凝土煙囪，2001年竣工并正式投產(chǎn)使用。煙囪總高度210m，出口內(nèi)直徑7m。。煙囪筒壁為C30；內(nèi)襯：13.5米-50米和175米-210米砌筑選用耐酸磚以及CL耐酸膠泥，50米-175米砌筑選用紅磚（MU10）以及CL耐酸砂漿；隔熱層選用干重度為0.15t/m3玄武巖棉，導熱系數(shù)為0.04-0.00016t kcal/（m?h? ℃）。

某電廠1、2#機組煙囪采用濕法脫硫系統(tǒng)，未設(shè)置GGH煙氣加熱系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)為一爐一塔，使用增壓引風機將鍋爐煙氣推入脫硫吸收塔，經(jīng)過石灰石-石膏濕法脫硫工藝后，煙氣經(jīng)由水平煙道進入煙囪排煙內(nèi)筒。脫硫系統(tǒng)未設(shè)GGH系統(tǒng)，煙氣進入煙囪內(nèi)筒時呈低溫高濕狀態(tài)。

2 檢測結(jié)果

1）筒壁（內(nèi)壁、外壁）部分標高位置局部區(qū)域有大范圍空洞、酥堿現(xiàn)象，混凝土松散、不密實，骨料與水泥砂漿的粘聚性差，水泥砂漿呈粉末狀脫落。該損失區(qū)域一般在相同標高位置呈環(huán)形分布。出現(xiàn)此類缺陷可能是內(nèi)襯和防腐層出現(xiàn)破損、疏松，濕煙氣和酸性液體透過防腐層和內(nèi)襯進入隔熱層，進一步腐蝕煙囪筒壁混凝土內(nèi)壁，隨著腐蝕時間增加以及內(nèi)壁存在薄弱環(huán)節(jié)（如混凝土表面麻面、裂縫和不密實等）從而腐蝕穿透筒壁，混凝土被腐蝕后材料性能下降，且內(nèi)部鋼筋容易發(fā)生銹蝕，在腐蝕、鋼筋銹脹和反復凍融等多種因素作用下導致外壁混凝土保護層起鼓，嚴重部位保護層脫落，鋼筋銹蝕外露。

2）混凝土強度檢測顯示煙囪筒壁標高72.5m～150.0m區(qū)段（外觀完好區(qū)域）混凝土強度推定值為31.4MPa，滿足原設(shè)計混凝土強度等級C30的要求。煙囪筒壁標高0.0m～72.5m區(qū)段（外觀完好區(qū)域）混凝土強度推定值為33.9MPa，滿足原設(shè)計混凝土強度等級C30的要求。煙囪筒壁有明顯酥堿、空洞的區(qū)域，混凝土松散、粘聚性差，局部穿孔、滲漏，該類區(qū)域筒壁混凝土強度明顯低于原設(shè)計強度。

3）筒壁環(huán)向鋼筋設(shè)計保護層厚度為30mm。煙囪筒身外壁各抽檢區(qū)域混凝土碳化深度在7.5mm～18.0mm之間，筒身內(nèi)壁各抽檢區(qū)域混凝土碳化深度在8.5mm～21.5mm之間，均小于筒壁環(huán)向鋼筋保護層厚度，筒壁大部分區(qū)域鋼筋暫不會因混凝土碳化失去對鋼筋的保護作用而引起內(nèi)部鋼筋的銹蝕。

4）結(jié)構(gòu)變形檢測結(jié)果采用電子經(jīng)緯儀測量煙囪傾斜，其原理和方法如下：

根據(jù)JGJ 8-97《建筑變形測量規(guī)范》、GB50026-93《工程測量規(guī)范》的要求，選擇兩個相互垂直的方向建立坐標系，分別測出這兩個方向煙囪頂部相對底部的傾斜值，然后將兩個方向的傾斜值幾何迭加，即得煙囪的絕對傾斜值、傾斜方向和傾斜率。先將經(jīng)緯儀架設(shè)在煙囪正西方向，采用半水平角法找出煙囪底部南側(cè)中線并做好標記，然后采用同樣的方法找出在煙囪頂部西側(cè)中線，沿頂部南側(cè)中線位置用經(jīng)緯儀向下掃鉛垂線，測量鉛垂線距離底部南側(cè)中線的距離即為嚴重南北向偏移△A，同樣方法測量煙囪東西向偏移△B，煙囪的絕對傾斜值為=，方向角=arctan△A/△B，傾斜率=△/H*1000‰。

煙囪的絕對傾斜值16.13mm，東偏北13.9度，傾斜率為0.132‰＜2‰。

5）實測筒身內(nèi)壁環(huán)向、豎向鋼筋的平均間距與設(shè)計值基本一致，筒身外壁豎向鋼筋、標高0.0m～122.5m區(qū)段環(huán)向鋼筋的平均間距與設(shè)計值基本一致，間距偏差滿足《煙囪工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50078-2008）的要求；筒身外壁標高122.5m～150m區(qū)段環(huán)向鋼筋的平均間距與設(shè)計值有一定差別，最大偏差約30mm，略大于規(guī)范中±20mm的限值要求。尤其是0米～120米間鋼筋間距相差較大，且筒外壁環(huán)向鋼筋加密區(qū)配筋嚴重不足。

3 腐蝕原因分析

煙囪內(nèi)壁標高102.5m～150m范圍內(nèi)混凝土均有不同程度的酸性腐蝕現(xiàn)象，各區(qū)段混凝土平均腐蝕深度在7.0mm～23.0mm之間。其中標高122.5m～150m區(qū)段筒壁腐蝕主要表現(xiàn)為局部區(qū)域混凝土表面酥堿、水泥砂漿脫落流失、骨料外露損壞，腐蝕區(qū)域面積約占區(qū)段表面積的30%～100%；標高102.5m～122.5m區(qū)段筒壁腐蝕主要表現(xiàn)為混凝土表面麻面、水泥砂漿流失、骨料外露，腐蝕區(qū)域面積約占區(qū)段表面積的5%～10%。

對滲漏處溶出物進行X-射線衍射試驗，分析結(jié)果顯示溶出物主要成分為二水石膏（CaSO4?2H2O）、單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm）和鈣礬石（AFt）。一部分石膏是脫硫后的副產(chǎn)物，另一部分是由煙氣中的SO2、SO3與混凝土中一系列的中性化和酸化反應(yīng)生成，其中二水石膏、鈣礬石形成過程中都伴隨不同程度的體積膨脹，會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，引起混凝土膨脹開裂、酥化和降低強度等，同時使裂縫附近鋼筋失去原有堿性保護，造成鋼筋銹蝕。

4 對煙囪腐蝕的思考及建議

通過對某電廠的煙囪檢測報告進行分析以及對實際腐蝕情況的判斷，我建議在煙囪防腐改造過程中應(yīng)注意以下問題：

1）對筒壁大范圍空洞、酥堿、松散、不密實、穿孔滲漏的區(qū)域，將混凝土鑿除清理后，采用細石混凝土或高強無機料進行修復。對該類區(qū)域內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生銹蝕的鋼筋進行除銹、防銹處理；對鋼筋銹蝕損傷面積較大的部位采用外粘鋼板或碳纖維布進行局部加固處理。

2）對煙囪內(nèi)壁腐蝕嚴重的區(qū)域，鑿除腐蝕層混凝土，表面外掛鋼板網(wǎng)后采用聚合物砂漿或無機灌漿材料澆筑修復。

[1]GB 50051-2002 煙囪設(shè)計規(guī)范[S］.北京：中國計劃出版社，2003.

[2]GB 50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]孫訓方，方孝淑，關(guān)來泰.材料力學[M］.第4版.北京：高等教育出版社，2002.