纖維增強樹脂類材料在煙囪防腐改造中的應(yīng)用

韓曼

（安徽電力股份有限公司淮南田家庵發(fā)電廠，安徽 淮南 232007）

某發(fā)電廠2×320MW燃煤發(fā)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(fā)現(xiàn)煙囪外表面有明顯酸液滲漏流淌痕跡，在0.00m～50.00m范圍內(nèi)筒壁外表面有三處出現(xiàn)滲漏腐蝕現(xiàn)象，煙囪與水平煙道接合面滲漏現(xiàn)象尤為明顯。改造的目的是防腐改造后保證煙囪內(nèi)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(fā)電機組的運行，工期緊張，安全風(fēng)險大，且施工難度大。

1 改造方案

改造內(nèi)容包含水平煙道改造、煙囪內(nèi)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(nèi)壁包含積灰平臺共7600㎡，新增鋼煙道900㎡。

1．1 改造前煙囪現(xiàn)狀

煙囪防腐選擇纖維增強樹脂類，首先，將煙囪內(nèi)襯及保溫層拆除，煙囪筒身的鋼筋混凝土筒壁內(nèi)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(nèi)襯緊貼布置，隔熱層和磚砌體內(nèi)襯分段由鋼筋混凝土筒壁沿環(huán)向向內(nèi)伸出的環(huán)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(nèi)襯在10.78～30m標(biāo)高范圍內(nèi)為230mm厚，30～210m標(biāo)高范圍內(nèi)為180mm厚；隔熱層厚度在10.78～30m標(biāo)高范圍內(nèi)為100mm厚，30～210m標(biāo)高范圍內(nèi)為80mm厚。分別在2012年、2014年、2018年對煙囪上部結(jié)構(gòu)進行檢測，抽檢區(qū)域筒內(nèi)壁混凝土有腐蝕現(xiàn)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(nèi)壁與內(nèi)襯之間有煙氣結(jié)露積液現(xiàn)象，積液通過筒壁孔洞向外滲漏，局部位置隔熱層有脫空現(xiàn)象，內(nèi)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(xiàn)滲漏點的原因分析：按原設(shè)計隔熱層和內(nèi)襯的導(dǎo)熱系數(shù)驗算筒壁裂縫寬度滿足規(guī)范要求，但實際現(xiàn)場檢測時發(fā)現(xiàn)筒壁多處豎向裂縫，部分裂縫已經(jīng)超過規(guī)范限值，一方面，可能是由于煙囪經(jīng)過長時間運行，其內(nèi)襯和隔熱層局部脫開、積水，導(dǎo)致材料性能降低，導(dǎo)熱系數(shù)增大，使其對混凝土筒壁的保溫、隔熱效果下降，導(dǎo)致煙囪筒外壁出現(xiàn)較多豎向裂縫；另一方面，也是由于實測筒壁外側(cè)環(huán)向鋼筋的平均間距大于設(shè)計間距，鋼筋數(shù)量偏少，且鋼筋的最大間距遠遠超過規(guī)范規(guī)定的200mm要求，使部分區(qū)域一旦開裂后裂縫寬度就顯著增大而超過規(guī)范限值，且有滲漏現(xiàn)象。拆除內(nèi)襯及保溫層后就不會出現(xiàn)積液在煙囪內(nèi)壁夾層中累積，對煙囪主體結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(jīng)過調(diào)研，很多實例顯示，鋼筋混凝土煙道與煙囪連接處均出現(xiàn)大量酸液流淌，更換為鋼煙道后，酸液經(jīng)過收集，煙囪運行過程中，在連接處基本不會存在腐蝕現(xiàn)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(fù)合層涂料，是針對非鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)煙囪防腐蝕用而開發(fā)的功能性特殊涂料，該產(chǎn)品是以耐高溫、耐腐蝕樹脂與其它功能性填料、助劑等調(diào)配而成的厚膜型復(fù)合物。該涂料與其他材料復(fù)合應(yīng)用，可以有效解決非鋼結(jié)構(gòu)煙囪的防腐蝕問題，綜合了高性能復(fù)合材料及特種涂料的優(yōu)點：具有高耐腐蝕和耐久性的特點；突出的力學(xué)性能和耐熱特性；復(fù)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(nèi)筒壁主體施工方案

內(nèi)筒壁主要是飽和濕煙氣的腐蝕及煙氣的沖刷，有一定的結(jié)露匯集液體滴流，受溫變工況應(yīng)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(nèi)襯磚拆除，內(nèi)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(nèi)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(fù)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(fù)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(yīng)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(fù)合層（第一二層用玻纖布交錯疊，后噴纖維符合復(fù)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(xiàn)場拆除隔熱層和內(nèi)襯磚后，牛腿部位混凝土砂化，鋼筋外露，此處先進行環(huán)氧砂漿找平修補，牛腿頂端是整個筒壁容易發(fā)生酸液聚集的區(qū)域，防止酸液滲漏的關(guān)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(yīng)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(nèi)襯，上下兩端壓條打釘固定，后做特種涂料+纖維復(fù)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(nèi)壁防腐改造成敗的關(guān)鍵，因考慮酸水，必須進行有組織的排水。首先，與內(nèi)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(guān)規(guī)范要求，即基面平整、不起殼、具有C20以上強度等。根據(jù)現(xiàn)場情況，先用混凝土砂漿做大于5度的排水坡，找坡砼在轉(zhuǎn)角處應(yīng)做成圓?。?。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(fù)合層，再做耐磨層。設(shè)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(tǒng)。

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(dāng)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(jié)構(gòu)壽命為煙囪結(jié)構(gòu)最薄弱環(huán)節(jié)。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(shè)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(xiàn)的裂縫，采用改性環(huán)氧樹脂類灌漿料(或其他滿足規(guī)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(huán)氧樹脂或彈性填縫材料充填，并粘貼碳纖維復(fù)合材料封閉其表面。鑿除滲漏點周圍及內(nèi)部受腐蝕的混凝土，并對鋼筋除銹處理后采用高標(biāo)號環(huán)氧砂漿修復(fù)，最后，在筒壁外側(cè)局部粘碳纖維布加固補強。對存在環(huán)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(biāo)號環(huán)氧砂漿或聚合物混凝土修復(fù)，同時，采用外粘碳纖維布的方法進行局部加固。

2 結(jié)語

采用纖維增強樹脂材料進行煙囪內(nèi)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(yōu)勢。