濕法脫硫煙囪防腐改造建議及改造實(shí)例

周業(yè)績(jī)

（山西瑞光熱電有限責(zé)任公司，山西晉中 030600）

0 引言

目前國(guó)內(nèi)火電廠煙氣脫硫的工藝很多，石灰石—石膏濕法脫硫工藝是最常用的工藝之一[1]，但在脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，煙囪的防腐仍存在不少問(wèn)題。許多電廠的脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行1～2 a內(nèi)就出現(xiàn)了煙囪防腐層脫落，甚至煙囪鋼內(nèi)筒穿孔滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了脫硫設(shè)施和機(jī)組的安全運(yùn)行[2]。由于煙氣脫硫后煙囪腐蝕的調(diào)查和研究資料都較少，經(jīng)驗(yàn)也有限，國(guó)家和電力行業(yè)關(guān)于煙囪的現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，均未對(duì)進(jìn)行脫硫處理后的煙囪防腐設(shè)計(jì)做出具體規(guī)定，只是從煙氣的腐蝕性等級(jí)對(duì)煙囪的防腐設(shè)計(jì)進(jìn)行了要求[3-7]。本文將結(jié)合實(shí)例介紹國(guó)內(nèi)電廠煙囪出現(xiàn)的腐蝕問(wèn)題和防腐改造方案，并著重介紹使用雜化結(jié)構(gòu)類的改造案例。

1 濕法脫硫煙氣腐蝕機(jī)理

濕法脫硫處理后的煙氣，水分含量高，溫度較低，含有氟化氫、氯化物和亞硫酸，但酸液濃度低。設(shè)置煙氣-煙氣再熱器時(shí)，煙溫在80℃左右，不設(shè)煙氣-煙氣再熱器時(shí)，煙溫在50℃左右。根據(jù)環(huán)境溫度的不同，當(dāng)煙氣溫度低于煙氣酸露點(diǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)，結(jié)露生成的冷凝液主要為硫酸，同時(shí)還有氟化氫和氯化物以及硝酸等。其中，煙氣冷凝物中氟化氫和氯化物的存在將提高其對(duì)煙囪的腐蝕程度。另外，煙溫降低導(dǎo)致煙氣密度增大，煙囪的自抽吸能力降低，這樣使煙囪內(nèi)壓力分布改變，造成正壓區(qū)范圍擴(kuò)大，導(dǎo)致筒壁腐蝕穿孔。對(duì)于干、濕煙氣交替運(yùn)行的煙囪，干煙氣煙溫高，煙囪自拔能力強(qiáng)，煙氣流速較高，煙囪處于負(fù)壓或者微正壓狀態(tài)運(yùn)行；濕煙氣溫度較低，煙囪自拔能力弱，煙氣流速慢，結(jié)露的酸液滲透力強(qiáng)[8]。

2 耐酸鋼板選用中存在的問(wèn)題

目前，大多數(shù)無(wú)煙氣-煙氣再熱器的濕法脫硫煙囪，設(shè)計(jì)院選型形式均為鋼內(nèi)筒，內(nèi)部防腐形式大多為泡沫玻璃磚、賓高德、防腐涂料、鈦鋼復(fù)合板、掛接鈦板等[9]，且大多數(shù)設(shè)計(jì)院都選用JNS耐酸鋼板作為鋼內(nèi)筒的材質(zhì)。JNS耐酸鋼板是采用Cu、Cr、Ti、Sb等復(fù)合微合金化技術(shù)生產(chǎn)的耐硫酸露點(diǎn)腐蝕專用鋼，由濟(jì)南鋼鐵股份有限公司于2006年研制成功。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，濟(jì)南鋼鐵股份有限公司生產(chǎn)的JNS耐酸鋼板其成分和性能與上海第三鋼鐵廠生產(chǎn)的10CrMnCuTi鋼板類似，在研制生產(chǎn)期間沒(méi)有進(jìn)行過(guò)針對(duì)電廠濕法脫硫煙囪應(yīng)用條件的相關(guān)試驗(yàn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)電廠8～12 mm厚的JNS耐酸鋼板鋼內(nèi)筒使用0.5～1 a便發(fā)生了腐蝕穿孔現(xiàn)象，腐蝕速率達(dá)8～16 mm/a。因此，JNS耐酸鋼板不能作為鋼內(nèi)筒防腐的最后一道防線，其根本起不到很好的防腐作用，使用后不但增加了前期投資，還造成了誤解，認(rèn)為耐酸鋼板可以抵御酸液的腐蝕，影響了最佳的改造時(shí)期。

3 幾種防腐方案選型分析

3.1 選用泡沫玻璃磚的改造方案

砌磚的施工工作量繁重，受人為因素的影響，監(jiān)管難度大，一旦某一塊磚的施工出現(xiàn)問(wèn)題將會(huì)慢慢發(fā)展到整體出現(xiàn)腐蝕穿孔，此方案如首次應(yīng)用會(huì)減少煙囪鋼內(nèi)筒截面積，造成煙氣流速提高、石膏雨形成量增大、煙囪整體承重增加，且施工工藝難度較大。多數(shù)使用泡沫玻璃磚出現(xiàn)腐蝕的煙囪都不再選用此方案。

3.2 選用賓高德內(nèi)襯方案

美國(guó)賓高德防腐系統(tǒng)，采用賓高德系統(tǒng)底漆、賓高德系統(tǒng)膠黏劑、賓高德88號(hào)泡沫玻璃磚，這些材料均從美國(guó)海運(yùn)進(jìn)口，現(xiàn)場(chǎng)外籍監(jiān)理全程指導(dǎo)。目前賓高德內(nèi)襯方案在改造煙囪上尚無(wú)應(yīng)用案例，如首次應(yīng)用需要考慮煙囪通流面積減少、石膏雨形成量增加、對(duì)周圍環(huán)境的污染及對(duì)煙囪承載量的影響。賓高德內(nèi)襯方案對(duì)使用國(guó)產(chǎn)泡沫磚的煙囪進(jìn)行改造會(huì)有一定的效果。

3.3 選用雜化聚合結(jié)構(gòu)方案

國(guó)內(nèi)雜化聚合結(jié)構(gòu)是吸取美國(guó)聚合結(jié)構(gòu)層材料技術(shù)研發(fā)的一種雜化聚合結(jié)構(gòu)層技術(shù)。目前，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用此種防腐方式進(jìn)行改造的煙囪已有多個(gè)，改造后運(yùn)行情況良好。

3.4 選用鈦鋼復(fù)合板方案

國(guó)內(nèi)在煙囪改造中選用此方案的發(fā)電廠不多，此方案受現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、原鋼內(nèi)筒的拆除、工程造價(jià)、施工難度的影響比較大，目前只有鄂州發(fā)電廠、渭河發(fā)電廠改造中選用了此方案，改造后運(yùn)行情況良好。

3.5 選用重防腐涂料的方案

選用薩維真、玻璃鱗片、OM涂料、重防腐涂料進(jìn)行改造的方案很少，使用這些材料的新建煙囪大多出現(xiàn)了腐蝕穿孔問(wèn)題，與其聯(lián)合體施工方式和施工質(zhì)量有很大的關(guān)系，因此不建議改造煙囪使用此類方案。

4 改造案例

某電廠一期工程煙囪鋼內(nèi)筒防腐改造項(xiàng)目為2臺(tái)爐合用1個(gè)套筒煙囪，鋼內(nèi)筒直徑6.5 m（凈空），高205 m，標(biāo)高 0～65 m為自立式，標(biāo)高 65 m以上為懸吊式，標(biāo)高135 m、197.5 m處設(shè)置2層懸吊平臺(tái)，標(biāo)高138.4 m、68.4 m處設(shè)置2套膨脹節(jié)，鋼內(nèi)筒外設(shè)保溫層。

鋼內(nèi)筒使用JNS耐酸鋼+HF83—RHF重防腐涂料的防腐系統(tǒng)，機(jī)組投產(chǎn)后1 a即發(fā)現(xiàn)有防腐層吹出煙囪，煙囪筒壁及底部漏酸嚴(yán)重，多處筒壁都腐蝕殆盡。

4.1 防腐改造方案

經(jīng)過(guò)各類方案對(duì)比、分析及到相關(guān)單位調(diào)研后，決定將鋼內(nèi)筒修復(fù)后采用雜化聚合結(jié)構(gòu)層防腐材料，此防腐材料由底涂層、雜化層、面涂層組成，煙囪標(biāo)高20 m以下部分的防腐層總厚度為3.0 mm，20 m以上部分的防腐層總厚度為2.5 mm。

4.2 施工工序

鋼內(nèi)筒修復(fù)前進(jìn)行一次噴砂，查找腐蝕點(diǎn)，挖補(bǔ)修復(fù)后進(jìn)行二次噴砂。防腐施工采用分段施工方法，標(biāo)高0～65 m為第一個(gè)防腐段，標(biāo)高65～135 m為第二個(gè)防腐段，標(biāo)高135～205 m為第三個(gè)防腐段。每個(gè)防腐段底涂層、雜化層、面涂層整體一次做成成品。每道工序施工之前采用工業(yè)吸塵器對(duì)作業(yè)范圍進(jìn)行全面吸塵處理，清除表面浮灰等雜質(zhì)。

4.3 具體實(shí)施

2013年2月21日，施工單位開(kāi)始第一次噴砂，除去原重防腐層材料，發(fā)現(xiàn)標(biāo)高171 m和190 m南側(cè)附近內(nèi)筒鋼板腐蝕非常嚴(yán)重，筒身2/3的面積出現(xiàn)腐蝕。為防止噴砂期間筒身變形，對(duì)筒身薄弱處用10號(hào)槽鋼進(jìn)行加固處理。3月6日，筒身內(nèi)部至積灰平臺(tái)之間噴砂工作結(jié)束，內(nèi)筒鋼板已露出鋼基體顏色，腐蝕痕跡清晰可見(jiàn)。

3月7日，開(kāi)始對(duì)筒身及腐蝕區(qū)域進(jìn)行厚度測(cè)量，監(jiān)督人員24 h全程跟蹤記錄，對(duì)減薄超過(guò)鋼板設(shè)計(jì)厚度1/4的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記。3月13日，厚度測(cè)量工作完成，共標(biāo)記需挖補(bǔ)和貼補(bǔ)位置5 469處。3月14日，開(kāi)始筒身挖補(bǔ)修復(fù)工作，至4月20日，筒身修復(fù)工作結(jié)束，共計(jì)使用36 t鋼板。4月21日，對(duì)筒身修復(fù)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的不合格焊縫立即進(jìn)行整改處理。

施工期間，電廠設(shè)備部專業(yè)人員進(jìn)行了全程跟蹤檢查和驗(yàn)收，對(duì)挖補(bǔ)焊縫不合格處要求施工單位進(jìn)行整改，整改合格后進(jìn)行二次驗(yàn)收，驗(yàn)收合格方可進(jìn)行二次噴砂工作。二次噴砂及防腐施工工作是煙囪防腐改造的重要階段，對(duì)施工單位的施工質(zhì)量和工藝的控制應(yīng)更為嚴(yán)格，為防止設(shè)備帶缺陷運(yùn)行，質(zhì)檢人員24 h全程跟蹤監(jiān)督并錄像，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。

4月23日至6月15日，進(jìn)行二次噴砂、防腐層施工工作。為防止噴砂后基體返銹，采用分段噴砂防腐的方案，噴砂一段驗(yàn)收一段，驗(yàn)收合格后才允許進(jìn)行防腐施工。防腐層分為底層、雜化層、面層，為防止施工質(zhì)量問(wèn)題，每噴涂完一層都進(jìn)行厚度測(cè)量和電火花試驗(yàn)，防止厚度不均勻和存在漏點(diǎn)。

6月15日，全部分段項(xiàng)目施工結(jié)束，全部施工歷時(shí)117 d。6月25日，煙囪投入運(yùn)行，對(duì)鋼內(nèi)筒外部、筒首、膨脹節(jié)進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)泄漏。10月4日，機(jī)組雙機(jī)停運(yùn)，進(jìn)入煙囪入口煙道兩側(cè)檢查，筒壁、積灰平臺(tái)、隔煙墻等部位防腐層完好，未見(jiàn)脫落、開(kāi)裂、鼓包等現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.4 膨脹節(jié)改造

原膨脹節(jié)為法蘭壓板氟橡膠帶，內(nèi)部嵌縫處膠泥已脫落，酸液已將法蘭腐蝕，改造后將膨脹節(jié)改為氟橡膠自密封膨脹節(jié)。

改造后煙囪已運(yùn)行了7 a，每月均安排點(diǎn)檢人員對(duì)煙囪鋼內(nèi)筒外部進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)腐蝕漏酸情況。在2015年和2017年2次雙機(jī)停運(yùn)期間，搭設(shè)吊籃對(duì)煙囪內(nèi)部防腐層進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)異常，煙囪整體運(yùn)行情況良好。

5 結(jié)束語(yǔ)

每種防腐材料應(yīng)用在煙囪防腐上都有成功和失敗的案例，三分材料七分施工，不應(yīng)將防腐效果過(guò)多依賴在防腐材料上，即使選擇了一個(gè)好的材料，如果不嚴(yán)格控制施工工藝，最終防腐效果都難以保證。因此，施工前必須嚴(yán)格審核技術(shù)方案和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。