極寒條件下脫硫裝置防腐施工質量控制技術

潘忠文 謝 純 張學雙 張中超 胡欽峰

（成都龍之泉科技股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引言

在一定條件下，將甲基丙烯酸、環(huán)氧樹脂（雙酚）或者酚醛樹脂及其他材料混合通過化學反應得到一種改性的熱固性的環(huán)氧樹脂，我們稱之為乙烯基酯樹脂（VE）[1]。改性乙烯基酯樹脂保留了環(huán)氧樹脂的力學性能，同時又提高了樹脂的耐溫及耐酸堿等性能，并且在交聯(lián)固化與成型強度等方面也得到了較大的改善，因此，乙烯基酯樹脂廣泛應用于火力發(fā)電廠煙氣脫硫裝置及化工等領域防腐施工[2]。乙烯基酯樹脂的使用環(huán)境溫度應控制在2℃～40℃范圍內，最適宜施工溫度為15℃～30℃，最低不低于10℃，最高不高于45℃。超出溫度范圍，為確保質量，不建議進行現場防腐施工。除非采取特別的措施，達到了施工條件，才能施工作業(yè)。

我國幅員遼闊，燃煤電廠主要分布在北方區(qū)域，尤其以內蒙古、東三省、新疆等區(qū)域集中度較高，上述區(qū)域冬季非常寒冷，以東三省及內蒙古東北區(qū)域為例，平均氣溫在-15～25℃，極端條件下甚至達到-40℃以下，冬季時期的低溫因素，嚴重限制了防腐施工中采用乙烯基樹脂材料，如果采用其它替代方案，比如使用不銹鋼、合金鋼等材料，一是價格極其昂貴，并且施工周期太長，勢必會影響生產，從而造成較大的經濟損失。

1 工程概述

內蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責任公司一二期電解鋁廠坐落于內蒙古自治區(qū)東部霍林郭勒市沙爾呼熱鎮(zhèn)[3]，廠址北距霍林郭勒市城區(qū)6.6km，西距沙爾呼熱鎮(zhèn)2.1km。季風氣候，表現為：夏天時間短且清涼、秋天急速降溫、冬天寒冷且時間長、春天大風頻繁且干燥。有記錄開始，年平均溫度1.1℃，極端最低問題-39.4℃[4]。

一、二期煤電鋁煙氣污染物趨零排放示范工程，采用石灰石-石膏脫硫技術[5]，脫硫裝置采用碳鋼乙烯基樹脂內襯防腐施工技術。1#煙氣脫硫吸收塔半徑7.75m，設計高度28.8m，塔頂部設直排變徑煙囪，出口半徑6m，設計高度89.5m；2#煙氣脫硫吸收塔半徑8.5m，設計高度29.3m，塔頂部設直排變徑煙囪，出口直徑6m，設計高度90m[6]，吸收塔及煙囪外壁均不設保溫層，但是吸收塔本體區(qū)域外圍構建有二四砌體墻，乙烯基內襯襯施工總面積14000余m2。其中1#塔正常施工不受氣候條件影響，2#塔施工安排在2017年11月中旬～次年1月上旬，正常情況下不具備乙烯基樹脂襯里施工條件。

2 環(huán)境條件控制技術

鑒于施工工期跨度長達60d，跨越當地低溫期（＞-10℃）、嚴寒期（＞-20℃）、極寒期（＜-20℃）三個時期，冬季風速高，且整個脫硫裝置無外保溫設施，經業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理召開專題論證后決定采取煙囪在地面分段防腐，高空分段吊裝后再進行防腐補口施工，工期安排在環(huán)境溫度稍高的前半段，吸收塔防腐按正常施工流程組織施工，作業(yè)時間安排在環(huán)境條件較為惡劣的后半期。施工單位負責采取保證乙烯基樹脂內襯施工質量的保溫控濕措施的設計、建造、運行管理及拆除工作。

2.1 煙囪本體地面施工控制技術

施工時間11月15日～12月10日，環(huán)境氣溫-7～-18℃。

控溫技術措施分三個方面進行：

（1）基體外部保溫措施：分段預制煙囪本體驗收合格后，在外部焊接臨時保溫釘，間距1.5m，將棉被固定在保溫釘上，棉被用6#鐵絲綁扎固定，間距1m，橫向接縫處增設綁扎絲一道；棉被外部采用防水油布覆蓋封閉，并用6#鐵絲綁扎固定，間距0.5m，接縫處增設綁扎絲一道；復合保溫層主要作用為隔絕基體與外部環(huán)境的熱交換，兼具防風雪的功能；

（2）頂部開口保溫措施：煙囪本體內搭設符合防腐施工要求的滿堂腳手架，腳手架頂部應高出基體頂部約0.5m，并滿鋪腳手板；安裝設置臨時透風口，確保作業(yè)通風良好；腳手板上滿鋪防水油布，油布上滿鋪一層棉被，并用綁扎絲將棉被與腳手板固定，棉被上再鋪設一層防水油布并臨時固定；

（3）煙囪本體內部安裝大功率暖風機，施工期間不間斷進行暖風加熱，暖風機額定功率為35KW，暖風機配備不少于三臺，兩用一備輪換使用，防止過熱發(fā)生安全事故；

（4）煙囪本體人孔處及頂部排風口處設置大功率軸流風機保證密閉空間內通風符合防腐施工技術要求；準備適量的24V安全照明燈具，確保施工作業(yè)面具有足夠的亮度。

（5）設置一名專職安全看護人員在施工期間不間斷安全巡視；

（6）防腐襯里驗收合格后拆除臨時保溫設施。采用控溫措施后數據統(tǒng)計，如表1所示。

表1 采用溫控措施后數據統(tǒng)計情況

2.2 煙囪焊縫施工控制技術

（1）焊接工作完成后，利用焊接平臺在煙囪外壁焊縫處設置電伴熱帶，并用棉被將焊縫及伴熱帶臨時覆蓋；

（2）內壁焊縫處采用熱輻射式電暖器對焊縫進行烘烤處理，提升基體溫度；

（3）將施工材料提前預熱至30℃，材料運輸、配置全程使用棉被進行保溫處理；

（4）材料涂抹前使用熱塑焊機對基體進行預熱，預熱時通過實驗確定的距離將熱風溫度控制60～80℃，預熱后迅速涂抹乙烯基樹脂膠泥。

由于高空空間無法封閉，風力影響大，鋼基體導熱系數大等原因，樹脂襯里固化效果不太理想，固化時間長達5～8h，遠大于正常要求的30～50min。

2.3 吸收塔本體施工控制技術

（1）在吸收塔外壁與圍護墻體間設置現場特制加裝安全防火燃煤升溫爐10個，等間距布置，單爐設計優(yōu)質煤燃煤量180kg/d，用以提升吸收塔外圍空間的環(huán)境溫度；

（2）在吸收塔圍護墻外側配置三級燃燒燃煤蒸汽加熱鍋爐一臺，額定熱功率0.135MW，額定蒸汽產量0.2T/H，煤耗量24kg/h，由蒸汽循環(huán)管路輸送至吸收塔底部漿液區(qū)，塔內設置蛇形散熱管件，用于塔內升溫；

（3）吸收塔內分四層布置加裝特別安全裝置的可調大功率電加熱器，其中分吸收塔底板處及煙氣進口區(qū)各設2臺，噴淋區(qū)及除霧區(qū)各設3臺，施工時配置一臺隨工作面移動；

（4）吸收塔與煙囪交界區(qū)滿鋪腳手板，安裝設置臨時通風口，保證施工通風良好；腳手板上滿鋪一層棉被，并用綁扎絲將棉被與腳手板固定，棉被上再鋪設一層防水油布并臨時固定；

（5）吸收塔煙氣入口、各類人孔、管口等采用保溫棉被封堵；

（6）吸收塔頂部、煙氣入口區(qū)、底部漿液區(qū)分別設置大功率軸流風機，保持塔內通風良好；設置足夠的24V安全照明燈具，保證施工作業(yè)面具有足夠的照度；

（7）電加熱器布置區(qū)、鍋爐、燃煤爐區(qū)制定專項安全措施，每區(qū)設專人看護保證安全。

具體的示意圖，如圖1所示。

圖1 吸收塔本體加熱保溫示意圖[7]

采用控溫措施后數據統(tǒng)計，如表2所示。

表2 采用控溫措施后數據統(tǒng)計

3 襯里質量驗證

3.1 襯里質量

（1）煙囪本體、吸收塔本體內襯質量較好，厚度測試、電火花測試、附著力測試、巴氏硬度測試、外觀質量檢測均符合國家標準、規(guī)范及設計文件要求；

（2）煙囪焊縫處襯里固化時間過長不滿足規(guī)范要求，固化后現場取樣發(fā)現襯里硬度偏小，加熱至30℃后破壞面存在粉末狀掉渣；

（3）12月31日～18年1月7日進行整機全系統(tǒng)試運行，1月8日打開吸收塔各人孔，通過人孔觀察襯里情況，未發(fā)現襯里異常；吸收塔外觀檢查未發(fā)現漏煙、穿孔、漏漿等異?，F象，未發(fā)生漿液泵堵塞（內襯開裂、脫落導致的事故）等異常情況；

（4）2018年4月20日吸收塔外觀檢查及打開人孔進行內部觀察，未發(fā)現明顯異常；

（5）2018年8月7日吸收塔停運檢查，時間15d，吸收塔內部襯里及煙囪本體（地面施工部分）均未發(fā)現異常情況；煙囪焊縫存在局部脫落、開裂、基體腐蝕等情況；

（6）2020年7月27日，停運檢查，時間7d，對吸收塔內部襯里、原煙道、永久性煙囪進行全部檢查，幾乎與2018年8月7日檢查結果類似，整體均未發(fā)現異常情況；僅僅在原煙道膨脹節(jié)連接處以及煙囪個別焊縫存在局部脫落、開裂、基體腐蝕等情況。

4 結語

（1）在極寒氣候條件下通過采取措施能夠滿足乙烯基樹脂襯里施工技術要求，保證施工質量；

（2）極寒條件下在開放空間即使采取加熱保溫措施，仍不能保證乙烯基樹脂襯里施工質量；

（3）本次施工歷經45d，經過測算保溫加熱措施費高達45萬，費用包括設備購置、臨設措施費、人工費、電費、燃煤費，雖然保證了施工質量，但是性價比不高。