烟囱防腐设计及施工
烟囱防腐设计、施工及运行后出现局部渗漏问题的原因分析,局部渗漏处理的方法。
单筒混凝土烟囱防腐设计目前推荐的方法主要只有3种,整体浇注料、粘贴玻璃钢内衬、粘贴泡沫玻璃砖块材。
设计烟囱内衬防腐层时,关键是要对分段的牛腿环梁处及烟道入口处、积灰平台与烟囱壁变形缝处做好密封构造设计。上述位置是结构热胀冷缩的关键变形部位。即使烟囱内衬大面积范围内出现个别的渗漏点,也是便于修补的。但上述3个部位发生渗漏,修复工作难度很大。另外一点就是要对变形缝的防渗漏问题高度重视。其构造措施应能保证在变形过程中防渗层柔弹性变形而不会被拉裂。在这方面长春黄龙实业有限公司做了大量的构造方案研究,制定了标准节点图。烟囱防腐设计、施工及运行后出现局部渗漏问题的原因分析,局部渗漏处理的方法。
单筒混凝土烟囱防腐设计目前推荐的方法主要只有3种,整体浇注料、粘贴玻璃钢内衬、粘贴泡沫玻璃砖块材。
设计烟囱内衬防腐层时,关键是要对分段的牛腿环梁处及烟道入口处、积灰平台与烟囱壁变形缝处做好密封构造设计。上述位置是结构热胀冷缩的关键变形部位。即使烟囱内衬大面积范围内出现个别的渗漏点,也是便于修补的。但上述3个部位发生渗漏,修复工作难度很大。另外一点就是要对变形缝的防渗漏问题高度重视。其构造措施应能保证在变形过程中防渗层柔弹性变形而不会被拉裂。在这方面长春黄龙实业有限公司做了大量的构造方案研究,制定了标准节点图。
关于冷凝水的酸腐蚀问题
渗漏的冷凝水到底有没有腐蚀性?经在2个运行烟囱的渗漏点和烟道的排水口收集的水样测定其PH值分别为7.5和8.9左右。
说明冷凝水呈现碱性。不会发生酸性腐蚀。分析原因,是电厂湿法脱硫添加的石灰石浆液量较大所致。这说明二个问题;
1)、以往认为采用石灰石浆液湿法脱硫的烟气中的水一定是弱酸性的理念有待商榷。这与运行条件有关
2)、实践运行中当将石灰石浆液的添加量降低以后,再次测定渗漏出来的冷凝水的PH值由8.9降为7.2。如果进一步降低石灰石浆液投入量,则脱硫不充分,烟气中的水汽呈酸性。建议电厂在湿法脱硫运行初期及时收集烟气冷凝水进行PH值监测,调整石灰石浆液投放量。
1、首先介绍三层复合整体浇注料内衬
1.1 三层复合整体浇注料是我院与长春黄龙实业集团共同研究开发的一种耐水耐酸轻质的浇注料。近十余年来在电力、石化、冶金等行业均有应用。
在设计方面,针对旧烟囱的防腐改造,一般采用拆除原有烟囱内衬,修补破损腐蚀的烟囱内表面,,用耐酸砂浆抹平整,干燥后开始施工三层整体浇注料。新建的单筒烟囱则可以直接在烟囱壁内侧施工三层整体浇注料
三层复合的整体浇注料内衬,是一个很好的替代砌体内衬的方案 ,
它的特点是整个内衬刚柔相济。能够很好地适应烟囱在风荷载作用下的变形,浇注料有较好的柔性、同时还有有机硅胶作为耐酸的隔离层,很好地协调了混凝土外筒与内衬层的变形。目前已有电力、石化等不同行业的湿法脱硫烟囱采用了整体浇注料内衬、效果不错。在运行过程中也发生一些值得探讨的问题。
1.2 关于冷凝水的渗漏问题
湿法脱硫烟囱运行中会在烟囱的烟道口下部积灰平台与筒壁连接处是最容易发生渗漏的部位,尤其是北方寒冷地区的烟囱比较严重。这是因为烟囱结构设计预留了变形缝,尽管做内衬时采用各种柔性材料进行封堵,但在烟囱内外温度的影响下,变形缝处仍然被收缩拉开。这成了通病。
已运行过一年以上的烟囱,原有的砌体内衬表面不能直接粘贴玻璃钢板材或直接手糊法施工玻璃钢内衬。也不能粘砖。因为旧烟囱砌体内衬表面的积灰不可能清除干净。采用水冲洗砌体内衬吸水后不易干燥。采用干风吹洗,砌体内衬浮灰始终除去不了,砖砌体上贴砖,无论什么胶都贴不牢。如果再出现几次温度交变,胶泥、涂料或硅胶涂层都会起泡开裂,直到脱落。
同时,在内衬的支撑牛腿处,耐酸砖砌筑的伸缩节的防腐处理一般塞硅胶很难搞好,硅胶干缩后肯定继续渗漏。一但内衬有温度伸缩,防腐层就会开裂。
2、三层复合体系的整体浇注料内衬的施工工艺
(1)有机硅胶第一道防水密封层
基本成熟的的有机硅胶具有耐酸耐热防水功能,在电力行业已应用4~5年,做密封层内层与粘结剂是基本成熟的技术,形成最后一道防水密封层。为根除泄漏通道,先以弹柔性耐酸耐热有机硅胶涂敷于结构混凝土或钢内筒表面,厚度为3mm左右,作为防腐密封层的内层(第一层,起到生根与封闭作用)及粘贴玻璃钢板的粘结剂。
(2)乙烯基脂环氧树脂玻璃钢片材和无碱玻纤网格布第二道防水密封层
在第一道工序完成后,检查验收确认合格后,再以2~3mm厚的预制成一定弧形的耐温耐腐蚀玻璃钢板挤压并粘贴在弹性胶上,大块玻璃钢板的接缝处以“湿糊法玻璃钢施工工艺”粘贴,厚度和材质与玻璃钢板材相同,形成整体玻璃钢密封筒,作为防腐密封层的刚性防水耐腐蚀层(第二层)。该层配方应保证玻璃钢板材有一定的柔韧度,避免刚度太大发生脆裂。
(3)密实型耐酸耐热浇注料做为紧贴烟气的第三道耐酸耐热耐水层。
铺完玻璃钢板后,施工密实型轻质耐酸浇注料(第三层)。在升降平台上支内模,对现场拌和的浇注料进行浇注、捣固,在密封层外侧构成无机的耐热耐酸的整体性完好的浇注料,厚度150~200mm。它能可靠地防护玻璃钢板和有机硅胶层。它比粘贴泡沫玻璃砖保护有机硅胶层(宾高德方案)更可靠、耐用。
在浇注施工时,必须采用在升降平台上固定内模的施工工艺措施,严格杜绝在径向设置固定模板用的对穿螺栓和支撑杆件的做法。待浇注料固化,达到一定强度后拆模,将会形成密实的宏观整体的完整浇注料壳体,它可以整体保护玻璃钢板和有机硅胶防水密封层。
浇注料壳体还可以按一定的尺寸间隔(1.5~2m)切划成网格状变形缝(缝宽3-5mm,缝深度10mm左右),以此均化浇注料内衬的表面收缩性微裂缝
3、合理的施工工期
机组在系统调度安排的45天大修停机时间内,旧烟囱脱硫防腐改造工程招标规定30-38天内完成是有问题的。施工安装复合钛板钢排烟筒有问题,贴泡沫玻璃砖也有问题。只有喷刷涂料或抹耐酸胶泥可以在30天左右完成,价钱也很低,但是防渗漏的期望是很难实现的。所以旧烟囱脱硫防腐改造工程应根据改造方案,给予合理的施工工期。采取建过渡钢烟囱,高度在60-80米左右,对旧烟囱防腐改造提供3-4个月施工时间,保证实现防渗漏的期望。防腐工程是三分材料七分施工,要按防水工程做,慢工出细活。
也请各级环保部门充分理解旧烟囱防腐改造的技术要求和难度,给予支持。
排放湿法脱硫烟气的单筒烟囱,不论是新建还是旧烟囱内衬改造,手糊法玻璃钢内衬或贴轻质耐酸砖,都只有一层防水层,三层复合整体浇筑料内衬的三层都是防水层,而且都是耐酸材料。所以从防水、耐酸、耐热的总体要求来说三层复合整体浇筑料内衬的性能最优。
由于时间的限制,关于经济技术指标这里不做详细介绍。结论性的意见是: 三层复合整体浇筑料内衬具有价格略低于手糊法玻璃钢内衬或贴轻质耐酸砖(宾高德方案),同时具有工期短、耐久性好的优点。
4、 套筒烟囱内筒的防腐问题
4.1 泡沫陶瓷玻化砖砌筑排烟筒
泡沫陶瓷砖砌筑排烟筒的套筒烟囱,一旦取消GGH后,渗漏和腐蚀非常严重,砌筑的内筒容易出现坍塌。目前随着机组脱硫改造时进行烟囱防腐改造,当砌筑的内筒损坏较轻时,在内侧做整体浇注料加玻璃钢板复合防腐。如果内衬砌筑的内筒损坏较严重时,需要拆除原砌筑的内筒,重新施工防腐。当在内侧做整体浇注料加玻璃钢板或加有机硅胶复合防腐时,整体浇注料内衬可设计成自立式内筒,基础落在原烟囱基础底板上或将原烟囱环形底板改造成整体板式基础。此时应请有相应资质的设计单位对原有烟囱基础进行重新设计计算。
冶金行业的《钢烟囱标准图集》中其内衬均采用了100MM厚的浇注料内衬,详细内容请参见对应的钢烟囱标准图集,这里不再详细介绍。
关于《宾高德》泡沫玻璃砖和泡沫陶瓷玻化砖,多年来一直在套筒烟囱的钢内筒中做防腐内衬使用。由于美国设计规范不再推荐使用钢内筒内衬泡沫玻璃砖的设计方法而改为玻璃钢内筒设计方案,泡沫玻璃砖不再应用。但我国的一些单位还在应用。玻璃和陶瓷类防腐材料我们已经实践过粘贴泡沫玻璃砖和泡沫陶瓷玻化砖方案,它不可能作成大块或整体的防腐体系,砖块数量大,可操作性差,施工质量难于控制,防腐层的整体密封性很难保证,出现渗漏情况很多。
4.2 套筒烟囱中复合钛板钢内筒烟囱防腐内衬总体使用情况良好,部分工程有轻微腐蚀痕迹,局部有钛板表面氧化膜破损现象。复合钛板搭接接头焊缝缺陷,局部冷凝水反渗现象,在每个排烟筒程度不同均有,复合钛板焊缝贴条背面是空的,当有焊缝缺陷,且冷凝水渗入量大时,腐蚀影响区域可能扩散比较快。此问题对机组的安全运行可能产生严重影响。基于上述原因同时复合钛板钢内筒烟囱的工程造价比其他方案都高,业主近年来也放弃了复合钛板钢内筒。“钢筋混凝土外筒+FRP内筒”的脱硫烟囱形式,已成为美国燃煤电厂脱硫烟囱的主要结构形式。整体缠绕玻璃钢(FRP)与钢材相比,有重量轻、超强耐腐蚀等特点,作为钢材防腐的替代品。FRP排烟筒在欧美近年来被快速发展采用。我国的一些设计院也完成了相应的设计工作。最近几年对于300MW及以上的机组,套筒烟囱和双管烟囱相继开始制作和安装整体缠绕的玻璃钢排烟筒。效果很好。解决了防腐和渗漏的问题。但也发生个别内筒安装过程中失火,损失很大。
5、小结
时间的关系,不能一一展开论述。在单机300MW及以上机组的大型电厂中整体缠绕玻璃钢(FRP)已开始逐步扩大应用。在单筒烟囱及老电厂的旧烟囱防腐改造中三层复合整体浇筑料内衬也在不断的扩大应用。在砌筑内筒的套筒烟囱防腐改造中,三层复合整体浇筑料内衬也已经有设计院开始研究并提出了设计方案。是否能得到业主的认可还是一个关键问题。