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某120 米单筒钢筋混凝土烟囱湿法脱硫后的防腐改造

1 概述

近年来,伴随国家环保标准的提升,热电烟囱的烟气普遍增设湿法脱硫工艺,导致烟气温度大幅降低,使原本随高温烟气排入大气的SO2、SO3 等腐蚀性气体更易凝结成酸液附着在烟囱内壁,极大的增加了烟气的腐蚀性,而已建的单筒钢筋混凝土烟囱大多是按烟气具有中等腐蚀性甚至低腐蚀性进行的防腐设计,远远不能满足湿法脱硫下烟气的防腐蚀要求。根据现行《烟囱设计规范》(GB50051- 2013)对于防腐蚀的要求:湿法脱硫后的烟气应为强腐蚀性湿烟气,对于排放湿烟气的新建烟囱在设计选型时不应选择常规的砖烟囱或单筒式钢筋混凝土烟囱,而应选用套筒式或多管式烟囱,该规范自2013 年5 月1 日起实施。因此,对于新增湿法脱硫工艺后的烟囱根据新规范应在防腐措施上进行改造或者重建,以满足湿烟气的防腐要求,然而,此类问题在行业内并没有统一的防腐材料标准和规定,防腐改造大多处在摸索阶段,本文以某地120 米的单筒式混凝土烟囱的防腐改造过程为例,对此类问题进行探讨。

2 工程概况

2.1 烟囱基本参数

本工程烟囱为120 米高单筒式钢筋混凝土烟囱,出口内直径4.0 米,烟道入口两个,原有烟气腐蚀等级为中等腐蚀性,筒身采用C35 混凝土,内衬采用M10 耐酸砂浆MU10 耐酸砖;隔热层采用厚度为100mm 的憎水性水泥珍珠岩制品,烟囱钢筋混凝土筒壁内侧涂刷“OM”防腐耐酸防腐隔离层(一布两涂),总厚度>1.5mm。

2.2 湿法脱硫后产生的问题

热电厂采用湿法脱硫工艺后,在短短3 个月的时间内,就出现了烟囱筒壁外有酸液渗出的现象,且漏点多出现在每节筒壁的连接处(或水平施工缝处)。热电厂立即停止了烟囱的使用,并组织设计、施工单位进行分析和补救。

3 问题分析

针对烟囱出现的酸液渗漏现象,热电厂委托有资质的检测机构及设计单位进行了检测和分析,分析显示,在湿法脱硫工艺下,现有烟囱的防腐蚀措施已不能满足湿烟气的防腐要求。烟气中的腐蚀性气体由于温度降低、烟气湿度大,凝结成酸液附着在烟囱内衬表面,对内衬材料不断腐蚀,且由于局部内衬耐酸砖在砌筑时施工质量较差,酸液通过缝隙渗入混凝土筒体内表面,直接侵蚀筒体内表面的“OM”防腐耐酸隔离层,因隔离层按照烟气中等腐蚀设计,厚度及材料本身并不能承受强酸的高强度腐蚀,最终酸液通过混凝土筒壁的裂缝渗出筒壁外。如不能及时采取措施,将对烟囱混凝土筒体的结构安全产生威胁,造成严重的后果。

4 方案比较

根据已有的实际情况,热电厂请具有一定资质的专业防腐厂家提供了防腐改造方案,有以下三种:
方案一:以玻璃钢为主要防腐材料,在烟囱内壁以铆钉和专用胶的连接方式,将5~8mm 厚的轻型玻璃钢防腐材料附着在烟囱内壁,在接缝和牛腿处采用特殊的喷涂、加厚处理使防腐材料成为密闭的内筒,阻止酸液渗漏,形成一层新的防腐保护层。此方案的优点是施工周期较短,且根据经验玻璃钢材料对湿烟气具有很好的防腐蚀作用,改造费用也偏低。方案的缺点是本方法此前未有应用实例,没有可参考的经验依据;起连接作用的专用胶和铆钉在长期潮湿环境中能否保证效用有待考证;玻璃钢材质虽对湿烟气有很好的防腐蚀作用,但耐高温性能较差,当烟囱处于非正常工况下运行时,烟气温度可达150℃,将会影响防腐材料的性能;新增加防腐内筒在烟囱发生正常变形时会对筒体产生不可知的影响,具有一定的安全隐患。

方案二:以陶瓷类防腐贴砖为主要防腐材料,清除原有内衬耐酸转,重新打磨混凝土筒身内表面,将新的防腐贴砖砌筑在内表面,代替原来的防腐材料。此方案的优点是材料防腐性能极好,耐高温性也较好。方案的缺点是防腐材料砌筑时施工难度较大,施工周期过长,对施工质量

要求极高,若贴砖缝隙有一处出现纰漏,就会造成酸液直接渗入腐蚀混凝土筒体;防腐贴砖在使用过程中易脱落,且修复、维护难度大;对牛腿处的处理较为困难。

方案三:采用杂化聚合物(APC)类防腐材料,将原有内衬表面打磨光滑平整,涂刷专用腻子,以喷涂的方式将防腐材料喷涂在内衬内表面,形成一个2mm 左右的防腐层。此方案的优点是材料质量轻,防腐性能好,耐高温性也比较强;施工周期较短,从前期的整理内衬内表面到投入使用只需30~40 天;材料封闭性能好,不会产生缝隙或者漏点;本方法在类似烟囱的改造中已有应用实例,且效果良好。此方案的缺点是改造费用比较高。

5 方案选择、措施及效果

热电厂最终选择方案三,并请相关厂家进行了防腐改造,同时设计单位在烟囱内部地面增加了环形排水沟和集水坑,使烟囱内壁凝结的酸液流到烟囱底部时通过排水沟收集到集水坑内,酸液经过处理后接入厂区给排水管网。通过定期跟踪回访,在未进行修补维护的情况下使用3 年后,防腐涂层厚度、色泽及性能未出现明显变化,烟囱筒体也未出现酸液渗漏的现象,新增防腐涂层对湿烟气起到了有效的防腐作用。

6 结论

对于已建的单筒式钢筋混凝土烟囱在烟气增加湿法脱硫工艺后的防腐改造,建议使用防腐性能好、材质轻便、耐高温性好且密闭性强的防腐材料。同时应考虑施工难度及周期的影响,尽量选择可靠的防腐方案,达到一劳永逸的效果,切不可因改造费用高而采用可行性较差的方案,因为烟囱的防腐蚀一旦出现纰漏,造成的危害会直接快速的表现出来,反而会造成更大经济损失。



 

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