砖基烟囱内壁防腐蚀材料的选用及工艺

2013-10-15宫玉柱孙传庆贾万铜张富鑫

山东电力技术 2013年3期

宫玉柱，孙传庆，贾万铜张富鑫

（华能曲阜电厂，山东曲阜 273100）

0 引言

曲阜圣城热电有限公司2×225MW机组烟气脱硫1号机组采用循环硫化床半干法工艺脱硫，2号机组脱硫装置采用SDA工艺（旋转喷雾干燥法）脱硫。在煤种适应性、运行经济性、安全稳定性等几个方面不能适应机组的生产要求。为确保机组安全、经济、稳定运行，节约运行成本、降低能耗，满足环保部门SO2排放浓度和总量控制日益严格的要求，烟气脱硫技改工程采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，脱硫后的湿烟气直接进入烟囟排放，1号、2号机组共用一座钢筋混凝土烟囱。

1 工程概况

1.1 烟囱参数

总高度：210 m

烟囱出口处筒内壁直径：6500 mm

烟囱壁从内到外结构：耐火砖、憎水性水玻璃膨胀珍珠岩板、钢筋混凝土

耐火砖砌筑材料：耐酸胶泥

耐火砖厚度：标高90m以下厚230mm，标高90m以上厚120 mm。

憎水性水玻璃膨胀珍珠岩板厚度：标高60 m以下厚140 mm，标高60 m以上厚100 mm。

1.2 脱硫烟气工况

进入脱硫岛的烟气条件（FGD入口）如表1所示。

表1 进入脱硫岛的烟气条件

锅炉B－MCR工况烟气中污染物成分（进入脱硫岛）：

烟尘质量浓度：100 mg／Nm3

冷凝酸液量：7120 kg／h

1.3 烟囱运行工况

烟气脱硫装置为石灰石—石膏湿法工艺，采用无烟气加热装置（GGH）的方案，脱硫后的烟气直接进入烟囱排放，烟气温度约50℃左右，烟气腐蚀等级为强腐蚀性，烟气腐蚀的类型包括硫酸、氯酸、盐酸、硝酸、氯化氢等［6］。脱硫系统设置有旁路挡板，当脱硫岛发生故障时锅炉排出的高温烟气直接进入防腐改造后的烟囱排放，正常运行时进入脱硫岛的烟气温度138℃左右，最高温度达180℃。两台机组共用一座烟囱，进入烟囱的烟气有干烟气、湿烟气、干湿混合烟气。

2 防腐改造方案及实施

2.1 湿烟囱腐蚀原因

湿法脱硫对烟气中的SO3脱除效率很低，不设GGH的脱硫排烟温度约在45～50℃，饱和湿度很大，冷凝结露液体的pH值约在1.0～2.5之间（实测），此时的酸液对结构材料的腐蚀性很强［2］，另外，烟囱还存在干湿交替、高低温交替运行产生的交变热应力，这些因素对烟囱防腐材料影响很大［3］。湿烟囱运行工况较为复杂，暴露出的腐蚀问题已经到了非常严重的地步［4］，选择合适、耐用的防腐改造方案迫在眉睫。

2.2 防腐改造方案论证

为彻底解决烟囱的腐蚀、渗漏问题，电厂召开了“烟囱防腐专题研讨会”，邀请了行业内知名专家到会，听取并论证了GDAPC杂化聚合结构层、宾高德泡沫玻璃砖、OM涂料、玻璃钢板拼装等多项防腐方案。还对国内、外行业发展情况进行介绍，会议认为钛钢板、整体玻璃钢等防腐效果良好，但不适合旧烟囱的防腐改造，旧烟囱防腐改造方案比较见表2［2］。

经过会议讨论，认为泡沫玻璃砖、OM涂料、玻璃钢板拼装等方案均存在工艺控制及施工监督困难、质量难以保证的情况，不太适合旧烟囱防腐改造。GDAPC杂化聚合结构层采用特殊杂化聚合物和纤维混合喷涂而成，其材料外观与玻璃钢类似，防腐性能较好，比较适合旧烟囱防腐改造实际情况。

表2 旧烟囱防腐改造候选方案

GDAPC与烟囱砖基体的粘结性能、线性膨胀系数、耐磨性、耐温性、耐高低温交变、干湿交变等性能和指标应作为主要考虑因素［5］。GDAPC杂化聚合结构材料是近年来出现的新型防腐材料，通过实验室性能测试和模拟现场工况试验，它完全符合脱硫湿烟囱防腐工艺选择原则［1］，满足湿烟囱复杂工况需要。

2.3 实施效果

2011年9月，电厂决定使用GDAPC防腐材料对烟囱进行防腐改造，GDAPC防腐烟囱投运半年后，停炉检查烟囱防腐使用情况，GDAPC防腐层表面干净、光滑，无开裂、空鼓或破损现象，防腐层表面光亮如新。基本确认了GDAPC防腐材料的耐腐蚀、力学性、粘结力、耐温度变化等性能，完全可以满足湿烟囱复杂工况防腐需要。

3 GDPAC防腐蚀施工工艺

3.1 基体喷砂清灰

工程基层清理采用13 m3空压机进行施工，施工气压0.5～0.7 MPa，喷砂采用石英砂。砖基体喷砂清理以彻底清除基层表面各类污染物、附着物为目的。喷砂之后基层表面不得残留任何污染物、油脂、脱层等疏松物。喷砂过程中由班组长进行监督检查，喷砂过程中喷枪移动速度均匀一致，避免部分区域喷砂严重，造成砖体表面凸凹不平，影响后期施工质量。

每一区域喷砂完毕，采用自制钢铲对基层表面胶泥附着物、凸出砖体残留物进行彻底铲除。砖基体表面不得残留任何高处基体附着物。

烟囱内衬防腐层喷砂完毕，流挂处理完毕后对整体内壁采用压缩空气进行彻底清灰处理。将烟囱内衬表面灰尘进行一次全面清扫。

在进行下道工序底涂施工前还要用大功率吸尘器进行清理，以去除砖缝隙中的二次污染的灰尘，保证底涂与基体有机结合。

3.2 底涂施工

GDAPC杂化聚合材料采用杂喷设备进行施工。底涂层是GDAPC杂化聚合物材料防腐层中与烟囱基层基体粘接层，干膜厚度为0.1～0.2 mm，喷涂时操作人员根据环境温度、涂料的黏度适时调整喷涂速度，确保底涂层完全覆盖砖基体，避免产生流坠，遗漏等现象。

材料说明：

混合配比（重量比）：A组分：B组分＝100:25

熟化时间：常温，10 min

适用期：1 h（25℃）

表干时间：4 h（25℃）

实干时间：24 h（25℃）

施工条件：25℃左右为宜，最低使用温度高于10℃。

施工方式：杂喷施工

施工配料：材料配制应在离施工现场不远处，有防雨、防尘措施；配料前检查料桶、搅拌器是否洁净，应无固化的料块料渣及水分；材料配制应由专人称量、搅拌、清理完料桶内的残留物；按配比称量出底层材料主剂A，再按配比精确称量出固化剂B加入料桶内，搅拌3～5 min即可取出进行施工；必须以一低速搅拌机均匀搅拌，以防大量气泡产生；每次配料量可根据施工速度适时调整，一次搅拌用量应控制在规定的时间内用完，避免喷涂不及时材料固化，如果超过适用期材料固化将无法进行施工作业。

涂覆方法：高压无气喷涂。

环境要求：施工时内衬内表面含水率≤6%（含水率测试仪），空气的相对湿度保持在85%以下（湿度计），要求的基体温度至少为10℃（红外温度计），表面的温度或工作区域空气的温度低于10℃，采取加热设施进行施工。

质量标准：无流坠、喷涂均匀，无遗漏。

底涂施工后如图1所示。

图1 底涂施工完毕

3.3 基层修补

内衬砖基体勾缝修复采用GDAPC专用胶泥进行施工。内衬砖表面凹陷超过5 mm的凹坑、砖缝不饱满的部位，采用酚醛环氧树脂与石英粉拌制的胶泥进行修补平整。修补完毕之后，相邻两块内筒砖之间的错缝不平整度不得超过3 mm，超过此尺寸的错缝，必须修补平整或者修补成为R20以上的圆弧过渡。基层修补图后如图2所示。

图2 基层修补

3.4 GDAPC杂化结构层施工

在砖基体勾缝处理完毕即可进行GDAPC杂化聚合结构层的杂喷施工。喷涂要求喷涂厚度均匀、无流坠、无遗漏，并确保喷涂厚度，满足技术规范书要求。喷枪操作员喷涂同时压辊人员必须同时进行压辊作业，避免由于滚压不及时材料固化致使杂化层内形成气泡、孔洞、针眼。压辊人员必须沿喷涂起点位置依次对杂化结构层进行全面辊压，不得遗漏任何部位。杂喷过程使用湿膜测厚仪实测湿状态下厚度，与现场湿干膜对比试验结果进行对比，从而控制杂化材料喷涂厚度。施工环境要求同底涂施工。

混合配比（重量比）：A组分：B组分＝100:25

熟化时间：常温，10 min

适用期：1 h（25℃）

表干时间：2h（25℃）

养护时间：4天（25℃）

施工条件：25℃左右为宜，最低使用温度高于10℃

施工方式：杂喷施工

施工配料方法：同底涂施工

质量标准：无流坠、无气泡、无针眼、厚度均匀符合技术规范书要求，无遗漏，滚压密实［5］。

杂化层如图3。