锅炉湿烟囱防腐施工方案论证及经验

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  我公司锅炉烟囱高度180米,至14年已5年,筒身钢筋混凝土结构,因环保需要,当时国内电厂老烟囱改造方案很多,失败的教训也不少,行业也没有指导性意见,经过对各种方案考察论证,以选择合理施工方案并对施工经验交流。
  一、电厂烟囱主要在以下三种工况下运行:
  1、排放未经脱硫的烟气,进入烟囱的烟气温度在130℃左右,腐蚀情况相当轻微。设有脱硫系统的,由于在运行时,烟气有可能不进入脱硫装置,而通过旁路烟道进入烟囱,此时,烟气温度较高,一般在130℃-150℃左右,故设计烟囱防腐时,还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。
  2、排放经湿法脱硫经过GGH加热的烟气,进入烟囱的烟气温度在80℃左右。在此条件下,烟囱内壁处于干燥状态,烟气对烟囱内壁材料属气态均匀腐蚀,腐蚀情况相当轻微。
  3、排放经湿法脱硫后的烟气,进入烟囱的烟气温度在40~50℃,烟囱内壁有严重结露,沿筒壁有结露的酸液流淌。含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀,影响结构耐久性。
  二、目前防腐材料及性能:
  1.玻璃鳞片树脂内衬工艺
  2.硼酸玻璃砖内衬工艺、泡沫玻璃砖内衬工艺
  3.烟囱内壁喷涂聚脲工艺
  4.合金复合湿烟囱工艺
  5.聚脲+耐酸浇注料+玻璃鳞片面料复合方法
  6.内涂OM涂料或其他HF83 RHF专用防腐漆
  7.SL300耐酸胶泥
  2、主要材料性能
  2.1玻璃鳞片树脂胶泥材料性能
  2.1.1玻璃鳞片胶泥采用的基体树脂是高机能的乙烯基酯树脂,该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐蜕化机能。因为基体树脂是有机材料,鳞片胶泥的寿命保证期为5~10年。按照国内脱硫的现实运行情况,温度的冲击是需要郑重考慮的身分。
  2.2耐酸泡沫玻璃砖材料性能
  2.2.1泡沫玻璃砖以硼酸玻璃为根本制成的,耐各类浓缩酸(除5%以上的氢氟酸)和包含氯化物在内的废气冷凝液的蜕化,导热性低。由发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里,在化学情况与温度变换的情况下,都具有防腐能力。因为其导热性低,使原本的烟囱内衬和保温层结构合二为一。玻璃砖的强度较金属要低得多,但其强度请求必需能耐烟气冲击。国外防腐有成熟的操作在烟囱内衬的底剂粘结剂,已经有30年以上的应用事迹。
  2.2.3耐温性能:耐短时冲击温度180℃,在130~170℃能够长期运行。
  2.2.4耐腐蚀性能:长期运行在烟气脱硫后的湿烟气环境中(烟气温度约45℃),能够耐湿烟气的酸性结露腐蚀。
  2.2.5抗渗性:对含有Cl-1、F-1的酸性烟气结露液体具有良好的抗渗透性。
  2.2.6耐磨性:在高温含尘烟气的环境下,具有良好的耐磨和耐冲刷性能。
  2.2.7耐热冲击性:在脱硫烟气温度45℃和原烟气温度137℃(事故温度最高180℃)的多次交变时,不龟裂、起皮、起泡或剥落。缺点:粘接剂失效或施工控制不好易脱落和开裂或内渗漏.
  2.3聚脲喷涂材料性能
  2.3.1不含催化剂,快速固化,可在任意曲、斜面及垂直面上喷涂成型,不产生流挂现象,5秒钟凝胶,1分钟即可达到步行强度。
  2.3.2对湿气、温度不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响。(可在冰上施工;在-28℃下施工;可在冰柜中固化)
  2.3.3双组份,100%固化含量,不含任何挥发性有机物(VOC),对环境无污染。
  2.3.4可按1:1体积比进行喷涂或浇注,一次施工的厚度范围可以从数毫米到数厘米,克服了以往多次施工的弊病。
  2.3.5优异的理化性能,如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等。
  2.3.6具有良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受350℃的短时热冲击。
  2.3.7可以像普通涂料一样,加入各种颜、染料,制成不同颜色的制品。
  2.3.8配方体系任意可调,手感从软橡皮(邵A30)到硬弹性体(D65)。
  2.3.9原形再现性好,涂层连续、致密,无接缝,无针孔,美观实用。
  缺点:耐高温性能差,施工不好脱落分离,在不平整的水泥、砖结构烟囱中施工效果差。
  2.4合金复合湿法烟囱材料性能
  合金钢是一种防腐性能很好的材料,主要类型有:钛合金板(TiCr2)和镍基合金板(C-276)。尤其具有出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。
  但由于其价格过于昂贵,且合金贴衬重量较重,增加了原有烟囱的承重负荷。对于合金贴衬的施工要求也较高,因此,国内一直未能在旧烟囱改造中推广使用。
  缺点:施工周期长,基础和内筒直径缩小工艺参数需重新计算设计,造价昂贵,旧烟囱改造很少使用。
  三、防腐方案比较:
  四、结合主流施工工艺方案比较:
  1、保留原耐酸砖内侧贴泡沫砖方案
  相对工作量小,施工周期较短,费用较第二种方案小,缺点若因粘接剂问题、基底处理原因或施工过程缺陷使用中可能会造成开裂或脱落。目前成功和失败的案例很多。工程预算450万-600万,需对内部原有基地耐酸砖可靠度检查后确定。
  2、对烟囱内原有耐酸陶砖进行拆除,重新砌筑泡沫玻璃砖方案。此方案比保留原耐酸砖,进行基底处理后内侧贴砖强度更牢靠,不易脱落,但拆除工作量特别大别拆除危险大,施工周期长,初估施工周期70天左右。项目费用国内砖造价1000元/m2,美国宾高德砖1800元/m2。施工过程控制和基底处理是成功的关键,另外粘接剂的弹性退化率和抗老化性能比砖的质量更重要。   3、钛钢内筒改造方案
  目前国内新建大电厂和脱硫脱硝后大电厂大多采用钛钢内筒,也有耐候钢内筒内喷涂防腐材料施工的。经过和我公司原设计单位交流,原烟囱若用钢内筒从结构承力没有问题,但因内筒会缩小至4米左右,我公司烟囱要承担原有烟气外,还需增排化工脱硫装置14318 Nm3/h和706装置CO2尾气110000Nm3/h,对烟气流速和湿烟气提升力尚需工艺设计详细计算后再定。工期基本5个月左右,原有积灰平台需拆除,烟囱基础内重做承载钢内筒基础。参照其他180 /4.5米,新增内筒4.3米相仿的烟囱钛钢内筒改造项目,①综合按350吨钛钢复合板,市场价1.7万-2万元/吨,暂估650万②纯钛焊条和焊丝,市场价22-25万,暂估50万③施工成本600-650万。项目初估1400万元左右。因造价太高,工期太长等综合因素不建议。
  五、最终施工方案和程序:
  保留原耐酸砖内侧贴泡沫砖方案,根据国内外同类工程施工情况,我们采用发泡玻璃砖施工。理论计算烟囱内表面积S=πL×(r1+ r2)=3.14×(6.51+2.22)×=3.14×(6.51+2.22)×174.8 =4791.65㎡
  1、烟囱表面清理采用高压水冲洗,做到烟囱内壁清洁,干燥之后对表面进行修补找平,涂刷底胶,防腐衬里施工。
  2、托架制作安装,用高强锚栓环烟囱内壁约每隔10米高安装一圈,锚栓间距为300mm,确保高强锚栓在同一水平线上,保证托架的平整度;锚栓必须安装牢固,后在用-40*3扁铁与锚栓焊接。扁钢安装好后进行防腐处理。
  3、刷底料
  ①施工环境温度宜5-30℃,相对湿度不宜大于80%。
  ②配制底涂的容器及工具应清洁、干燥,配制底涂应根据施工用量边用边配,并在3小时内用完。施工过程中如发现凝结块等现象时,不得继续使用。
  ③滚涂一道专用底涂。开始滚涂时,对滚刷施加轻微的压力,随着滚刷上的涂料逐渐减少,逐渐增加压力,尽量使涂膜厚度均匀。
  ④滚涂施工时,滚刷每次蘸涂料的量应适当,以防引起流挂和滚刷移动时涂料流淌。
  4、粘贴玻璃砖
  内衬处理后基体应平整密实,衬里表面无油污、淤浆、砖沫、疏松、蜂窝、麻面和其他表面缺陷。
  施工环境烟囱内壁应干燥,以便提高底胶与烟囱的粘结强度。
  施工时,应先在烟囱内壁涂刷底胶,涂刷应均匀,不得露涂。底胶是泡沫玻璃砖内衬的主要环节。
  胶粘剂施工时,抹胶应均匀。胶粘剂的施工直接影响到泡沫玻璃砖的粘结强度。
  在泡沫玻璃砖衬里前,应挑选的泡沫玻璃砖应符合甲方规定的要求。去除不合格的产品。
  在正式衬泡沫玻璃砖前,应先进行预排,尺寸不够时用切割机切割。
  在进行泡沫玻璃砖衬里时,泡沫玻璃砖必须错缝排列,以提高衬里层的强度。
  对于立衬横(环)向砖缝为连续缝,纵(轴)向砖缝应错开,对于卧衬横(环)向砖缝应错开,纵(轴)向砖缝应为连续缝。
  立面泡沫玻璃砖衬里在烟囱底部衬里完成,粘结剂初凝结后开始;衬里应由下向上衬砌。
  结合层和砖缝的粘结剂应饱满密实,泡沫玻璃砖应防止滑移。
  当衬里泡沫玻璃砖时,应在粘结剂初凝前,将缝填满压实,砖缝的表面应平整光滑。
  勾缝前,砖缝应清洁、干燥。勾缝时,宜分次进行,缝应填满密实,表面应平整光滑。
  衬里表面检查:
  施工中应进行中间检查,有可疑处,根据实际情况立即揭开5~7块,检查气孔和粘结剂的饱满程度,如不符合本规范要求时,可再揭开15块以上,仍不合格,则全部拆除返工。
  用5~10倍的放大镜检查结合层的质量,结合层不得有气孔和裂纹现象;结合层和砖缝内的粘结剂应饱满密实,固化完全,粘接牢固,泡沫玻璃砖和基层间无脱层。
  六、特殊重要部位防腐处理
  1、烟囱顶部防腐处理
  因烟囱顶部为防腐较薄弱的部位同时也为避免气候的影响,顶部受外部环境温度影响较大,且易结露,这部分腐蚀比较严重,因此对顶部铸铁盖板压板进行机械结合人工除锈,达到St3级,采用耐高温乙烯基树脂玻璃钢进行防腐。在顶部满焊防雨板(做FRP防腐前进行焊接),宽度60mm,打磨处理后进行防腐。或更换为316L不锈钢盖板
  2积灰平台防腐
  烟囱底部积灰平台:用厚度为50mm的玻璃砖进行粘贴,对积灰平台与内壁、积灰平台与隔烟墙等连接部位、积灰平台起坡处先用耐酸胶泥做平滑过渡,然后增设三层耐高温乙烯基树脂玻璃钢,翻边高度为1米,并在积灰平台做三层乙烯基树脂玻璃钢,然后用耐酸胶泥在积灰平台水平部位找坡衬泡沫玻璃砖,积灰平台在泡沫玻璃砖表面再喷涂耐酸胶泥1mm厚,以便酸液顺利排放到专设的排液口,排到脱硫系统的废液池中。在积灰平台的水平部位绝对不允许有酸液积聚。保持顺利排放。
  3牛腿部位防腐处理
  对分段接缝处(牛腿部位):将原牛腿部位砂浆材料斜坡用錾子打掉,伸缩缝处填充硅橡胶,再用耐酸胶泥抹坡,在伸缩缝处做耐高温乙烯基树脂玻璃钢加强,长度约2米。最后将泡沫玻璃砖加工成异型,粘贴于坡上,以上压下为原则,以便酸液沿烟囱壁下排顺畅。
  4烟囱与烟道连接处处理
  烟囱与烟道的连接部位填充硅橡胶,设置不锈钢膨胀螺栓预埋件,衬泡沫玻璃砖,然后安装2㎜钛板,宽度1000㎜,接缝两边各500㎜。衬钛板之前先在泡沫玻璃砖表面刮硅橡胶确保钛板内填充饱满、接缝密实。
  5烟囱底部积灰平台防腐
  积灰平台是整个烟囱防腐系统的难题,该部位长期处于酸液浸泡之中,国内已完工的类似工程中此部位出现问题也最为常见。原有积灰平台拆除至混凝土,清理干净后采用浇筑混凝土找坡,积灰平台的外侧比中心高 100mm。烟囱底部积灰平台采用混凝土做成散水坡状,坡度约为4%,在混凝土上平铺丁基橡胶板,用有机硅胶粘剂粘结,并翻边至筒壁 50cm。然后铺设一层泡沫玻璃砖,然后再平铺一层聚四氟乙烯板,用有机硅胶粘剂粘结,并翻边至筒壁 50cm。最后再在上面铺设三层泡沫玻璃砖。
  七、施工费用及效果
  项目施工周期共45天,费用经招标和变更结算426万,比概算节约280万元。在我们施工后一年,上级集团公司出台了脱硫湿烟囱防腐管理办法,才明确使用进口泡沫玻璃砖的方案及相关管理细则。我们在每年停工时用360°摄像系统对烟囱筒体内部进行全面检查,在运行3年后,未发生任何渗漏和其他异常情况,说明我们在最初的方案是正确的施工过程管理是可靠有效的。在第四年停工检修期间,对烟囱底部积灰平臺清理检查,因外委民工在清理铲除时将底部防渗漏层破坏,造成烟囱底部局部渗漏,经19年短停检修,对底部重新做防渗漏处理,渗漏现象消除,对湿烟囱的管理必须加强管理和运行监控。
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