磚基煙囪內壁防腐蝕材料的選用及工藝

宮玉柱，孫傳慶，賈萬銅 張富鑫

（華能曲阜電廠，山東 曲阜 273100）

0 引言

曲阜圣城熱電有限公司2×225MW機組煙氣脫硫1號機組采用循環硫化床半干法工藝脫硫，2號機組脫硫裝置采用SDA工藝（旋轉噴霧干燥法）脫硫。在煤種適應性、運行經濟性、安全穩定性等幾個方面不能適應機組的生產要求。為確保機組安全、經濟、穩定運行，節約運行成本、降低能耗，滿足環保部門SO2排放濃度和總量控制日益嚴格的要求，煙氣脫硫技改工程采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，脫硫后的濕煙氣直接進入煙囟排放，1號、2號機組共用一座鋼筋混凝土煙囪。

1 工程概況

1.1 煙囪參數

總高度：210 m

煙囪出口處筒內壁直徑：6500 mm

煙囪壁從內到外結構：耐火磚、憎水性水玻璃膨脹珍珠巖板、鋼筋混凝土

耐火磚砌筑材料：耐酸膠泥

耐火磚厚度：標高90m以下厚230mm，標高90m以上厚120 mm。

憎水性水玻璃膨脹珍珠巖板厚度：標高60 m以下厚140 mm，標高60 m以上厚100 mm。

1.2 脫硫煙氣工況

進入脫硫島的煙氣條件（FGD入口）如表1所示。

表1 進入脫硫島的煙氣條件

鍋爐B－MCR工況煙氣中污染物成分（進入脫硫島）：

煙塵質量濃度：100 mg／Nm3

冷凝酸液量：7120 kg／h

1.3 煙囪運行工況

煙氣脫硫裝置為石灰石—石膏濕法工藝，采用無煙氣加熱裝置（GGH）的方案，脫硫后的煙氣直接進入煙囪排放，煙氣溫度約50℃左右，煙氣腐蝕等級為強腐蝕性，煙氣腐蝕的類型包括硫酸、氯酸、鹽酸、硝酸、氯化氫等［6］。脫硫系統設置有旁路擋板，當脫硫島發生故障時鍋爐排出的高溫煙氣直接進入防腐改造后的煙囪排放，正常運行時進入脫硫島的煙氣溫度138℃左右，最高溫度達180℃。兩臺機組共用一座煙囪，進入煙囪的煙氣有干煙氣、濕煙氣、干濕混合煙氣。

2 防腐改造方案及實施

2.1 濕煙囪腐蝕原因

濕法脫硫對煙氣中的SO3脫除效率很低，不設GGH的脫硫排煙溫度約在45～50℃，飽和濕度很大，冷凝結露液體的pH值約在1.0～2.5之間（實測），此時的酸液對結構材料的腐蝕性很強［2］，另外，煙囪還存在干濕交替、高低溫交替運行產生的交變熱應力，這些因素對煙囪防腐材料影響很大［3］。濕煙囪運行工況較為復雜，暴露出的腐蝕問題已經到了非常嚴重的地步［4］，選擇合適、耐用的防腐改造方案迫在眉睫。

2.2 防腐改造方案論證

為徹底解決煙囪的腐蝕、滲漏問題，電廠召開了“煙囪防腐專題研討會”，邀請了行業內知名專家到會，聽取并論證了GDAPC雜化聚合結構層、賓高德泡沫玻璃磚、OM涂料、玻璃鋼板拼裝等多項防腐方案。還對國內、外行業發展情況進行介紹，會議認為鈦鋼板、整體玻璃鋼等防腐效果良好，但不適合舊煙囪的防腐改造，舊煙囪防腐改造方案比較見表2［2］。

經過會議討論，認為泡沫玻璃磚、OM涂料、玻璃鋼板拼裝等方案均存在工藝控制及施工監督困難、質量難以保證的情況，不太適合舊煙囪防腐改造 。GDAPC雜化聚合結構層采用特殊雜化聚合物和纖維混合噴涂而成，其材料外觀與玻璃鋼類似，防腐性能較好，比較適合舊煙囪防腐改造實際情況。

表2 舊煙囪防腐改造候選方案

GDAPC與煙囪磚基體的粘結性能、線性膨脹系數、耐磨性、耐溫性、耐高低溫交變、干濕交變等性能和指標應作為主要考慮因素［5］。GDAPC雜化聚合結構材料是近年來出現的新型防腐材料，通過實驗室性能測試和模擬現場工況試驗，它完全符合脫硫濕煙囪防腐工藝選擇原則［1］，滿足濕煙囪復雜工況需要。

2.3 實施效果

2011年9月，電廠決定使用GDAPC防腐材料對煙囪進行防腐改造，GDAPC防腐煙囪投運半年后，停爐檢查煙囪防腐使用情況，GDAPC防腐層表面干凈、光滑，無開裂、空鼓或破損現象，防腐層表面光亮如新。基本確認了GDAPC防腐材料的耐腐蝕、力學性、粘結力、耐溫度變化等性能，完全可以滿足濕煙囪復雜工況防腐需要。

3 GDPAC防腐蝕施工工藝

3.1 基體噴砂清灰

工程基層清理采用13 m3空壓機進行施工，施工氣壓0.5～0.7 MPa，噴砂采用石英砂。磚基體噴砂清理以徹底清除基層表面各類污染物、附著物為目的。噴砂之后基層表面不得殘留任何污染物、油脂、脫層等疏松物。噴砂過程中由班組長進行監督檢查，噴砂過程中噴槍移動速度均勻一致，避免部分區域噴砂嚴重，造成磚體表面凸凹不平，影響后期施工質量。

每一區域噴砂完畢，采用自制鋼鏟對基層表面膠泥附著物、凸出磚體殘留物進行徹底鏟除。磚基體表面不得殘留任何高處基體附著物。

煙囪內襯防腐層噴砂完畢，流掛處理完畢后對整體內壁采用壓縮空氣進行徹底清灰處理。將煙囪內襯表面灰塵進行一次全面清掃。

在進行下道工序底涂施工前還要用大功率吸塵器進行清理，以去除磚縫隙中的二次污染的灰塵，保證底涂與基體有機結合。

3.2 底涂施工

GDAPC雜化聚合材料采用雜噴設備進行施工。底涂層是GDAPC雜化聚合物材料防腐層中與煙囪基層基體粘接層，干膜厚度為0.1～0.2 mm，噴涂時操作人員根據環境溫度、涂料的黏度適時調整噴涂速度，確保底涂層完全覆蓋磚基體，避免產生流墜，遺漏等現象。

材料說明：

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:25

熟化時間：常溫，10 min

適用期：1 h（25℃）

表干時間：4 h（25℃）

實干時間：24 h（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃。

施工方式：雜噴施工

施工配料：材料配制應在離施工現場不遠處，有防雨、防塵措施；配料前檢查料桶、攪拌器是否潔凈，應無固化的料塊料渣及水分；材料配制應由專人稱量、攪拌、清理完料桶內的殘留物；按配比稱量出底層材料主劑A，再按配比精確稱量出固化劑B加入料桶內，攪拌3～5 min即可取出進行施工；必須以一低速攪拌機均勻攪拌，以防大量氣泡產生；每次配料量可根據施工速度適時調整，一次攪拌用量應控制在規定的時間內用完，避免噴涂不及時材料固化，如果超過適用期材料固化將無法進行施工作業。

涂覆方法：高壓無氣噴涂。

環境要求：施工時內襯內表面含水率≤6%（含水率測試儀），空氣的相對濕度保持在85%以下（濕度計），要求的基體溫度至少為10℃（紅外溫度計），表面的溫度或工作區域空氣的溫度低于10℃，采取加熱設施進行施工。

質量標準：無流墜、噴涂均勻，無遺漏。

底涂施工后如圖1所示。

圖1 底涂施工完畢

3.3 基層修補

內襯磚基體勾縫修復采用GDAPC專用膠泥進行施工。內襯磚表面凹陷超過5 mm的凹坑、磚縫不飽滿的部位，采用酚醛環氧樹脂與石英粉拌制的膠泥進行修補平整。修補完畢之后，相鄰兩塊內筒磚之間的錯縫不平整度不得超過3 mm，超過此尺寸的錯縫，必須修補平整或者修補成為R20以上的圓弧過渡。基層修補圖后如圖2所示。

圖2 基層修補

3.4 GDAPC雜化結構層施工

在磚基體勾縫處理完畢即可進行GDAPC雜化聚合結構層的雜噴施工。噴涂要求噴涂厚度均勻、無流墜、無遺漏，并確保噴涂厚度，滿足技術規范書要求。噴槍操作員噴涂同時壓輥人員必須同時進行壓輥作業，避免由于滾壓不及時材料固化致使雜化層內形成氣泡、孔洞、針眼。壓輥人員必須沿噴涂起點位置依次對雜化結構層進行全面輥壓，不得遺漏任何部位。雜噴過程使用濕膜測厚儀實測濕狀態下厚度，與現場濕干膜對比試驗結果進行對比，從而控制雜化材料噴涂厚度。施工環境要求同底涂施工。

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:25

熟化時間：常溫，10 min

適用期：1 h（25℃）

表干時間：2h（25℃）

養護時間：4天（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃

施工方式：雜噴施工

施工配料方法：同底涂施工

質量標準：無流墜、無氣泡、無針眼、厚度均勻符合技術規范書要求，無遺漏，滾壓密實［5］。

雜化層如圖3。

圖3 雜化層

3.5 面涂施工

噴涂標準厚度應在500 μm左右，耐磨面層采用GDAPC－04BN耐磨面層，施工時嚴格按使用說明書執行。施工環境要求同雜化施工。

混合配比（重量比）：A組分：B組分＝100:19

熟化時間：常溫，10 min

適 用 期：1 h（25℃）

施工條件：25℃左右為宜，最低使用溫度高于10℃。

施工方式：雜噴施工

表干時間：4 h（25℃）

實干時間：24 h（25℃）

質量標準：無漏白、無扎刺、無空鼓、無浸潤不良、色澤均勻一致。

面層如圖4。

圖4 面層圖

4 結語

煙囪磚內筒整體內襯GDAPC雜化聚合結構層的防腐系統在磚內筒上形成了完全包裹筒壁整體的、牢固的、耐腐蝕、耐老化的防腐層，是解決濕法脫硫機組煙囪防腐問題的成熟方案。煙囪投入運行1年后，經查驗，涂層完好。

［1］宋景陽，龍輝.排放濕煙氣煙囪的鋼內筒設計探討［J］.中國電力，2006，39（2）：92－94.

［2］白學利，鄭曉永.濕法脫硫煙囪腐蝕現狀及防腐方案的選擇［J］.熱力發電，2011，40（2）：84－87.

［3］中國大唐集團科技工程有限公司.火電廠脫硫煙囪防腐技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［4］中國電力工程顧問集團公司.火力發電廠脫硫煙囪防腐技術研討會會議紀要［C］.上海：2009.

［5］王震宇.APC雜化聚合結構材料的引進與創新應用研究［C］.火力發電廠煙囪脫硫煙囪防腐技術研討會，2009.

［6］康天明.電站鍋爐煙囪檢測方法與維修技術探討［J］.工業安全與環保，2010，36（4）：46－47.