碳化硅雜化聚合物在煙囪防腐中的應用

王 飛

碳化硅雜化聚合物在煙囪防腐中的應用

王 飛

碳化硅雜化聚合物的強耐酸性、耐高溫、粘結力強等優點，對于混凝土煙囪的防腐處理具有非常強的適用性，值得應用推廣。

濕煙囪 碳化硅雜化聚合物 煙囪雨

一、煙囪設計概述及現狀

（一）煙囪設計概述

鶴煤熱電廠2×135MW燃煤發電機組煙囪為單筒式混凝土煙囪，全高180m，筒身根部外徑18.9m，煙囪最小的內徑為5.4m，整根煙囪由基礎、混凝土外筒、保溫層及內襯、積灰平臺及其附屬設施等部分組成。

煙囪外筒采用鋼筋混凝土結構，筒壁設計為變坡圓臺體。外筒筒壁采用普通的硅酸鹽水泥，90m以下混凝土標號為C40，90m～180m混凝土標號為C30。排煙筒內襯為耐酸磚分段支承在鋼筋混凝土牛腿上，內襯由里向外的結構組成依次為耐酸磚、耐酸砂漿封閉層、憎水性珍珠巖板隔熱層和用于固定隔熱層的鐵絲網。筒身自115m～180m涂刷紅白相間航標漆5節，頂部為紅色。煙囪在100m、173.75m處設置兩層信號平臺，平臺采用碳鋼熱鍍鋅材料。

（二）煙囪運行狀況

鶴煤熱電廠原有脫硫裝置采用爐后煙氣循環干法脫硫技術，煙囪排放煙氣為100℃的干煙氣，煙囪內襯無腐蝕。

二、改造必要性

為適應國家超低排放標準，鶴煤熱電廠將脫硫系統改造為石灰石-石膏法濕法脫硫技術，排放煙氣處于飽和濕度狀態且溫度在50℃，低于酸露點，因此會在煙囪中析出大量腐蝕性和滲透性很強的冷凝稀酸液（pH值在1～3范圍），對單筒式磚內襯煙囪有非常強的腐蝕性，為防止其影響混凝土外筒結構耐久性，必須對其進行防腐處理。

三、煙囪防腐材料選型

鑒于防腐處置方案較多，為選用合適的防腐材料及方案，應從煙囪結構、防腐材料特性以及是否會形成“煙囪雨”等因素考慮材料選型及方案設計。

（一）煙囪熱力計算及直徑選擇

對于“濕煙囪”，在排放的煙氣中都會攜帶一定量的液體。沉積和冷凝在煙道、煙囪壁上的大直徑液滴，正常情況下因自重而向下流淌，由于煙囪內高速向上的煙氣流，當速度達到一定的臨界值時，大直徑液滴會向上，并隨煙氣一并帶出，形成“煙囪雨”。它不同于煙氣中的水霧，由于其直徑較大，通常散落在煙囪周圍800m的范圍內，會對電廠的建、構筑物及外露的設備產生腐蝕作用。

當煙氣流動的牽引力大于液滴的重力和液滴與防腐材料的附著力時，液滴就脫離出來進入氣流中，這時的氣體流速就是二次進入的臨界流速，根據國外相關資料，防腐涂料的臨界流速為16.8m/s。

鶴煤熱電廠脫硫系統設計參數計算，單臺機組煙囪入口煙氣溫度為48℃，煙氣流量為70萬m3/h。若采用帶內筒的防腐方案，勢必縮小煙囪的內徑，容易形成煙囪雨水。采取拆除磚內襯在混凝土上進行防腐，則節點處實際煙速為15.95m/s（見表1），煙氣流速在臨界值以下，不宜形成“煙囪雨”現象。

表1　鶴煤熱電廠煙囪熱力計算表

（二）材料選取

早期的煙囪防腐材料在運用過程中，經過一段時間的冷、熱態交替運行出現大面積鼓泡、起皮、脫落現象，無法滿足煙囪運行的要求。本次選用的碳化硅雜化聚合物材料，其材料由環氧樹脂與活性基團的納米級有機硅低聚物經化學改性而成，具有耐濕、耐候、耐水、耐鹽水、耐油、耐海水、耐溫、防潮、電絕緣、耐藥品、防腐蝕、耐溶劑性、附著力好、機械性能及電性能優良，并具有耐真空紫外線輻照，液氮溫度淬冷，高速氣流沖刷等性能。

四、實施方案

經研究分析，本次改造拆除耐酸磚內襯及隔熱層，使在樹脂和無機碳化硅材料內加高分子纖維形成的雜化聚合物材料對混凝土內壁進行防腐處理，共劃分為底層噴涂、結構層涂抹與面層噴涂，三層結構，厚度為4mm。其重點防腐部位為煙首部分、支撐牛腿與積灰平臺部位。

（一）煙囪混凝土內壁防腐

煙囪混凝土內壁拆除耐酸磚與保溫層后對其進行修復找平，再進行噴砂處理，噴砂等級為Sa2.5，噴砂過程中分段對已噴表面進行清潔。

基層清理工作完成后，應盡快進行涂裝施工。涂刷要在天氣良好的情況下進行，在雨、霧、大風天氣禁止涂刷施工，涂裝有刷涂、滾涂、噴涂等工藝，以保證取得良好涂裝效果和很好的粘結力。施工時內筒環境相對濕度≤80%，環境溫度宜為15℃～30℃，并高于當時空氣露點溫度3℃。當環境溫度＜10℃或相對濕度超過80%時，應采取機械措施達到正常的施工溫度和濕度。

涂刷底涂后按照工藝涂刷各層防腐層，需保證混凝土基底干燥，且各防腐涂層需控制涂刷時間，保證各涂層干燥，且防腐結構層須通過碾壓等工藝保證平整、趕出氣泡，面層須平整光滑。

（二）煙首部位

煙囪頂部煙氣出口部位，采用5mm厚度A3冷軋鋼板壓頂，并在鋼板上噴砂防腐處理，再用聚合物進行防腐，鋼板高度為2m，其余部位自壓頂鋼板向下10m采用耐酸氯化橡膠漆防腐，防腐后重新涂刷煙囪外壁航標色環。

（三）基體環形懸臂和支撐牛腿

將牛腿基層處理完成后，用耐酸性柔性材料硅橡膠進行密封填充，將牛腿處上下400mm處隔離，涂滿聚合物材料，然后用粗纖維網進行整體粘接，待固定好后再進行外層覆蓋防腐，有效地防止酸液從此處滲透至煙囪內壁上。

（四）煙囪與煙道的結合部位

煙囪和煙道結合部位的防腐處理必須設置膨脹縫，并在此處加裝不銹鋼伸縮排酸槽，接排水管道。消除膨脹帶來的酸液滲漏。

五、結語

由于碳化硅雜化聚合物成型后具有較好的耐酸性、耐高溫（200℃運行60min），可長時間穩定運行在110℃～160℃、粘結強度高的優點，且改造后不會形成“煙囪雨”的現象，可作為混凝土煙囪防腐處置的最佳方案，值得推廣應用。

（作者單位為河南能源化工集團鶴煤公司熱電廠）