極寒條件下脫硫裝置防腐施工質(zhì)量控制技術(shù)

潘忠文 謝 純 張學(xué)雙 張中超 胡欽峰

（成都龍之泉科技股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引言

在一定條件下，將甲基丙烯酸、環(huán)氧樹脂（雙酚）或者酚醛樹脂及其他材料混合通過化學(xué)反應(yīng)得到一種改性的熱固性的環(huán)氧樹脂，我們稱之為乙烯基酯樹脂（VE）[1]。改性乙烯基酯樹脂保留了環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能，同時又提高了樹脂的耐溫及耐酸堿等性能，并且在交聯(lián)固化與成型強度等方面也得到了較大的改善，因此，乙烯基酯樹脂廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠煙氣脫硫裝置及化工等領(lǐng)域防腐施工[2]。乙烯基酯樹脂的使用環(huán)境溫度應(yīng)控制在2℃～40℃范圍內(nèi)，最適宜施工溫度為15℃～30℃，最低不低于10℃，最高不高于45℃。超出溫度范圍，為確保質(zhì)量，不建議進行現(xiàn)場防腐施工。除非采取特別的措施，達到了施工條件，才能施工作業(yè)。

我國幅員遼闊，燃煤電廠主要分布在北方區(qū)域，尤其以內(nèi)蒙古、東三省、新疆等區(qū)域集中度較高，上述區(qū)域冬季非常寒冷，以東三省及內(nèi)蒙古東北區(qū)域為例，平均氣溫在-15～25℃，極端條件下甚至達到-40℃以下，冬季時期的低溫因素，嚴重限制了防腐施工中采用乙烯基樹脂材料，如果采用其它替代方案，比如使用不銹鋼、合金鋼等材料，一是價格極其昂貴，并且施工周期太長，勢必會影響生產(chǎn)，從而造成較大的經(jīng)濟損失。

1 工程概述

內(nèi)蒙古霍煤鴻駿鋁電有限責(zé)任公司一二期電解鋁廠坐落于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部霍林郭勒市沙爾呼熱鎮(zhèn)[3]，廠址北距霍林郭勒市城區(qū)6.6km，西距沙爾呼熱鎮(zhèn)2.1km。季風(fēng)氣候，表現(xiàn)為：夏天時間短且清涼、秋天急速降溫、冬天寒冷且時間長、春天大風(fēng)頻繁且干燥。有記錄開始，年平均溫度1.1℃，極端最低問題-39.4℃[4]。

一、二期煤電鋁煙氣污染物趨零排放示范工程，采用石灰石-石膏脫硫技術(shù)[5]，脫硫裝置采用碳鋼乙烯基樹脂內(nèi)襯防腐施工技術(shù)。1#煙氣脫硫吸收塔半徑7.75m，設(shè)計高度28.8m，塔頂部設(shè)直排變徑煙囪，出口半徑6m，設(shè)計高度89.5m；2#煙氣脫硫吸收塔半徑8.5m，設(shè)計高度29.3m，塔頂部設(shè)直排變徑煙囪，出口直徑6m，設(shè)計高度90m[6]，吸收塔及煙囪外壁均不設(shè)保溫層，但是吸收塔本體區(qū)域外圍構(gòu)建有二四砌體墻，乙烯基內(nèi)襯襯施工總面積14000余m2。其中1#塔正常施工不受氣候條件影響，2#塔施工安排在2017年11月中旬～次年1月上旬，正常情況下不具備乙烯基樹脂襯里施工條件。

2 環(huán)境條件控制技術(shù)

鑒于施工工期跨度長達60d，跨越當(dāng)?shù)氐蜏仄冢ǎ?10℃）、嚴寒期（＞-20℃）、極寒期（＜-20℃）三個時期，冬季風(fēng)速高，且整個脫硫裝置無外保溫設(shè)施，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、施工、監(jiān)理召開專題論證后決定采取煙囪在地面分段防腐，高空分段吊裝后再進行防腐補口施工，工期安排在環(huán)境溫度稍高的前半段，吸收塔防腐按正常施工流程組織施工，作業(yè)時間安排在環(huán)境條件較為惡劣的后半期。施工單位負責(zé)采取保證乙烯基樹脂內(nèi)襯施工質(zhì)量的保溫控濕措施的設(shè)計、建造、運行管理及拆除工作。

2.1 煙囪本體地面施工控制技術(shù)

施工時間11月15日～12月10日，環(huán)境氣溫-7～-18℃。

控溫技術(shù)措施分三個方面進行：

（1）基體外部保溫措施：分段預(yù)制煙囪本體驗收合格后，在外部焊接臨時保溫釘，間距1.5m，將棉被固定在保溫釘上，棉被用6#鐵絲綁扎固定，間距1m，橫向接縫處增設(shè)綁扎絲一道；棉被外部采用防水油布覆蓋封閉，并用6#鐵絲綁扎固定，間距0.5m，接縫處增設(shè)綁扎絲一道；復(fù)合保溫層主要作用為隔絕基體與外部環(huán)境的熱交換，兼具防風(fēng)雪的功能；

（2）頂部開口保溫措施：煙囪本體內(nèi)搭設(shè)符合防腐施工要求的滿堂腳手架，腳手架頂部應(yīng)高出基體頂部約0.5m，并滿鋪腳手板；安裝設(shè)置臨時透風(fēng)口，確保作業(yè)通風(fēng)良好；腳手板上滿鋪防水油布，油布上滿鋪一層棉被，并用綁扎絲將棉被與腳手板固定，棉被上再鋪設(shè)一層防水油布并臨時固定；

（3）煙囪本體內(nèi)部安裝大功率暖風(fēng)機，施工期間不間斷進行暖風(fēng)加熱，暖風(fēng)機額定功率為35KW，暖風(fēng)機配備不少于三臺，兩用一備輪換使用，防止過熱發(fā)生安全事故；

（4）煙囪本體人孔處及頂部排風(fēng)口處設(shè)置大功率軸流風(fēng)機保證密閉空間內(nèi)通風(fēng)符合防腐施工技術(shù)要求；準備適量的24V安全照明燈具，確保施工作業(yè)面具有足夠的亮度。

（5）設(shè)置一名專職安全看護人員在施工期間不間斷安全巡視；

（6）防腐襯里驗收合格后拆除臨時保溫設(shè)施。采用控溫措施后數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如表1所示。

表1 采用溫控措施后數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況

2.2 煙囪焊縫施工控制技術(shù)

（1）焊接工作完成后，利用焊接平臺在煙囪外壁焊縫處設(shè)置電伴熱帶，并用棉被將焊縫及伴熱帶臨時覆蓋；

（2）內(nèi)壁焊縫處采用熱輻射式電暖器對焊縫進行烘烤處理，提升基體溫度；

（3）將施工材料提前預(yù)熱至30℃，材料運輸、配置全程使用棉被進行保溫處理；

（4）材料涂抹前使用熱塑焊機對基體進行預(yù)熱，預(yù)熱時通過實驗確定的距離將熱風(fēng)溫度控制60～80℃，預(yù)熱后迅速涂抹乙烯基樹脂膠泥。

由于高空空間無法封閉，風(fēng)力影響大，鋼基體導(dǎo)熱系數(shù)大等原因，樹脂襯里固化效果不太理想，固化時間長達5～8h，遠大于正常要求的30～50min。

2.3 吸收塔本體施工控制技術(shù)

（1）在吸收塔外壁與圍護墻體間設(shè)置現(xiàn)場特制加裝安全防火燃煤升溫爐10個，等間距布置，單爐設(shè)計優(yōu)質(zhì)煤燃煤量180kg/d，用以提升吸收塔外圍空間的環(huán)境溫度；

（2）在吸收塔圍護墻外側(cè)配置三級燃燒燃煤蒸汽加熱鍋爐一臺，額定熱功率0.135MW，額定蒸汽產(chǎn)量0.2T/H，煤耗量24kg/h，由蒸汽循環(huán)管路輸送至吸收塔底部漿液區(qū)，塔內(nèi)設(shè)置蛇形散熱管件，用于塔內(nèi)升溫；

（3）吸收塔內(nèi)分四層布置加裝特別安全裝置的可調(diào)大功率電加熱器，其中分吸收塔底板處及煙氣進口區(qū)各設(shè)2臺，噴淋區(qū)及除霧區(qū)各設(shè)3臺，施工時配置一臺隨工作面移動；

（4）吸收塔與煙囪交界區(qū)滿鋪腳手板，安裝設(shè)置臨時通風(fēng)口，保證施工通風(fēng)良好；腳手板上滿鋪一層棉被，并用綁扎絲將棉被與腳手板固定，棉被上再鋪設(shè)一層防水油布并臨時固定；

（5）吸收塔煙氣入口、各類人孔、管口等采用保溫棉被封堵；

（6）吸收塔頂部、煙氣入口區(qū)、底部漿液區(qū)分別設(shè)置大功率軸流風(fēng)機，保持塔內(nèi)通風(fēng)良好；設(shè)置足夠的24V安全照明燈具，保證施工作業(yè)面具有足夠的照度；

（7）電加熱器布置區(qū)、鍋爐、燃煤爐區(qū)制定專項安全措施，每區(qū)設(shè)專人看護保證安全。

具體的示意圖，如圖1所示。

圖1 吸收塔本體加熱保溫示意圖[7]

采用控溫措施后數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如表2所示。

表2 采用控溫措施后數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 襯里質(zhì)量驗證

3.1 襯里質(zhì)量

（1）煙囪本體、吸收塔本體內(nèi)襯質(zhì)量較好，厚度測試、電火花測試、附著力測試、巴氏硬度測試、外觀質(zhì)量檢測均符合國家標準、規(guī)范及設(shè)計文件要求；

（2）煙囪焊縫處襯里固化時間過長不滿足規(guī)范要求，固化后現(xiàn)場取樣發(fā)現(xiàn)襯里硬度偏小，加熱至30℃后破壞面存在粉末狀掉渣；

（3）12月31日～18年1月7日進行整機全系統(tǒng)試運行，1月8日打開吸收塔各人孔，通過人孔觀察襯里情況，未發(fā)現(xiàn)襯里異常；吸收塔外觀檢查未發(fā)現(xiàn)漏煙、穿孔、漏漿等異常現(xiàn)象，未發(fā)生漿液泵堵塞（內(nèi)襯開裂、脫落導(dǎo)致的事故）等異常情況；

（4）2018年4月20日吸收塔外觀檢查及打開人孔進行內(nèi)部觀察，未發(fā)現(xiàn)明顯異常；

（5）2018年8月7日吸收塔停運檢查，時間15d，吸收塔內(nèi)部襯里及煙囪本體（地面施工部分）均未發(fā)現(xiàn)異常情況；煙囪焊縫存在局部脫落、開裂、基體腐蝕等情況；

（6）2020年7月27日，停運檢查，時間7d，對吸收塔內(nèi)部襯里、原煙道、永久性煙囪進行全部檢查，幾乎與2018年8月7日檢查結(jié)果類似，整體均未發(fā)現(xiàn)異常情況；僅僅在原煙道膨脹節(jié)連接處以及煙囪個別焊縫存在局部脫落、開裂、基體腐蝕等情況。

4 結(jié)語

（1）在極寒氣候條件下通過采取措施能夠滿足乙烯基樹脂襯里施工技術(shù)要求，保證施工質(zhì)量；

（2）極寒條件下在開放空間即使采取加熱保溫措施，仍不能保證乙烯基樹脂襯里施工質(zhì)量；

（3）本次施工歷經(jīng)45d，經(jīng)過測算保溫加熱措施費高達45萬，費用包括設(shè)備購置、臨設(shè)措施費、人工費、電費、燃煤費，雖然保證了施工質(zhì)量，但是性價比不高。