采用玻璃鋼解決濕煙囪防腐的新途徑

1、第43卷增刊2010年8月武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版E n g i n e e r i n g J o u r n a l o f W u h a n U n i v e r s i t y V o l .43S u p.A u g.2010作者簡介:孫鋒,從事防腐材料研制及防腐設(shè)計(jì)、施工工作.文章編號(hào):1671-8844(2010S 1-0278-04采用玻璃鋼解決濕煙囪防腐的新途徑孫鋒1,馬克義1,龐慶會(huì)2(1.北京美順防腐科技發(fā)展有限公司,北京110120;2.河北可耐特玻璃鋼有限公司,河北冀州053200摘要:列舉分析了目前國內(nèi)濕煙囪防腐工程出現(xiàn)的問題和原因,對(duì)F R P 煙囪在國內(nèi)外的應(yīng)用

2、現(xiàn)狀進(jìn)行了評(píng)述,分析了國外近幾年濕煙囪防腐材料選用的趨勢(shì).;排煙筒;脫硫改造中圖分類號(hào):T U 593文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A A n e w w a y f o r a n t i c o r r o s i o n o f w e t s t a c k s b y u s i n g f i b e r gl a s s r e i n f o r c e d p l a s t i c S O N G F e n g 1,MA K e y i 1,P A N G Q i n gh u i 2(1.B e i j i n g M e i s h u n A n t i c o r r o s i

3、o n T e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t C o .,L t d .,B e i j i n g 110120,C h i n a ;2.H e b e i K N T F R P C o .,L t d .,J i z h o u 053200,C h i n a A b s t r a c t :T h i s p a p e r e n u m e r a t e s p r e s e n t p r o b l e m s o c c u r r i n g i n w e t s t a c k a n t i c o r r o

4、s i o n p r o j e c t s i n C h i n a a n d r e a s o n s f o r t h e m ,t h e n r e v i e w s t h e d o m e s t i c a n d i n t e r n a t i o n a l a p p l i c a t i o n o f t h e f i b e r g l a s s r e i n f o r c e d p l a s t i c (F R P s t a c k a t p r e s e n t a n d a n a l y z e s t h e t

5、r e n d o f w e t s t a c k a n t i c o r r o s i o n m a t e r i a l s c h o s e n i n r e -c e n t y e a r s a t h o m e a n d a b r o a d .I t i s d e m o n s t r a t e d t h e n e c e s s i t y a n d p o s s i b i l i t y o f u s i n g o v e r a l l g l a s s i n -s u l a t i n g a r r o u n d t

6、 h e s m o k e e m i s s i o n c a n i s t e r a n d u s i n g t h e g e n e r a l p r e f a b r i c a t e d g l a s s a n t i c o r r o s i o n s y s -t e m a s b u s h i n g i n t h e s m o k e e m i s s i o n c a n i s t e r i n w e t s t a c k a n t i c o r r o s i o n s c h e m e f o r t h e f

7、u t u r e ,s o a s t o p r o v i d e a n e w w a y f o r w e t d e s u l p h u r i z a t i o n a n t i c o r r o s i o n w o r k s a n d o l d s t a c k d e s u l p h u r i z a t i o n m o d i f i c a -t i o n w o r k s .K e y w o r d s :w e t s t a c k a n t i c o r r o s i o n ;f i b e r g l a s s

8、 r e i n f o r c e d p l a s t i c (F R P ;s m o k e e m i s s i o n c a n i s t e r ;d e s u l -ph u r i z a t i o n m o d i f i c a t i o n 發(fā)電廠的高煙囪(高度一般在180270m 是重要的構(gòu)筑物,根據(jù)相關(guān)規(guī)定,其應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期50年和工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)壽命3035年的要求.脫硫煙囪防腐出現(xiàn)問題,將會(huì)危及煙囪結(jié)構(gòu)安全,導(dǎo)致機(jī)組被迫停爐,對(duì)發(fā)電企業(yè)本身及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益都將會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失.1選用濕煙囪防腐材料的發(fā)展趨勢(shì)由于燃煤機(jī)組的煙氣腐蝕介質(zhì)比較復(fù)雜,煙氣

9、溫度變化幅度比較寬,排煙筒的防腐材料只能選用玻璃、陶瓷、樹脂復(fù)合材料和合金鋼板四類,常用的金屬類防腐材料(包括鈦鋼和其他合金不能全部解決多種腐蝕介質(zhì)的侵蝕.對(duì)于玻璃和陶瓷類防腐材料,我們已經(jīng)采用過粘貼泡沫玻璃磚和泡沫陶瓷磚方案,它不可能做成大塊,在整體性和密閉性上出現(xiàn)問題比較嚴(yán)重.近幾年玻璃鋼排煙筒在歐美快速發(fā)展應(yīng)用.玻璃纖維增強(qiáng)塑料(F R P ,俗稱玻璃鋼是一種增刊孫鋒,等:采用玻璃鋼解決濕煙囪防腐的新途徑玻璃纖維和熱固性樹脂復(fù)合而成的高性能復(fù)合材料,. 圖1典型的耐腐蝕F R P 層壓板結(jié)構(gòu)大多數(shù)濕式F G D 脫硫系統(tǒng)中,最高煙氣溫度為100(212,最大超溫120(248.因?yàn)椴皇撬?/p>

10、有的樹脂都能耐受熱煙氣超高溫的作用,因此在選擇采用的樹脂時(shí),應(yīng)當(dāng)咨詢樹脂制造商,選擇滿足工藝要求的樹脂.國外玻璃鋼煙囪在電力行業(yè)的應(yīng)用始于F G D 開始應(yīng)用的20世紀(jì)70年代.截止到2003年,F R P 煙囪在美國的電廠煙囪工程中已經(jīng)占到10%,而到2009年已經(jīng)上升到60%以上.圖2清楚地表示了在濕式F G D 工藝中F R P 的快速增長.在2004和2005年,只有8個(gè)煙囪里襯工程開工.2006年,有38個(gè)開工,2007年有49個(gè),而2008年截止到7月1日,有39個(gè).美國最新的FR P 煙囪應(yīng)用是2007年完成脫硫改造的P 4電廠(P l e a s a n t P r a i r

11、 i e P o w e r P l a n t ,它在實(shí)施環(huán)保改造工程中表現(xiàn)突出,被選入2007年的“T O P P L A N T S ”.P 4電廠建于20世紀(jì)80年代中早期,裝機(jī)容量2617MW ,燃用P o w d e r R i v e r B a s i n 煤.2號(hào)機(jī)組在2003年進(jìn)行了S C R 改造.現(xiàn)又對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行S C R 改造,為2臺(tái)機(jī)組加裝了F G D 系統(tǒng),工程于2007年完成.圖2開工日期2004年到2008年7月1日的F R P 煙囪里襯國內(nèi)按照引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新的原則,積極采用國外成熟可靠的F R P 脫硫煙囪防腐蝕材料及技術(shù);研究和開發(fā)性能良好的F

12、 R P 玻璃鋼(包括整體纏繞和預(yù)制玻璃鋼襯套排煙筒防腐配套技術(shù)成為一種趨勢(shì).表1顯示國內(nèi)目前投運(yùn)、在建、新建的整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的工程案例,對(duì)于整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的設(shè)計(jì)和施工已經(jīng)積累了成熟的經(jīng)驗(yàn).煙囪的玻璃鋼排煙管就是把玻璃鋼煙道豎立起來,很大一部分可以借鑒.表1國內(nèi)整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的工程案例序號(hào)工程名稱煙塔面積/m2塔高/m煙塔數(shù)量煙道直徑/m備注1華能高碑店熱電廠300012017.0投運(yùn),脫硫技改4爐1塔2國華三河電廠450012025.2投運(yùn),擴(kuò)建工程,1機(jī)1塔3天津東北郊電廠500011025.1投運(yùn),新建工程1機(jī)1塔4哈爾濱第一熱電廠3850

13、10525.1投運(yùn),新建工程,1機(jī)1塔5遼寧錦州熱電廠400012016.0投運(yùn),新建工程2爐用1塔6天津軍糧城電廠500011015.2在建、擴(kuò)建工程2爐用1煙塔7大連甘井子電廠400012015.2在建、新建工程1機(jī)1煙塔8天津南疆電廠500011025.1新建工程1機(jī)1煙塔9高碑店熱電廠二期450014015.1新建工程2機(jī)1煙塔10石家莊良村熱電廠550010316.0在建、新建工程1機(jī)1煙塔11徐州發(fā)電廠1200016728.5新建工程1機(jī)1煙塔12廣東中山熱電廠500012925.1新建工程1機(jī)1煙塔13山西神頭電廠1200015027.0間接空冷排煙塔1機(jī)1煙塔新煙囪設(shè)計(jì)方案可以

14、推廣使用整體纏繞玻璃鋼排煙筒,在耐腐蝕、整體性和密閉性方面,這種煙筒都是可以信賴的.但是,當(dāng)采用整體纏繞玻璃鋼排煙筒時(shí),最好一臺(tái)爐配一個(gè)排煙筒.從脫硫塔到煙囪也采用玻璃鋼煙道,應(yīng)考慮玻璃鋼排煙筒進(jìn)入煙囪安裝時(shí),鋼筋混凝土外筒預(yù)留孔洞的大小.在舊煙囪脫硫改造中可以采用預(yù)制玻璃鋼襯套排煙筒防腐配套體系.972武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版第43卷2裝配式高溫耐酸復(fù)合材料封閉內(nèi)襯防腐體系北京美順防腐科技發(fā)展有限公司和河北可耐特玻璃鋼有限公司依據(jù)“濕煙囪封閉內(nèi)襯防腐結(jié)構(gòu)”專利技術(shù),在國內(nèi)最先提出裝配式耐高溫耐腐蝕復(fù)合材料(M S B復(fù)合板封閉內(nèi)襯防腐設(shè)計(jì)方案,在技術(shù)上依托武漢理工大學(xué),選用特種樹脂并在國內(nèi)玻璃鋼

15、大型生產(chǎn)企業(yè)挑選質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)能力過硬的企業(yè)作為委托加工生產(chǎn)基地.防腐體系里所選用材料均針對(duì)煙囪濕法脫硫后腐蝕環(huán)境惡劣、溫變大等實(shí)際運(yùn)行工況精心挑選,使排煙筒具有密閉可靠的防腐蝕、防滲漏、防水、防沖刷的能力,徹底杜絕濕煙氣在排煙筒內(nèi)的冷凝酸液及熱煙氣外滲.產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于火電濕法脫硫設(shè)備、煙囪排煙管及相關(guān)行業(yè)的防腐工程.采用改性高溫耐酸復(fù)合材料熱壓成型預(yù)制定型板(M S B,厚度34m m.M S B寬幅預(yù)制板水平布置安裝,從下向上分層順序安裝,上層板壓下層板.M S B板縫之間先采用改性硅橡膠貼接,然后用F R P螺栓施加預(yù)應(yīng)力夾緊,填縫后再用樹脂濕糊3 m m厚玻璃鋼封縫.安裝后在排煙

16、筒內(nèi)壁形成整體防腐蝕護(hù)板作為內(nèi)襯,構(gòu)成預(yù)制玻璃鋼襯套排煙筒防腐體系.板間設(shè)計(jì)了充分的搭接長度,保證排煙筒內(nèi)冷凝液從上向下流淌,集中排出.在工廠生產(chǎn)的M S B預(yù)制板比較密實(shí),具有耐多種復(fù)合酸液和腐蝕介質(zhì)侵蝕的性能.M S B預(yù)制板預(yù)制中在縱向熱壓兩道U形波槽.在煙囪內(nèi)整體安裝后,該波槽可在任何高度區(qū)段,分別起到膨脹節(jié)作用,保證整體預(yù)制防腐結(jié)構(gòu)與煙囪內(nèi)壁沒有變形差動(dòng).M S B寬幅預(yù)制板采用F R P螺栓成片連接固化后,采用 12鈦鋼螺桿與磚砌內(nèi)襯或鋼內(nèi)筒固定.3濕煙囪鋼排煙筒防腐目前濕煙囪鋼內(nèi)筒(包括分解懸掛,分解自立,全程自立結(jié)構(gòu)防腐主要采用噴涂重防腐涂料(R H FA P C鱗片樹脂、粘貼

17、泡沫?；u二種方案.粘貼泡沫玻璃磚或陶瓷玻化磚的工程目前出了不少問題,石洞口二廠、外高橋三期、鯉漁江電廠、漳山電廠、九江電廠、兆光電廠等鋼內(nèi)筒煙囪出現(xiàn)了嚴(yán)重脫落、沖刷和滲漏情況.鄂州電廠采用噴涂防腐涂料,也出現(xiàn)了嚴(yán)重滲漏.不管是普鋼還是耐酸鋼的內(nèi)筒都出現(xiàn)幾十個(gè)穿孔,冷凝酸對(duì)鋼板的腐蝕可達(dá)到每月0.20.4m m.濕煙囪(不加G G H鋼內(nèi)筒采用噴涂鱗片樹脂,在湖北鄂州電廠一期煙囪出現(xiàn)問題是嚴(yán)重的,鋼內(nèi)筒已經(jīng)多處腐蝕穿孔,可以形容為“千瘡百孔”.噴涂R H F專用重防腐涂料只在僅有的少數(shù)煙囪工程中試用,噴涂A P C僅在煙道中局部試用,尚有待進(jìn)一步觀察總結(jié).噴涂料與鋼內(nèi)筒的貼接經(jīng)常出問題,而且小

18、面積試用和大面積煙囪內(nèi)壁實(shí)用還有很大距離;在煙氣溫度交替變化后,噴粘涂料與鋼板會(huì)起皮開裂,導(dǎo)致冷凝酸液滲漏,這些問題可能出在材料本身,也可能出在施工工藝方面.能不能采用樹脂復(fù)合材料(玻璃鋼F R P作為內(nèi)襯?因?yàn)橐呀?jīng)有鋼筒作結(jié)構(gòu)層了,不可能再考慮整體纏繞玻璃排煙筒,只能開發(fā)玻璃鋼整體襯套防腐體系.將M S B玻璃鋼板(寬度為1.42.0m,長度為3.06.0m采用鈦鋼螺栓擠壓連接,內(nèi)墊改性硅橡膠封堵,外加濕糊F R P涂層密封連接,形成F R P整體密封排煙筒,再利用豎向連接槽鋼,定距離采用鈦鋼錨栓與鋼內(nèi)筒固定連接.由于這種防腐體系是鋼內(nèi)筒為結(jié)構(gòu)層,F R P 為防腐層,充分顯示了自己的特點(diǎn),

19、所以工程造價(jià)便宜.鈦復(fù)合鋼板內(nèi)襯防腐工程估價(jià)30003200元/m2,而這種F R P預(yù)制襯套整體防腐體系估價(jià)19002000元/m2(其中鋼筒結(jié)構(gòu)700800元/ m2,M S B板防腐層1200元/m2.4濕煙囪采用磚砌體排煙筒防腐濕煙囪前幾年也大量采用過泡沫陶瓷?；u砌筑的排煙管,內(nèi)側(cè)抹一定厚度的耐酸膠泥,在排煙筒負(fù)壓工作條件下運(yùn)行情況良好.但是全脫硫后排煙筒內(nèi)出現(xiàn)100200P a的正壓,這時(shí),磚砌排煙筒會(huì)慢慢出現(xiàn)滲漏,支承平臺(tái)上會(huì)積累大量酸水,腐蝕磚內(nèi)筒和支撐結(jié)構(gòu).秦嶺電廠、神頭電廠的套筒煙囪就是典型的案例,其他電廠新舊煙囪類似結(jié)構(gòu)也都有不同程度的滲漏.對(duì)于這種套筒煙囪的磚砌內(nèi)筒防腐

20、改造或維修,采用筒壁內(nèi)側(cè)襯套M S B預(yù)制拼接整體封閉防腐體系,肯定具有較大的優(yōu)越性.5磚內(nèi)襯單筒煙囪脫硫改造防腐量大面廣的單筒煙囪面臨脫硫改造,過去大批的磚砌內(nèi)襯的單筒煙囪采用粘貼泡沫玻璃磚、噴涂料或抹耐酸膠泥.這幾種防腐改造方案實(shí)踐下來,0 8 2增刊孫鋒,等:采用玻璃鋼解決濕煙囪防腐的新途徑都不是很成功的,改造后的煙囪出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏的工程案例達(dá)50%以上,有的煙囪改造后運(yùn)行不到3個(gè)月就出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏.鐵嶺電廠、辛店電廠等電廠在磚內(nèi)襯上粘貼泡沫磚就是明顯的失敗案例.在磚內(nèi)襯上噴涂薄膜涂料問題會(huì)更大一些.目前老式單筒磚砌內(nèi)襯煙囪濕法脫硫改造確實(shí)還沒有形成一種實(shí)用可靠的方案.去年姚孟電廠老煙囪把磚

21、內(nèi)襯全部拆除,然后在混凝土外筒內(nèi)壁增加涂料防腐隔層,再砌泡沫陶瓷磚.也有專家建議在磚內(nèi)襯拆除后,做240m m厚整體澆注料進(jìn)行防腐,但是整體澆注料在煙氣溫度變化后,裂縫出現(xiàn)是避免不了的,煙囪正壓工況下酸水滲漏到外筒壁只是遲早的問題.防腐涂料不可以直接噴(刷涂在以砌體為基層的煙囪內(nèi)壁上.粘貼國產(chǎn)泡沫玻璃磚和防腐涂料直接噴(刷涂在以砌體為基層的煙囪內(nèi)壁上(特別是舊煙囪改造,都出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂、沖刷和脫落情況.在磚砌體內(nèi)襯上貼泡沫玻璃磚質(zhì)量是很難控制的,完工后出現(xiàn)滲漏的很多.對(duì)于舊的單筒煙囪脫硫改造工程,建議在磚砌內(nèi)襯的內(nèi)側(cè)襯套M S B板拼接固定的整體全封閉玻璃鋼防腐體系.M S B玻璃鋼板可以襯在

22、鋼筋混凝土外筒與磚內(nèi)襯之間,也可襯套在磚砌內(nèi)襯的內(nèi)側(cè),當(dāng)然在舊煙囪防腐改造中,要注意有無煙氣旁路和煙氣排放溫度及持續(xù)時(shí)間,選擇適當(dāng)?shù)哪退崮蜏氐臉渲谱鞑Ａт摬考瓦B接.6結(jié)論玻璃鋼整體纏繞排煙筒工程成功的實(shí)踐已有不少可參考,套筒和單筒煙囪排煙筒防腐和改造采用筒內(nèi)玻璃鋼襯套,從材料配置和樹脂選用方面,國內(nèi)近十個(gè)“煙塔合一”工程已有成功經(jīng)驗(yàn),預(yù)制M S B玻璃鋼板的連接和固定,已完成過11真形實(shí)驗(yàn),解決了施工工藝中的實(shí)施難點(diǎn),在工程中實(shí)際安裝施工已經(jīng)成熟.新的防腐方案出自于克服過去舊方案存在的缺陷和問題,總要有新的工程實(shí)踐,只要把工藝落實(shí),把握風(fēng)險(xiǎn),成功和進(jìn)步是必然的.預(yù)制玻璃鋼襯套排煙筒防腐體系

23、提供了一種國內(nèi)外全新的煙囪內(nèi)筒防腐系統(tǒng),該防腐體系具有以下特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì):1由于將F R P僅作防腐層,內(nèi)筒鋼結(jié)構(gòu)或磚內(nèi)襯作為結(jié)構(gòu)層,充分利用了材料特性,因而會(huì)降低工程總造價(jià).2全部防腐部件均為車間廠房預(yù)制、專業(yè)廠家預(yù)生產(chǎn)、加工.現(xiàn)場裝配工效高,質(zhì)量和規(guī)格易于控制;防腐結(jié)構(gòu)的安裝全部采用預(yù)制裝配式,現(xiàn)場安裝質(zhì)量易于檢查和控制.3多重保障措施,整體密閉性好.大塊玻璃鋼板用鈦鋼螺栓壓結(jié)、塞縫、改性硅膠密封和發(fā)泡聚氨酯填充隔熱、接縫處再濕糊玻璃鋼防護(hù)層將防腐襯套形成完整、封閉的筒形結(jié)構(gòu),能徹底杜絕酸水和濕煙氣的滲漏.4施工環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng).整體裝配安裝工藝完全不受現(xiàn)場溫、濕度條件變化影響;現(xiàn)場沒有濕法作業(yè),

24、可全天候施工,容易保證煙囪脫硫改造限定的工期;有把握保證工程質(zhì)量和施工工期.5對(duì)原結(jié)構(gòu)基層要求不高(鋼內(nèi)筒或磚內(nèi)筒的表面基本平整即可安裝施工,適應(yīng)范圍廣.6造價(jià)相對(duì)鈦鋼復(fù)合板和賓高德泡沫玻璃磚低得多,為業(yè)主降低生產(chǎn)、運(yùn)營成本.參考文獻(xiàn):1K u r z f a s s u n g.W e ts t a c ka p p l i c a t i o nc h i m n e yo p-e r a t i o nw i t h o u tf l u eg a sr eh e a ti n ga f t e rF G DR.V G BP o w e r T e c h3/2004.2D5364-93(R e a p p r o v e d2002,S t a n d a r dG u i d ef o rD e-s i g n,F a b r i c a t i o n,a n dE r e c t i o no fF i b e r g l a s sR e i n f o r c e dP l a s t i cC h i m n e yL