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月武漢大學學報(工學版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計、施工工作.文章編號: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濕煙囪防腐工程出現(xiàn)的問題和原因,對F R P 煙囪在國內外的應用

2、現(xiàn)狀進行了評述,分析了國外近幾年濕煙囪防腐材料選用的趨勢.;排煙筒;脫硫改造中圖分類號:T U 593文獻標志碼: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 是重要的構筑物,根據相關規(guī)定,其應滿足結構設計基準期50年和工藝系統(tǒng)設計壽命3035年的要求.脫硫煙囪防腐出現(xiàn)問題,將會危及煙囪結構安全,導致機組被迫停爐,對發(fā)電企業(yè)本身及社會經濟效益都將會造成嚴重損失.1選用濕煙囪防腐材料的發(fā)展趨勢由于燃煤機組的煙氣腐蝕介質比較復雜,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的侵蝕.對于玻璃和陶瓷類防腐材料,我們已經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)問題比較嚴重.近幾年玻璃鋼排煙筒在歐美快速發(fā)展應用.玻璃纖維增強塑料(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合而成的高性能復合材料,. 圖1典型的耐腐蝕F R P 層壓板結構大多數(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.因為不是所

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,應當咨詢樹脂制造商,選擇滿足工藝要求的樹脂.國外玻璃鋼煙囪在電力行業(yè)的應用始于F G D 開始應用的20世紀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占到10%,而到2009年已經上升到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個煙囪里襯工程開工.2006年,有38個開工,2007年有49個,而2008年截止到7月1日,有39個.美國最新的FR P 煙囪應用是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80年代中早期,裝機容量2×617MW ,燃用P o w d e r R i v e r B a s i n 煤.2號機組在2003年進行了S C R 改造.現(xiàn)又對1號機組進行S C R 改造,為2臺機組加裝了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 煙囪里襯國內按照引進、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;研究和開發(fā)

12、性能良好的F R P 玻璃鋼(包括整體纏繞和預制玻璃鋼襯套排煙筒防腐配套技術成為一種趨勢.表1顯示國內目前投運、在建、新建的整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的工程案例,對于整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的設計和施工已經積累了成熟的經驗.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國內整體纏繞F R P 玻璃鋼煙道的工程案例序號工程名稱煙塔面積/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,脫硫技改4爐1塔2國華三河電廠450012025.2投運,擴建工程,1機1塔3天津東北郊電廠500011025.1投運,新建工程1機1塔4哈爾濱第一熱

13、電廠385010525.1投運,新建工程,1機1塔5遼寧錦州熱電廠400012016.0投運,新建工程2爐用1塔6天津軍糧城電廠500011015.2在建、擴建工程2爐用1煙塔7大連甘井子電廠400012015.2在建、新建工程1機1煙塔8天津南疆電廠500011025.1新建工程1機1煙塔9高碑店熱電廠二期450014015.1新建工程2機1煙塔10石家莊良村熱電廠550010316.0在建、新建工程1機1煙塔11徐州發(fā)電廠1200016728.5新建工程1機1煙塔12廣東中山熱電廠500012925.1新建工程1機1煙塔13山西神頭電廠1200015027.0間接空冷排煙塔1機1煙塔新煙囪

14、設計方案可以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,當采用整體纏繞玻璃鋼排煙筒時,最好一臺爐配一個排煙筒.從脫硫塔到煙囪也采用玻璃鋼煙道,應考慮玻璃鋼排煙筒進入煙囪安裝時,鋼筋混凝土外筒預留孔洞的大小.在舊煙囪脫硫改造中可以采用預制玻璃鋼襯套排煙筒防腐配套體系.972武漢大學學報(工學版第43卷2裝配式高溫耐酸復合材料封閉內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“濕煙囪封閉內襯防腐結構”專利技術,在國內最先提出裝配式耐高溫耐腐蝕復合材料(M S B復合板封閉內襯防腐設計方案,在技術上依托武漢理工大學,選用特種樹脂并

15、在國內玻璃鋼大型生產企業(yè)挑選質量穩(wěn)定可靠、生產能力過硬的企業(yè)作為委托加工生產基地.防腐體系里所選用材料均針對煙囪濕法脫硫后腐蝕環(huán)境惡劣、溫變大等實際運行工況精心挑選,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的冷凝酸液及熱煙氣外滲.產品可廣泛應用于火電濕法脫硫設備、煙囪排煙管及相關行業(yè)的防腐工程.采用改性高溫耐酸復合材料熱壓成型預制定型板(M S B,厚度34m m.M S B寬幅預制板水平布置安裝,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螺栓施加預應力夾緊,填縫后再用樹脂濕糊3 m m厚玻璃鋼封縫.

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

17、片樹脂、粘貼泡沫?；u二種方案.粘貼泡沫玻璃磚或陶瓷?；u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、兆光電廠等鋼內筒煙囪出現(xiàn)了嚴重脫落、沖刷和滲漏情況.鄂州電廠采用噴涂防腐涂料,也出現(xiàn)了嚴重滲漏.不管是普鋼還是耐酸鋼的內筒都出現(xiàn)幾十個穿孔,冷凝酸對鋼板的腐蝕可達到每月0.20.4m m.濕煙囪(不加G G H鋼內筒采用噴涂鱗片樹脂,在湖北鄂州電廠一期煙囪出現(xiàn)問題是嚴重的,鋼內筒已經多處腐蝕穿孔,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,尚有待進一步觀察總結.噴涂料與鋼內筒的貼接經常出

18、問題,而且小面積試用和大面積煙囪內壁實用還有很大距離;在煙氣溫度交替變化后,噴粘涂料與鋼板會起皮開裂,導致冷凝酸液滲漏,這些問題可能出在材料本身,也可能出在施工工藝方面.能不能采用樹脂復合材料(玻璃鋼F R P作為內襯?因為已經有鋼筒作結構層了,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筒固定連接.由于這種防腐體系是鋼內筒為結構層,F R P 為防腐層,充分顯示了

19、自己的特點,所以工程造價便宜.鈦復合鋼板內襯防腐工程估價30003200元/m2,而這種F R P預制襯套整體防腐體系估價19002000元/m2(其中鋼筒結構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,內側抹一定厚度的耐酸膠泥,在排煙筒負壓工作條件下運行情況良好.但是全脫硫后排煙筒內出現(xiàn)100200P a的正壓,這時,磚砌排煙筒會慢慢出現(xiàn)滲漏,支承平臺上會積累大量酸水,腐蝕磚內筒和支撐結構.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構也都有不同程度的滲漏.對于這種套筒煙囪的

20、磚砌內筒防腐改造或維修,采用筒壁內側襯套M S B預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)嚴重滲漏的工程案例達50%以上,有的煙囪改造后運行不到3個月就出現(xiàn)嚴重滲漏.鐵嶺電廠、辛店電廠等電廠在磚內襯上粘貼泡沫磚就是明顯的失敗案例.在磚內襯上噴涂薄膜涂料問題會更大一些.目前老式單筒磚砌內襯煙囪濕法脫硫改造確實還沒有形成一種實用可靠的方案.去年姚孟電

21、廠老煙囪把磚內襯全部拆除,然后在混凝土外筒內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襯拆除后,做240m m厚整體澆注料進行防腐,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壁上.粘貼國產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壁上(特別是舊煙囪改造,都出現(xiàn)嚴重的開裂、沖刷和脫落情況.在磚砌體內襯上貼泡沫玻璃磚質量是很難控制的,完工后出現(xiàn)滲漏的很多.對于舊的單筒煙囪脫硫改造工程,建議在磚砌內襯的內側襯套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

22、鋼板可以襯在鋼筋混凝土外筒與磚內襯之間,也可襯套在磚砌內襯的內側,當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)時間,選擇適當?shù)哪退崮蜏氐臉渲谱鞑Ａт摬考瓦B接.6結論玻璃鋼整體纏繞排煙筒工程成功的實踐已有不少可參考,套筒和單筒煙囪排煙筒防腐和改造采用筒內玻璃鋼襯套,從材料配置和樹脂選用方面,國內近十個“煙塔合一”工程已有成功經驗,預制M S B玻璃鋼板的連接和固定,已完成過11真形實驗,解決了施工工藝中的實施難點,在工程中實際安裝施工已經成熟.新的防腐方案出自于克服過去舊方案存在的缺陷和問題,總要有新的工程實踐,只要把工藝落實,把握風險,成功和進步是必然的.預制玻璃鋼襯套排

23、煙筒防腐體系提供了一種國內外全新的煙囪內筒防腐系統(tǒng),該防腐體系具有以下特點及優(yōu)勢:1由于將F R P僅作防腐層,內筒鋼結構或磚內襯作為結構層,充分利用了材料特性,因而會降低工程總造價.2全部防腐部件均為車間廠房預制、專業(yè)廠家預生產、加工.現(xiàn)場裝配工效高,質量和規(guī)格易于控制;防腐結構的安裝全部采用預制裝配式,現(xiàn)場安裝質量易于檢查和控制.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、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層將防腐襯套形成完整、封閉的筒形結構,能徹底杜絕酸水和濕煙氣的滲漏.4施工環(huán)境適應性強.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

24、有濕法作業(yè),可全天候施工,容易保證煙囪脫硫改造限定的工期;有把握保證工程質量和施工工期.5對原結構基層要求不高(鋼內筒或磚內筒的表面基本平整即可安裝施工,適應范圍廣.6造價相對鈦鋼復合板和賓高德泡沫玻璃磚低得多,為業(yè)主降低生產、運營成本.參考文獻: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 y