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1、 燃煤电厂湿烟囱防腐蚀设计采用复合型 整体浇注料内衬防腐体系的研究张力学（长春黄龙实业有限公司）摘要：针对燃煤电厂湿烟汽对不同防腐内衬材料的腐蚀破坏状况，在对大量烟囱腐蚀情况调研的基础上，开展了燃煤电厂湿烟囱防腐蚀设计采用复合型整体浇注料内衬防腐体系的研究，经过对目前国内用到的多种防腐防水材料在模拟电厂实际运行工况条件下的烟囱内部采用不同的材料组合形成整体浇注料内衬防腐体系的研究，取得了可靠的实验数据。提出了防腐体系的材料选择原则，材料的技术参数或性能指标，复合防腐体系的构造及特殊部位的节点处理方法，有效的解决了一直困扰着的湿烟囱防腐设计问题。该体系方案腐防水耐热性能安全可靠、施工方便、技术经
2、济效益突出的明显优势。关键词：电厂湿烟囱：内衬防腐体系1. 前言近年来，为满足国家环保法规的要求，我国的新老燃煤发电厂已普遍加装烟气脱硫系统，且绝大部分采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，不设GGH，形成低温（4050）高湿、微正压的湿式排烟，其烟气具有强腐蚀性。部分电厂运行工况不太稳定，时常出现排烟温度、压力及干湿状态等交替变化波动的复杂运行工况，对烟囱防腐工程的质量和寿命产生不利影响，甚至是毁灭性破坏。因此，在许多新建及改造工程中，湿烟囱出现不同程度的渗漏与腐蚀，危及电厂的安全运行。我单位针对几年来湿烟囱整体耐酸浇注料防腐内衬在湿法脱硫运行中出现不同程度渗漏与腐蚀的情况进行了调研、回访、分析及试
3、验研究工作，并利用我们在资源储备、原材料生产、加工及施工技术等方面的便利与优势，与电力行业的设计、科研院校及有关建筑物防腐问题专家展开全面合作，共同研究，实验测试，模拟运行状态等，做了大量探索性工作。总结归纳后，提出了“复合型整体浇注料烟囱内衬防腐体系”的新型防腐模式。2、湿烟囱防腐抗渗内衬体系设计 我们研究设计的湿烟囱内衬防腐体系是由弹柔性耐酸防水密封胶层、耐酸防水玻璃钢薄板层和耐酸耐水、耐高温、耐冲击的整体浇注料三部分组成。 首先我们针对抗渗漏、防腐蚀，从加强、完善防水密封层的技术措施入手，以在电力行业已应用45年，并在不断改进中的基本成熟的具有耐酸耐热防水功能的有机硅胶(不限于此，还有性
4、能相同的其他胶体材料）做密封层内层与粘结剂，形成防水密封层；以缠绕式制作玻璃钢烟囱内排烟筒的乙烯基脂环氧树脂和无碱玻纤网格布来预制玻璃钢弧形片材和折梯形片材做为第二道防水密封层；然后以密实型耐酸耐热浇注料做为第三道耐酸耐热耐水层。为根除泄漏通道，先以弹柔性耐酸耐热有机硅胶涂敷于结构混凝土或钢内筒表面，厚度为3mm左右（必要时可对混凝土筒壁内侧涂敷界面剂或抹找平砂浆层），作为防腐密封层的内层（第一层，起到生根与封闭作用）及粘贴玻璃钢板的粘结剂；这道工序完成后，经专职质检人员仔细检查验收，确认合格后，再以23mm厚的预制成一定弧度形状的耐温耐腐蚀玻璃钢板挤压并粘贴在弹性胶上，之后在玻璃钢接缝处以“
5、手糊法玻璃钢施工工艺”粘贴“树脂玻璃纤维网格布树脂”密封条，厚度和材质与玻璃钢板材相同，形成整体玻璃钢密封筒，作为防腐密封层的刚性防水耐腐蚀层（第二层）。这道工序完成后，需再次由质检人员检查验收，确认合格。 弹性有机硅胶可调节筒壁与玻璃钢之间的膨胀之差；协调混凝土外筒与玻璃钢筒及内衬浇注料之间的变形。粘贴的玻璃钢板对胶的厚度有均化及保护作用，可将胶体中的气孔、气泡等缺陷经揉挤而填实、遮蔽；弹性有机硅胶也可将玻璃钢预制板的制作缺陷微小气孔瑕疵填充、堵塞，这是有机的刚性与柔性材料的第一次互补。也是对以往单一防腐密封层的巩固和加强。 待弹性胶固化后，玻璃钢板由弹性胶与混凝土牢固地粘为一体，在混凝土表
6、面形成完整的刚柔并济的密封防水防腐整体，俨然密闭的“水桶”或“水管”一般。然后施工内衬浇注料（第三层）。在升降平台上支内模，以现场拌和的浇注料浇注、捣固在密封层外侧，构成无机的耐热耐酸的整体性完好的150200mm厚的浇注料防护层。这是有机与无机、刚与柔的第二次互补。该层在浇注施工时，必须采用在升降平台上固定内模的施工工艺措施，严格杜绝在径向设置固定模板用的对穿螺栓和支撑杆件的做法。待浇注料固化、达到一定强度后拆模，将会形成密实的宏观整体的完整浇注料壳体，并按一定的尺寸间隔(1.52m)切划成网格状变形缝（缝宽3-5mm，缝深度10mm左右），以此均化浇注料内衬的表面收缩裂缝，达到尽量减少裂缝
7、宽度与深度、提高防护层整体密闭与密实性的效果。3、施工管理与质量控制一项工程设计要由施工来实现，必须在施工管理及质量控制方面下大功夫。以往的防腐密封层在施工阶段，多随浇注料的施工同步进行，或在浇注料施工前提前涂敷。常常因疏于检查，致使这一关键性的隐蔽工程漏洞很多，甚至形同虚设。加之以预埋拉筋支固内模的施工方式，又将本已脆弱的密封层和本应密实完整的防护层被穿刺成漏洞百出的筛网，所形成的渗漏通道从内向外呈径向直通外筒壁。 新防腐体系的关键在于充分发挥有机材料在弹柔性、密封防水性和防腐蚀方面的优势，构成完整密闭、可靠有效的密封层；充分发挥无机材料耐热、耐浓硫酸、耐冷热急变的优势，构成完整密闭防护层；
8、并使两个完整的密封层与防护层相互配合、刚柔互补，构成真正的复合型整体密封体系。在施工中要有节奏地做好每一层；层层有检查、可检查；化隐蔽工程为公开工程，采用一切可能的技术和管理措施，保证密封和防护层的完整性不被破坏，最终实现湿烟囱的长期有效的防腐、防渗漏效果。4、湿烟囱防腐抗渗内衬体系材料理化性能指标烟囱内衬根据设计要求确定密实型烟囱内衬整体浇注料型号、耐酸密封胶材质及技术指标、玻璃钢板材质及技术指标等。4.1 密实性烟囱内衬整体浇注料密实型烟囱内衬整体浇注料是用耐酸轻集料、耐酸粉料、结合剂、固化剂及外加剂，按适当比例和工艺混合、用浇注方法施工而成烟囱（烟道）内衬的材料。具有耐高温耐酸性介质化学
9、烟雾腐蚀、防水、轻质、隔热、高强、抗震等性能，主要用于一定温度下需要保温和防酸性腐蚀的金属外壁、混凝土外壁、设备内衬，如锅炉烟道、烟囱、工业窑炉及化工设备内衬等，具有很好的防水隔热和防酸性腐蚀的保护作用。我公司生产的（密实型）耐酸耐热轻质浇注料于2006年通过电规总院的评审。需要指出的是；目前市场上销售的耐酸浇注料，大多数并不具有密实性，因此没有防水性能。耐酸浇注料要做到具备防水性，必须添加密实剂，国家关于工业建筑防腐蚀设计与施工规范、规程中有明确的要求。密实型整体浇注料理化性能见表1表1材料型号类别MS-1MS-2MS-3体积密度kg/m3800-10001000-12001200-1400
10、常温抗压强度Mpa91011常温导热系数W/m . k0.250.350.45耐酸性浸40%H2SO4 30天111耐热性 常温400加热111体积吸水率%151515耐水性 sh/o浸水30天40900.90.90.9抗冻性冻融25次强度损失10%强度损失10%强度损失10%自然干燥收缩率%0.20.20.2凝结时间初凝时间（分钟）459045904590终凝时间（分钟）902409024090240玻璃钢板理化性能见表2表2检验项目检测结果抗拉强度 (MPa)70.3耐热性 （1508h)无明显变化耐酸性 (常温浸40%H2SO4 30d)无腐蚀、无明显变化有机硅胶体理化性能见表3表3检验
11、项目检测结果拉伸强度（MPa）2.0拉断伸长率（%）115耐热性（18024h）（ MPa）2.1 耐酸性（常温浸10%H2SO4 5d） （MPa）1.7剪切强度（MPa）1.4耐而固烟囱、烟道重防腐抗渗丁凝胶体理化性能见表4该材料具有耐酸碱、耐高温、抗渗漏及较强的粘合作用，在伸缩、扭曲、变形时材料本身无变化，并能很好的粘结在基底上。表4检验项目技术指标拉伸强度（MPa）2.0耐温性-30150粘结强度Mpa0.5拉伸率%100耐酸性（浸10% H2SO4 7d）强度无变化耐碱性（10%氢氧化钠 7d）强度无变化耐水性（1000h浸泡）无变化5.复合型整体浇注料内衬防腐体系的施工5.1 钢筋
12、混凝土单筒烟囱内衬防腐体系的施工5.1.1施工机械准备烟囱内衬浇注采用无脚手升降浇注平台施工。平台中部设通高井架用以安装上料及上人吊笼。平台利用多组手拉葫芦逐步提升；上料及上人吊笼采用卷扬机提升。平台应制作成双层，每层平台在水平方向设止晃装置。当平台提升前放松止晃装置；平台提升到预计的高度后，调整平台中心及水平的同时操作止晃装置进行固定。平台加工几何尺寸应正确，平台的安装可在原积灰平台上进行。平台组装完毕后进行承载和安全检验，在满足国家关于起重设备（机具）相关规定后使用。5.1.2模板准备浇注料的模板系统可采用高压聚氯乙烯定型专用模板、包塑料膜木板或钢模板。内侧筒壁坡度收分采用1501500的
13、专用收分模板，利用边上的搭接模板边实现。固定模板采用钢围檩并可调整曲率。5.1.3 材料准备1） 密实型整体浇注料推荐使用MS2或MS3型。2） 耐酸胶泥采用与玻璃钢板材质相同的树脂胶泥，现场伴制。3） 2-3mm厚的玻璃钢板。按设计要求定做。推荐厚度5布6油，实际厚度大于2mm而小于3mm。按烟囱壁的弧形加工。参考平面尺寸1m1.5m。5.1.4 施工作业条件对于已经投运过的混凝土烟囱，将原来的已经渗漏的防腐内衬层清理干净（拆除），积灰平台清理干净，施工平台安装完毕并验收合格，施工前要检查筒身的混凝土表面平整情况，按要求平整度对混凝土壁内表面进行修补后，再进行内衬施工。对于新建的单筒钢筋混凝
14、土烟囱，施工前要检查筒身的混凝土表面平整情况，按要求平整度对混凝土壁内表面进行修补后，再进行内衬施工。套筒烟囱的钢内筒防腐也可采用该防腐体系。钢内筒内壁沿高度方向设置环向钢牛腿，间距2.5米3米一道，（具体见个体设计）。内筒内壁按钢结构施工规程的表面除油污、除锈、除粉尘的要求处理后即可按以下“胶泥及玻璃钢防腐层的施工”及“密实型烟囱内衬整体浇注料的施工”方法进行施工。5.1.5操作工艺流程旧内衬层的清理 筒身混凝土内表面修补平整 刮涂胶泥 玻璃钢板的粘贴 安装内模板 密实型烟囱内衬整体浇注料的施工 耐酸胶泥填补牛腿及积灰平台处伸缩缝。1） 旧内衬层的清理及筒身基底表面混凝土的修补将旧内衬层进行
15、拆除，破损面清理并用1:2.5水泥砂浆抹平。最后基层表面清理干净，一定要保证无灰尘、油污等杂质。2） 胶泥及玻璃钢防腐层的施工：施工适宜温度为1530，如需要低温施工时可采取附加措施，并由工程技术人员制定临时施工方案。 将调配好的树脂胶泥凃刮于烟囱内筒壁，检查厚度满足设计要求。 将按烟囱内衬直径尺寸预制好的弧形玻璃钢板严实的粘贴于筒壁上。 沿筒壁水平方向重复步，两块板之间预留35mm的填充缝。直至将整个水平环形面粘贴完毕。 用胶泥填满两块预制板之间的缝隙，并在接缝处按手糊玻璃钢工艺施工密封带，宽度100mm,厚度不小于玻璃钢板材厚度。 粘贴完毕后，进行上一层的玻璃钢预制板粘贴，同样重复步，同时
16、进行水平施工缝的处理，水平施工缝的处理同。重复步，直至筒首。牛腿部位亦按其弧度及形状制作玻璃钢预制板，其粘接方式同。3） 施工质量要求 涂刮时要注意避免内部有气泡产生，涂刮厚度和均匀度应保证，保证整个接缝填充饱满，不能有漏填和填充物内部有气泡等现象发生。4） 浇筑内衬模板的安装采用施工平台固定模板的方法进行模板安装，严禁采用对拉螺栓。安装时首先将上下施工平台进行限位，平台固定好后，根据设计内衬浇注的厚度对模板进行安装。5） 密实型烟囱内衬整体浇注料的施工 施工条件施工适宜温度为1030，如需要低温或高温施工时可采取附加措施，并由工程技术人员制定临时施工方案。 配制及搅拌方法密实型烟囱内衬整体浇
17、注料使用时先将固体散料用强制式搅拌机预搅拌12分钟后，再加入液体粘合剂，继续搅拌23分钟，保证拌合物均匀粘稠，塌落度为80mm左右。搅拌好的浇注料可直接用料槽输送到模板内，分层下料，分层振捣，可以采用小型振捣棒或钢钎插捣、振实。考虑到浇注料的自然干燥收缩率0.2%，而自然干燥收缩一般在固化过程中基本完成，所以每层布料高度不大于400mm，以确保浇注料的密实并没有裂纹产生。浇注完成后，可采用自然养护，养护期间注意防水及防止浇注料过早脱水。浇注料搅拌好后应立即使用，变稠或将凝时，不得再加液体粘合剂或水调稀。施工完毕或长时间休息时，应将搅拌机及工具用水清洗干净，防止凝结硬化，影响使用。6.技术经济比
18、较单筒烟囱防腐改造各种材料造价对比表序号方案综合单价/M2使用年限施工方法1美国宾高德发泡玻璃砖1950元/M2每年维修一次烟囱内壁刮涂3mm厚宾高德胶，砖背面及四周边刮满胶，逐块粘贴挤严，必须满胶。耐久性太差，温度变化剧烈时极易炸裂。2钛钢复合板（悬挂段10mm厚，自立段12mm厚）2700元/M23个月5年复合的钛钢层厚度不均匀，板缝焊接工艺复杂，焊缝处分层形成空隙。钛钢板焊接产生很大的内应力，需退火处理。结构设计及施工都困难3国外“汉维艾施格”品牌的玻璃钢材料200厚内筒2800元/M220年价格太高。结构设计及施工吊装均难以实现。4砌筑200mm厚耐酸砖1800元/M26个月耐酸砖多孔，外形不规整，砌筑产生成千上万条横、竖向的灰缝，很难保证灰缝饱满，国内已用过的烟囱无一不漏。5整体复合防腐浇注料体系1800元/M230年三层防护，均为耐酸、耐热耐水材料，接触烟气的浇注料层为整体浇筑，强度高，耐冲刷，耐高温及温度大幅变化，长期使用强度不降低。6. 结束语 经过实验，提出了防腐体系的材料选择原则，材料的技术参数或性能指标；提出了复合防腐体系的构造及特殊部位的节点处理方法，有效的解决了一直困扰着的湿烟囱防腐设计问题。该体系方案具有防腐防水耐热性能安全可靠、施工方便、技术经济效益突出的明显优势。