采用玻璃钢解决湿烟囱防腐的新途径

1、第43卷增刊2010年8月武汉大学学报(工学版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作者简介:孙锋,从事防腐材料研制及防腐设计、施工工作.文章编号:1671-8844(2010S 1-0278-04采用玻璃钢解决湿烟囱防腐的新途径孙锋1,马克义1,庞庆会2(1.北京美顺防腐科技发展有限公司,北京110120;2.河北可耐特玻璃钢有限公司,河北冀州053200摘要:列举分析了目前国内湿烟囱防腐工程出现的问题和原因,对F R P 烟囱在国内外的应用

2、现状进行了评述,分析了国外近几年湿烟囱防腐材料选用的趋势.;排烟筒;脱硫改造中图分类号:T U 593文献标志码: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 发电厂的高烟囱(高度一般在180270m 是重要的构筑物,根据相关规定,其应满足结构设计基准期50年和工艺系统设计寿命3035年的要求.脱硫烟囱防腐出现问题,将会危及烟囱结构安全,导致机组被迫停炉,对发电企业本身及社会经济效益都将会造成严重损失.1选用湿烟囱防腐材料的发展趋势由于燃煤机组的烟气腐蚀介质比较复杂,烟气

9、温度变化幅度比较宽,排烟筒的防腐材料只能选用玻璃、陶瓷、树脂复合材料和合金钢板四类,常用的金属类防腐材料(包括钛钢和其他合金不能全部解决多种腐蚀介质的侵蚀.对于玻璃和陶瓷类防腐材料,我们已经采用过粘贴泡沫玻璃砖和泡沫陶瓷砖方案,它不可能做成大块,在整体性和密闭性上出现问题比较严重.近几年玻璃钢排烟筒在欧美快速发展应用.玻璃纤维增强塑料(F R P ,俗称玻璃钢是一种增刊孙锋,等:采用玻璃钢解决湿烟囱防腐的新途径玻璃纤维和热固性树脂复合而成的高性能复合材料,. 图1典型的耐腐蚀F R P 层压板结构大多数湿式F G D 脱硫系统中,最高烟气温度为100(212,最大超温120(248.因为不是所

10、有的树脂都能耐受热烟气超高温的作用,因此在选择采用的树脂时,应当咨询树脂制造商,选择满足工艺要求的树脂.国外玻璃钢烟囱在电力行业的应用始于F G D 开始应用的20世纪70年代.截止到2003年,F R P 烟囱在美国的电厂烟囱工程中已经占到10%,而到2009年已经上升到60%以上.图2清楚地表示了在湿式F G D 工艺中F R P 的快速增长.在2004和2005年,只有8个烟囱里衬工程开工.2006年,有38个开工,2007年有49个,而2008年截止到7月1日,有39个.美国最新的FR P 烟囱应用是2007年完成脱硫改造的P 4电厂(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 ,它在实施环保改造工程中表现突出,被选入2007年的“T O P P L A N T S ”.P 4电厂建于20世纪80年代中早期,装机容量2617MW ,燃用P o w d e r R i v e r B a s i n 煤.2号机组在2003年进行了S C R 改造.现又对1号机组进行S C R 改造,为2台机组加装了F G D 系统,工程于2007年完成.图2开工日期2004年到2008年7月1日的F R P 烟囱里衬国内按照引进、消化、吸收、再创新的原则,积极采用国外成熟可靠的F R P 脱硫烟囱防腐蚀材料及技术;研究和开发性能良好的F

12、 R P 玻璃钢(包括整体缠绕和预制玻璃钢衬套排烟筒防腐配套技术成为一种趋势.表1显示国内目前投运、在建、新建的整体缠绕F R P 玻璃钢烟道的工程案例,对于整体缠绕F R P 玻璃钢烟道的设计和施工已经积累了成熟的经验.烟囱的玻璃钢排烟管就是把玻璃钢烟道竖立起来,很大一部分可以借鉴.表1国内整体缠绕F R P 玻璃钢烟道的工程案例序号工程名称烟塔面积/m2塔高/m烟塔数量烟道直径/m备注1华能高碑店热电厂300012017.0投运,脱硫技改4炉1塔2国华三河电厂450012025.2投运,扩建工程,1机1塔3天津东北郊电厂500011025.1投运,新建工程1机1塔4哈尔滨第一热电厂3850

13、10525.1投运,新建工程,1机1塔5辽宁锦州热电厂400012016.0投运,新建工程2炉用1塔6天津军粮城电厂500011015.2在建、扩建工程2炉用1烟塔7大连甘井子电厂400012015.2在建、新建工程1机1烟塔8天津南疆电厂500011025.1新建工程1机1烟塔9高碑店热电厂二期450014015.1新建工程2机1烟塔10石家庄良村热电厂550010316.0在建、新建工程1机1烟塔11徐州发电厂1200016728.5新建工程1机1烟塔12广东中山热电厂500012925.1新建工程1机1烟塔13山西神头电厂1200015027.0间接空冷排烟塔1机1烟塔新烟囱设计方案可以

14、推广使用整体缠绕玻璃钢排烟筒,在耐腐蚀、整体性和密闭性方面,这种烟筒都是可以信赖的.但是,当采用整体缠绕玻璃钢排烟筒时,最好一台炉配一个排烟筒.从脱硫塔到烟囱也采用玻璃钢烟道,应考虑玻璃钢排烟筒进入烟囱安装时,钢筋混凝土外筒预留孔洞的大小.在旧烟囱脱硫改造中可以采用预制玻璃钢衬套排烟筒防腐配套体系.972武汉大学学报(工学版第43卷2装配式高温耐酸复合材料封闭内衬防腐体系北京美顺防腐科技发展有限公司和河北可耐特玻璃钢有限公司依据“湿烟囱封闭内衬防腐结构”专利技术,在国内最先提出装配式耐高温耐腐蚀复合材料(M S B复合板封闭内衬防腐设计方案,在技术上依托武汉理工大学,选用特种树脂并在国内玻璃钢

15、大型生产企业挑选质量稳定可靠、生产能力过硬的企业作为委托加工生产基地.防腐体系里所选用材料均针对烟囱湿法脱硫后腐蚀环境恶劣、温变大等实际运行工况精心挑选,使排烟筒具有密闭可靠的防腐蚀、防渗漏、防水、防冲刷的能力,彻底杜绝湿烟气在排烟筒内的冷凝酸液及热烟气外渗.产品可广泛应用于火电湿法脱硫设备、烟囱排烟管及相关行业的防腐工程.采用改性高温耐酸复合材料热压成型预制定型板(M S B,厚度34m m.M S B宽幅预制板水平布置安装,从下向上分层顺序安装,上层板压下层板.M S B板缝之间先采用改性硅橡胶贴接,然后用F R P螺栓施加预应力夹紧,填缝后再用树脂湿糊3 m m厚玻璃钢封缝.安装后在排烟

16、筒内壁形成整体防腐蚀护板作为内衬,构成预制玻璃钢衬套排烟筒防腐体系.板间设计了充分的搭接长度,保证排烟筒内冷凝液从上向下流淌,集中排出.在工厂生产的M S B预制板比较密实,具有耐多种复合酸液和腐蚀介质侵蚀的性能.M S B预制板预制中在纵向热压两道U形波槽.在烟囱内整体安装后,该波槽可在任何高度区段,分别起到膨胀节作用,保证整体预制防腐结构与烟囱内壁没有变形差动.M S B宽幅预制板采用F R P螺栓成片连接固化后,采用 12钛钢螺杆与砖砌内衬或钢内筒固定.3湿烟囱钢排烟筒防腐目前湿烟囱钢内筒(包括分解悬挂,分解自立,全程自立结构防腐主要采用喷涂重防腐涂料(R H FA P C鳞片树脂、粘贴

17、泡沫玻化砖二种方案.粘贴泡沫玻璃砖或陶瓷玻化砖的工程目前出了不少问题,石洞口二厂、外高桥三期、鲤渔江电厂、漳山电厂、九江电厂、兆光电厂等钢内筒烟囱出现了严重脱落、冲刷和渗漏情况.鄂州电厂采用喷涂防腐涂料,也出现了严重渗漏.不管是普钢还是耐酸钢的内筒都出现几十个穿孔,冷凝酸对钢板的腐蚀可达到每月0.20.4m m.湿烟囱(不加G G H钢内筒采用喷涂鳞片树脂,在湖北鄂州电厂一期烟囱出现问题是严重的,钢内筒已经多处腐蚀穿孔,可以形容为“千疮百孔”.喷涂R H F专用重防腐涂料只在仅有的少数烟囱工程中试用,喷涂A P C仅在烟道中局部试用,尚有待进一步观察总结.喷涂料与钢内筒的贴接经常出问题,而且小

18、面积试用和大面积烟囱内壁实用还有很大距离;在烟气温度交替变化后,喷粘涂料与钢板会起皮开裂,导致冷凝酸液渗漏,这些问题可能出在材料本身,也可能出在施工工艺方面.能不能采用树脂复合材料(玻璃钢F R P作为内衬?因为已经有钢筒作结构层了,不可能再考虑整体缠绕玻璃排烟筒,只能开发玻璃钢整体衬套防腐体系.将M S B玻璃钢板(宽度为1.42.0m,长度为3.06.0m采用钛钢螺栓挤压连接,内垫改性硅橡胶封堵,外加湿糊F R P涂层密封连接,形成F R P整体密封排烟筒,再利用竖向连接槽钢,定距离采用钛钢锚栓与钢内筒固定连接.由于这种防腐体系是钢内筒为结构层,F R P 为防腐层,充分显示了自己的特点,

19、所以工程造价便宜.钛复合钢板内衬防腐工程估价30003200元/m2,而这种F R P预制衬套整体防腐体系估价19002000元/m2(其中钢筒结构700800元/ m2,M S B板防腐层1200元/m2.4湿烟囱采用砖砌体排烟筒防腐湿烟囱前几年也大量采用过泡沫陶瓷玻化砖砌筑的排烟管,内侧抹一定厚度的耐酸胶泥,在排烟筒负压工作条件下运行情况良好.但是全脱硫后排烟筒内出现100200P a的正压,这时,砖砌排烟筒会慢慢出现渗漏,支承平台上会积累大量酸水,腐蚀砖内筒和支撑结构.秦岭电厂、神头电厂的套筒烟囱就是典型的案例,其他电厂新旧烟囱类似结构也都有不同程度的渗漏.对于这种套筒烟囱的砖砌内筒防腐

20、改造或维修,采用筒壁内侧衬套M S B预制拼接整体封闭防腐体系,肯定具有较大的优越性.5砖内衬单筒烟囱脱硫改造防腐量大面广的单筒烟囱面临脱硫改造,过去大批的砖砌内衬的单筒烟囱采用粘贴泡沫玻璃砖、喷涂料或抹耐酸胶泥.这几种防腐改造方案实践下来,0 8 2增刊孙锋,等:采用玻璃钢解决湿烟囱防腐的新途径都不是很成功的,改造后的烟囱出现严重渗漏的工程案例达50%以上,有的烟囱改造后运行不到3个月就出现严重渗漏.铁岭电厂、辛店电厂等电厂在砖内衬上粘贴泡沫砖就是明显的失败案例.在砖内衬上喷涂薄膜涂料问题会更大一些.目前老式单筒砖砌内衬烟囱湿法脱硫改造确实还没有形成一种实用可靠的方案.去年姚孟电厂老烟囱把砖

21、内衬全部拆除,然后在混凝土外筒内壁增加涂料防腐隔层,再砌泡沫陶瓷砖.也有专家建议在砖内衬拆除后,做240m m厚整体浇注料进行防腐,但是整体浇注料在烟气温度变化后,裂缝出现是避免不了的,烟囱正压工况下酸水渗漏到外筒壁只是迟早的问题.防腐涂料不可以直接喷(刷涂在以砌体为基层的烟囱内壁上.粘贴国产泡沫玻璃砖和防腐涂料直接喷(刷涂在以砌体为基层的烟囱内壁上(特别是旧烟囱改造,都出现严重的开裂、冲刷和脱落情况.在砖砌体内衬上贴泡沫玻璃砖质量是很难控制的,完工后出现渗漏的很多.对于旧的单筒烟囱脱硫改造工程,建议在砖砌内衬的内侧衬套M S B板拼接固定的整体全封闭玻璃钢防腐体系.M S B玻璃钢板可以衬在

22、钢筋混凝土外筒与砖内衬之间,也可衬套在砖砌内衬的内侧,当然在旧烟囱防腐改造中,要注意有无烟气旁路和烟气排放温度及持续时间,选择适当的耐酸耐温的树脂制作玻璃钢部件和连接.6结论玻璃钢整体缠绕排烟筒工程成功的实践已有不少可参考,套筒和单筒烟囱排烟筒防腐和改造采用筒内玻璃钢衬套,从材料配置和树脂选用方面,国内近十个“烟塔合一”工程已有成功经验,预制M S B玻璃钢板的连接和固定,已完成过11真形实验,解决了施工工艺中的实施难点,在工程中实际安装施工已经成熟.新的防腐方案出自于克服过去旧方案存在的缺陷和问题,总要有新的工程实践,只要把工艺落实,把握风险,成功和进步是必然的.预制玻璃钢衬套排烟筒防腐体系

23、提供了一种国内外全新的烟囱内筒防腐系统,该防腐体系具有以下特点及优势:1由于将F R P仅作防腐层,内筒钢结构或砖内衬作为结构层,充分利用了材料特性,因而会降低工程总造价.2全部防腐部件均为车间厂房预制、专业厂家预生产、加工.现场装配工效高,质量和规格易于控制;防腐结构的安装全部采用预制装配式,现场安装质量易于检查和控制.3多重保障措施,整体密闭性好.大块玻璃钢板用钛钢螺栓压结、塞缝、改性硅胶密封和发泡聚氨酯填充隔热、接缝处再湿糊玻璃钢防护层将防腐衬套形成完整、封闭的筒形结构,能彻底杜绝酸水和湿烟气的渗漏.4施工环境适应性强.整体装配安装工艺完全不受现场温、湿度条件变化影响;现场没有湿法作业,

24、可全天候施工,容易保证烟囱脱硫改造限定的工期;有把握保证工程质量和施工工期.5对原结构基层要求不高(钢内筒或砖内筒的表面基本平整即可安装施工,适应范围广.6造价相对钛钢复合板和宾高德泡沫玻璃砖低得多,为业主降低生产、运营成本.参考文献: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