锅炉湿烟囱防腐施工方案论证及经验

马远伟

我公司锅炉烟囱高度180米，至14年已5年，筒身钢筋混凝土结构，因环保需要，当时国内电厂老烟囱改造方案很多，失败的教训也不少，行业也没有指导性意见，经过对各种方案考察论证，以选择合理施工方案并对施工经验交流。

一、电厂烟囱主要在以下三种工况下运行：

1、排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在130℃左右，腐蚀情况相当轻微。设有脱硫系统的，由于在运行时，烟气有可能不进入脱硫装置，而通过旁路烟道进入烟囱，此时，烟气温度较高，一般在130℃-150℃左右，故设计烟囱防腐时，还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。

2、排放经湿法脱硫经过GGH加热的烟气，进入烟囱的烟气温度在80℃左右。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料属气态均匀腐蚀，腐蚀情况相当轻微。

3、排放经湿法脱硫后的烟气，进入烟囱的烟气温度在40～50℃，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露的酸液流淌。含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下，对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀，影响结构耐久性。

二、目前防腐材料及性能：

1.玻璃鳞片树脂内衬工艺

2.硼酸玻璃砖内衬工艺、泡沫玻璃砖内衬工艺

3.烟囱内壁喷涂聚脲工艺

4.合金复合湿烟囱工艺

5.聚脲+耐酸浇注料+玻璃鳞片面料复合方法

6.内涂OM涂料或其他HF83 RHF专用防腐漆

7.SL300耐酸胶泥

2、主要材料性能

2.1玻璃鳞片树脂胶泥材料性能

2.1.1玻璃鳞片胶泥采用的基体树脂是高机能的乙烯基酯树脂，该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐蜕化机能。因为基体树脂是有机材料，鳞片胶泥的寿命保证期为5～10年。按照国内脱硫的现实运行情况，温度的冲击是需要郑重考慮的身分。

2.2耐酸泡沫玻璃砖材料性能

2.2.1泡沫玻璃砖以硼酸玻璃为根本制成的，耐各类浓缩酸（除5%以上的氢氟酸）和包含氯化物在内的废气冷凝液的蜕化，导热性低。由发泡耐酸玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里，在化学情况与温度变换的情况下，都具有防腐能力。因为其导热性低，使原本的烟囱内衬和保温层结构合二为一。玻璃砖的强度较金属要低得多，但其强度请求必需能耐烟气冲击。国外防腐有成熟的操作在烟囱内衬的底剂粘结剂，已经有30年以上的应用事迹。

2.2.3耐温性能：耐短时冲击温度180℃，在130～170℃能够长期运行。

2.2.4耐腐蚀性能：长期运行在烟气脱硫后的湿烟气环境中（烟气温度约45℃），能够耐湿烟气的酸性结露腐蚀。

2.2.5抗渗性：对含有Cl-1、F-1的酸性烟气结露液体具有良好的抗渗透性。

2.2.6耐磨性：在高温含尘烟气的环境下，具有良好的耐磨和耐冲刷性能。

2.2.7耐热冲击性：在脱硫烟气温度45℃和原烟气温度137℃（事故温度最高180℃）的多次交变时，不龟裂、起皮、起泡或剥落。缺点：粘接剂失效或施工控制不好易脱落和开裂或内渗漏.

2.3聚脲喷涂材料性能

2.3.1不含催化剂，快速固化，可在任意曲、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度。

2.3.2对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。（可在冰上施工;在-28℃下施工;可在冰柜中固化）

2.3.3双组份，100%固化含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境无污染。

2.3.4可按1：1体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度范围可以从数毫米到数厘米，克服了以往多次施工的弊病。

2.3.5优异的理化性能，如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等。

2.3.6具有良好的热稳定性，可在120℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。

2.3.7可以像普通涂料一样，加入各种颜、染料，制成不同颜色的制品。

2.3.8配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（D65）。

2.3.9原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝，无针孔，美观实用。

缺点：耐高温性能差，施工不好脱落分离，在不平整的水泥、砖结构烟囱中施工效果差。

2.4合金复合湿法烟囱材料性能

合金钢是一种防腐性能很好的材料，主要类型有：钛合金板（TiCr2）和镍基合金板（C-276）。尤其具有出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。

但由于其价格过于昂贵，且合金贴衬重量较重，增加了原有烟囱的承重负荷。对于合金贴衬的施工要求也较高，因此，国内一直未能在旧烟囱改造中推广使用。

缺点：施工周期长，基础和内筒直径缩小工艺参数需重新计算设计，造价昂贵，旧烟囱改造很少使用。

三、防腐方案比较：

四、结合主流施工工艺方案比较：

1、保留原耐酸砖内侧贴泡沫砖方案

相对工作量小，施工周期较短，费用较第二种方案小，缺点若因粘接剂问题、基底处理原因或施工过程缺陷使用中可能会造成开裂或脱落。目前成功和失败的案例很多。工程预算450万-600万，需对内部原有基地耐酸砖可靠度检查后确定。

2、对烟囱内原有耐酸陶砖进行拆除，重新砌筑泡沫玻璃砖方案。此方案比保留原耐酸砖，进行基底处理后内侧贴砖强度更牢靠，不易脱落，但拆除工作量特别大别拆除危险大，施工周期长，初估施工周期70天左右。项目费用国内砖造价1000元/m2，美国宾高德砖1800元/m2。施工过程控制和基底处理是成功的关键，另外粘接剂的弹性退化率和抗老化性能比砖的质量更重要。

3、钛钢内筒改造方案

目前国内新建大电厂和脱硫脱硝后大电厂大多采用钛钢内筒，也有耐候钢内筒内喷涂防腐材料施工的。经过和我公司原设计单位交流，原烟囱若用钢内筒从结构承力没有问题，但因内筒会缩小至4米左右，我公司烟囱要承担原有烟气外，还需增排化工脱硫装置14318 Nm3/h和706装置CO2尾气110000Nm3/h，对烟气流速和湿烟气提升力尚需工艺设计详细计算后再定。工期基本5个月左右，原有积灰平台需拆除，烟囱基础内重做承载钢内筒基础。参照其他180 /4.5米，新增内筒4.3米相仿的烟囱钛钢内筒改造项目，①综合按350吨钛钢复合板，市场价1.7万-2万元/吨，暂估650万②纯钛焊条和焊丝，市场价22-25万，暂估50万③施工成本600-650万。项目初估1400万元左右。因造价太高，工期太长等综合因素不建议。

五、最终施工方案和程序：

保留原耐酸砖内侧贴泡沫砖方案，根据国内外同类工程施工情况，我们采用发泡玻璃砖施工。理论计算烟囱内表面积S=πL×（r1+ r2）=3.14×（6.51+2.22）×=3.14×（6.51+2.22）×174.8 =4791.65㎡

1、烟囱表面清理采用高压水冲洗，做到烟囱内壁清洁，干燥之后对表面进行修补找平，涂刷底胶，防腐衬里施工。

2、托架制作安装，用高强锚栓环烟囱内壁约每隔10米高安装一圈，锚栓间距为300mm，确保高强锚栓在同一水平线上，保证托架的平整度;锚栓必须安装牢固，后在用-40*3扁铁与锚栓焊接。扁钢安装好后进行防腐处理。

3、刷底料

①施工环境温度宜5-30℃，相对湿度不宜大于80%。

②配制底涂的容器及工具应清洁、干燥，配制底涂应根据施工用量边用边配，并在3小时内用完。施工过程中如发现凝结块等现象时，不得继续使用。

③滚涂一道专用底涂。开始滚涂时，对滚刷施加轻微的压力，随着滚刷上的涂料逐渐减少，逐渐增加压力，尽量使涂膜厚度均匀。

④滚涂施工时，滚刷每次蘸涂料的量应适当，以防引起流挂和滚刷移动时涂料流淌。

4、粘贴玻璃砖

内衬处理后基体应平整密实，衬里表面无油污、淤浆、砖沫、疏松、蜂窝、麻面和其他表面缺陷。

施工环境烟囱内壁应干燥，以便提高底胶与烟囱的粘结强度。

施工时，应先在烟囱内壁涂刷底胶，涂刷应均匀，不得露涂。底胶是泡沫玻璃砖内衬的主要环节。

胶粘剂施工时，抹胶应均匀。胶粘剂的施工直接影响到泡沫玻璃砖的粘结强度。

在泡沫玻璃砖衬里前，应挑选的泡沫玻璃砖应符合甲方规定的要求。去除不合格的产品。

在正式衬泡沫玻璃砖前，应先进行预排，尺寸不够时用切割机切割。

在进行泡沫玻璃砖衬里时，泡沫玻璃砖必须错缝排列，以提高衬里层的强度。

对于立衬横（环）向砖缝为连续缝，纵（轴）向砖缝应错开，对于卧衬横（环）向砖缝应错开，纵（轴）向砖缝应为连续缝。

立面泡沫玻璃砖衬里在烟囱底部衬里完成，粘结剂初凝结后开始;衬里应由下向上衬砌。

结合层和砖缝的粘结剂应饱满密实，泡沫玻璃砖应防止滑移。

当衬里泡沫玻璃砖时，应在粘结剂初凝前，将缝填满压实，砖缝的表面应平整光滑。

勾缝前，砖缝应清洁、干燥。勾缝时，宜分次进行，缝应填满密实，表面应平整光滑。

衬里表面检查：

施工中应进行中间检查，有可疑处，根据实际情况立即揭开5～7块，检查气孔和粘结剂的饱满程度，如不符合本规范要求时，可再揭开15块以上，仍不合格，则全部拆除返工。

用5～10倍的放大镜检查结合层的质量，结合层不得有气孔和裂纹现象;结合层和砖缝内的粘结剂应饱满密实，固化完全，粘接牢固，泡沫玻璃砖和基层间无脱层。

六、特殊重要部位防腐处理

1、烟囱顶部防腐处理

因烟囱顶部为防腐较薄弱的部位同时也为避免气候的影响，顶部受外部环境温度影响较大，且易结露，这部分腐蚀比较严重，因此对顶部铸铁盖板压板进行机械结合人工除锈，达到St3级，采用耐高温乙烯基树脂玻璃钢进行防腐。在顶部满焊防雨板（做FRP防腐前进行焊接），宽度60mm，打磨处理后进行防腐。或更换为316L不锈钢盖板

2积灰平台防腐

烟囱底部积灰平台：用厚度为50mm的玻璃砖进行粘贴，对积灰平台与内壁、积灰平台与隔烟墙等连接部位、积灰平台起坡处先用耐酸胶泥做平滑过渡，然后增设三层耐高温乙烯基树脂玻璃钢，翻边高度为1米，并在积灰平台做三层乙烯基树脂玻璃钢，然后用耐酸胶泥在积灰平台水平部位找坡衬泡沫玻璃砖，积灰平台在泡沫玻璃砖表面再喷涂耐酸胶泥1mm厚，以便酸液顺利排放到专设的排液口，排到脱硫系统的废液池中。在积灰平台的水平部位绝对不允许有酸液积聚。保持顺利排放。

3牛腿部位防腐处理

对分段接缝处（牛腿部位）：将原牛腿部位砂浆材料斜坡用錾子打掉，伸缩缝处填充硅橡胶，再用耐酸胶泥抹坡，在伸缩缝处做耐高温乙烯基树脂玻璃钢加强，长度约2米。最后将泡沫玻璃砖加工成异型，粘贴于坡上，以上压下为原则，以便酸液沿烟囱壁下排顺畅。

4烟囱与烟道连接处处理

烟囱与烟道的连接部位填充硅橡胶，设置不锈钢膨胀螺栓预埋件，衬泡沫玻璃砖，然后安装2㎜钛板，宽度1000㎜，接缝两边各500㎜。衬钛板之前先在泡沫玻璃砖表面刮硅橡胶确保钛板内填充饱满、接缝密实。

5烟囱底部积灰平台防腐

积灰平台是整个烟囱防腐系统的难题，该部位长期处于酸液浸泡之中，国内已完工的类似工程中此部位出现问题也最为常见。原有积灰平台拆除至混凝土，清理干净后采用浇筑混凝土找坡，积灰平台的外侧比中心高 100mm。烟囱底部积灰平台采用混凝土做成散水坡状，坡度约为4%，在混凝土上平铺丁基橡胶板，用有机硅胶粘剂粘结，并翻边至筒壁 50cm。然后铺设一层泡沫玻璃砖，然后再平铺一层聚四氟乙烯板，用有机硅胶粘剂粘结，并翻边至筒壁 50cm。最后再在上面铺设三层泡沫玻璃砖。

七、施工费用及效果

项目施工周期共45天，费用经招标和变更结算426万，比概算节约280万元。在我们施工后一年，上级集团公司出台了脱硫湿烟囱防腐管理办法，才明确使用进口泡沫玻璃砖的方案及相关管理细则。我们在每年停工时用360°摄像系统对烟囱筒体内部进行全面检查，在运行3年后，未发生任何渗漏和其他异常情况，说明我们在最初的方案是正确的施工过程管理是可靠有效的。在第四年停工检修期间，对烟囱底部积灰平臺清理检查，因外委民工在清理铲除时将底部防渗漏层破坏，造成烟囱底部局部渗漏，经19年短停检修，对底部重新做防渗漏处理，渗漏现象消除，对湿烟囱的管理必须加强管理和运行监控。