极寒条件下脱硫装置防腐施工质量控制技术

潘忠文 谢 纯 张学双 张中超 胡钦峰

（成都龙之泉科技股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引言

在一定条件下，将甲基丙烯酸、环氧树脂（双酚）或者酚醛树脂及其他材料混合通过化学反应得到一种改性的热固性的环氧树脂，我们称之为乙烯基酯树脂（VE）[1]。改性乙烯基酯树脂保留了环氧树脂的力学性能，同时又提高了树脂的耐温及耐酸碱等性能，并且在交联固化与成型强度等方面也得到了较大的改善，因此，乙烯基酯树脂广泛应用于火力发电厂烟气脱硫装置及化工等领域防腐施工[2]。乙烯基酯树脂的使用环境温度应控制在2℃～40℃范围内，最适宜施工温度为15℃～30℃，最低不低于10℃，最高不高于45℃。超出温度范围，为确保质量，不建议进行现场防腐施工。除非采取特别的措施，达到了施工条件，才能施工作业。

我国幅员辽阔，燃煤电厂主要分布在北方区域，尤其以内蒙古、东三省、新疆等区域集中度较高，上述区域冬季非常寒冷，以东三省及内蒙古东北区域为例，平均气温在-15～25℃，极端条件下甚至达到-40℃以下，冬季时期的低温因素，严重限制了防腐施工中采用乙烯基树脂材料，如果采用其它替代方案，比如使用不锈钢、合金钢等材料，一是价格极其昂贵，并且施工周期太长，势必会影响生产，从而造成较大的经济损失。

1 工程概述

内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司一二期电解铝厂坐落于内蒙古自治区东部霍林郭勒市沙尔呼热镇[3]，厂址北距霍林郭勒市城区6.6km，西距沙尔呼热镇2.1km。季风气候，表现为：夏天时间短且清凉、秋天急速降温、冬天寒冷且时间长、春天大风频繁且干燥。有记录开始，年平均温度1.1℃，极端最低问题-39.4℃[4]。

一、二期煤电铝烟气污染物趋零排放示范工程，采用石灰石-石膏脱硫技术[5]，脱硫装置采用碳钢乙烯基树脂内衬防腐施工技术。1#烟气脱硫吸收塔半径7.75m，设计高度28.8m，塔顶部设直排变径烟囱，出口半径6m，设计高度89.5m；2#烟气脱硫吸收塔半径8.5m，设计高度29.3m，塔顶部设直排变径烟囱，出口直径6m，设计高度90m[6]，吸收塔及烟囱外壁均不设保温层，但是吸收塔本体区域外围构建有二四砌体墙，乙烯基内衬衬施工总面积14000余m2。其中1#塔正常施工不受气候条件影响，2#塔施工安排在2017年11月中旬～次年1月上旬，正常情况下不具备乙烯基树脂衬里施工条件。

2 环境条件控制技术

鉴于施工工期跨度长达60d，跨越当地低温期（＞-10℃）、严寒期（＞-20℃）、极寒期（＜-20℃）三个时期，冬季风速高，且整个脱硫装置无外保温设施，经业主、设计、施工、监理召开专题论证后决定采取烟囱在地面分段防腐，高空分段吊装后再进行防腐补口施工，工期安排在环境温度稍高的前半段，吸收塔防腐按正常施工流程组织施工，作业时间安排在环境条件较为恶劣的后半期。施工单位负责采取保证乙烯基树脂内衬施工质量的保温控湿措施的设计、建造、运行管理及拆除工作。

2.1 烟囱本体地面施工控制技术

施工时间11月15日～12月10日，环境气温-7～-18℃。

控温技术措施分三个方面进行：

（1）基体外部保温措施：分段预制烟囱本体验收合格后，在外部焊接临时保温钉，间距1.5m，将棉被固定在保温钉上，棉被用6#铁丝绑扎固定，间距1m，横向接缝处增设绑扎丝一道；棉被外部采用防水油布覆盖封闭，并用6#铁丝绑扎固定，间距0.5m，接缝处增设绑扎丝一道；复合保温层主要作用为隔绝基体与外部环境的热交换，兼具防风雪的功能；

（2）顶部开口保温措施：烟囱本体内搭设符合防腐施工要求的满堂脚手架，脚手架顶部应高出基体顶部约0.5m，并满铺脚手板；安装设置临时透风口，确保作业通风良好；脚手板上满铺防水油布，油布上满铺一层棉被，并用绑扎丝将棉被与脚手板固定，棉被上再铺设一层防水油布并临时固定；

（3）烟囱本体内部安装大功率暖风机，施工期间不间断进行暖风加热，暖风机额定功率为35KW，暖风机配备不少于三台，两用一备轮换使用，防止过热发生安全事故；

（4）烟囱本体人孔处及顶部排风口处设置大功率轴流风机保证密闭空间内通风符合防腐施工技术要求；准备适量的24V安全照明灯具，确保施工作业面具有足够的亮度。

（5）设置一名专职安全看护人员在施工期间不间断安全巡视；

（6）防腐衬里验收合格后拆除临时保温设施。采用控温措施后数据统计，如表1所示。

表1 采用温控措施后数据统计情况

2.2 烟囱焊缝施工控制技术

（1）焊接工作完成后，利用焊接平台在烟囱外壁焊缝处设置电伴热带，并用棉被将焊缝及伴热带临时覆盖；

（2）内壁焊缝处采用热辐射式电暖器对焊缝进行烘烤处理，提升基体温度；

（3）将施工材料提前预热至30℃，材料运输、配置全程使用棉被进行保温处理；

（4）材料涂抹前使用热塑焊机对基体进行预热，预热时通过实验确定的距离将热风温度控制60～80℃，预热后迅速涂抹乙烯基树脂胶泥。

由于高空空间无法封闭，风力影响大，钢基体导热系数大等原因，树脂衬里固化效果不太理想，固化时间长达5～8h，远大于正常要求的30～50min。

2.3 吸收塔本体施工控制技术

（1）在吸收塔外壁与围护墙体间设置现场特制加装安全防火燃煤升温炉10个，等间距布置，单炉设计优质煤燃煤量180kg/d，用以提升吸收塔外围空间的环境温度；

（2）在吸收塔围护墙外侧配置三级燃烧燃煤蒸汽加热锅炉一台，额定热功率0.135MW，额定蒸汽产量0.2T/H，煤耗量24kg/h，由蒸汽循环管路输送至吸收塔底部浆液区，塔内设置蛇形散热管件，用于塔内升温；

（3）吸收塔内分四层布置加装特别安全装置的可调大功率电加热器，其中分吸收塔底板处及烟气进口区各设2台，喷淋区及除雾区各设3台，施工时配置一台随工作面移动；

（4）吸收塔与烟囱交界区满铺脚手板，安装设置临时通风口，保证施工通风良好；脚手板上满铺一层棉被，并用绑扎丝将棉被与脚手板固定，棉被上再铺设一层防水油布并临时固定；

（5）吸收塔烟气入口、各类人孔、管口等采用保温棉被封堵；

（6）吸收塔顶部、烟气入口区、底部浆液区分别设置大功率轴流风机，保持塔内通风良好；设置足够的24V安全照明灯具，保证施工作业面具有足够的照度；

（7）电加热器布置区、锅炉、燃煤炉区制定专项安全措施，每区设专人看护保证安全。

具体的示意图，如图1所示。

图1 吸收塔本体加热保温示意图[7]

采用控温措施后数据统计，如表2所示。

表2 采用控温措施后数据统计

3 衬里质量验证

3.1 衬里质量

（1）烟囱本体、吸收塔本体内衬质量较好，厚度测试、电火花测试、附着力测试、巴氏硬度测试、外观质量检测均符合国家标准、规范及设计文件要求；

（2）烟囱焊缝处衬里固化时间过长不满足规范要求，固化后现场取样发现衬里硬度偏小，加热至30℃后破坏面存在粉末状掉渣；

（3）12月31日～18年1月7日进行整机全系统试运行，1月8日打开吸收塔各人孔，通过人孔观察衬里情况，未发现衬里异常；吸收塔外观检查未发现漏烟、穿孔、漏浆等异常现象，未发生浆液泵堵塞（内衬开裂、脱落导致的事故）等异常情况；

（4）2018年4月20日吸收塔外观检查及打开人孔进行内部观察，未发现明显异常；

（5）2018年8月7日吸收塔停运检查，时间15d，吸收塔内部衬里及烟囱本体（地面施工部分）均未发现异常情况；烟囱焊缝存在局部脱落、开裂、基体腐蚀等情况；

（6）2020年7月27日，停运检查，时间7d，对吸收塔内部衬里、原烟道、永久性烟囱进行全部检查，几乎与2018年8月7日检查结果类似，整体均未发现异常情况；仅仅在原烟道膨胀节连接处以及烟囱个别焊缝存在局部脱落、开裂、基体腐蚀等情况。

4 结语

（1）在极寒气候条件下通过采取措施能够满足乙烯基树脂衬里施工技术要求，保证施工质量；

（2）极寒条件下在开放空间即使采取加热保温措施，仍不能保证乙烯基树脂衬里施工质量；

（3）本次施工历经45d，经过测算保温加热措施费高达45万，费用包括设备购置、临设措施费、人工费、电费、燃煤费，虽然保证了施工质量，但是性价比不高。