240米烟囱2#钢内筒防腐技术改造 可行性研究报告

240米烟囱2#钢内筒防腐技术改造

可行性研究报告

一、项目提出的背景及改造的必要性：

华润电力湖南有限公司2×600WM机组烟囱采用是双管钢内筒式钢筋混凝土烟囱（防腐面积为4672㎡），一炉一管（钢内筒），钢内筒主材采用的是Q235B普通材质钢，内衬防腐原采用的是国产泡沫玻璃砖内衬。其2#炉钢内筒烟管于2007年8月19日正式投用，至2008年12月从外表检查发现2#钢内筒有局部腐蚀穿孔现象，酸液外渗。见下图：（2008年12月发现有腐蚀穿孔现象当时未拍照，下图是2009年3月所照）

2009年6月2#机组小修期间对2#钢内筒进行防腐检修。因外观检查受平台的局限性不能发现钢内筒腐蚀的实际情况，停炉进入钢内筒后发现，钢内筒已腐蚀穿孔非常严重，详见当时拍摄的照片：

因修补工程量增大，由小修转为抢修（24h不停工作），终因计划小修时间太短（总工期22天），钢内筒内衬防腐施工无合理的施工工期，同时受运行工况影响，致使2#钢内筒目前还是腐蚀渗漏现象严重，已危及钢内筒的结构安全，见下图

综上所述，2#钢内筒的防腐改造势在必行，同时建议2#钢内筒在改造处理前停止投用，避免出现安全问题。

二、钢内筒腐蚀原因分析

通常进行湿法脱硫处理、且不设置烟气加热系统GGH装置的烟气，含水量饱和，湿度大，温度低，进入烟道和烟囱后会立即出现烟气冷凝结露现象。烟气中的水汽冷凝结露，形成具有腐蚀性的水液依附于烟囱排烟内筒的内侧壁流淌下来；脱硫处理后的烟气中一般还含有微量的氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，形成了腐蚀强度高、渗透能力强、防范难度大的低温、高湿和稀酸型腐蚀状况。因此，湿法脱硫处理后的烟气应按强腐蚀性等级考虑（中国电力工程顾问集团公司根据国内专家研究得出的结论）。

贵公司烟囱的钢内筒腐蚀严重，主要有以下几方面因素：

（一）运行工况因素：原钢内筒（Q235B）内衬防腐材料采用的是国产泡沫玻璃砖结构防腐，脱硫系统采用的是不上GGH湿法脱硫技术且开有旁路烟道，在开机前期或脱硫系统故障情况下，烟囱处于不脱硫的高温干式（128℃左右）排烟运行状态；投入脱硫系统后，烟囱立即又从高温干式（128℃左右）转为低温高湿式（50℃左右）排烟状态且烟气为正压运行，介质工况的温差变化易造成泡沫玻璃砖表面因温度应力而炸裂破碎或爆裂剥蚀（一般烟囱飘出薄碎玻璃砖片就属这种现象），低温结露后的酸液径向通过玻璃砖缝隙对钢内筒进行腐蚀。

（二）防腐材料因素：

（1）国产泡沫玻璃砖体积密度小（190kg/m³）、强度低，其耐磨性、抗热震性差，且离散性很大，易磨损并产生裂缝，在介质工况冷热交变状态下，吸水率有明显逐渐劣化现象。尤其是一些企业采用废旧玻璃生产的玻璃砖，因含硼量小、杂质多，其性能指标更差。

（2） 脱硫湿烟囱防腐材料在国内尚属新型行业，初期生产产商对脱硫湿烟囱贴砖用胶黏剂的耐酸性重视度不够，产品耐酸、抗老化、抗疲劳指数较差；国内检测机构水平参差不齐，目前又无国家强制标准（检测标准不统一），其材料的检测报告无标准对比，无权威性（包含玻璃砖的检测）。

（三）施工因素：根据拆除的玻璃砖检查分析，原施工工艺方法欠缺，钢基层未采取满涂耐酸粘结剂工艺，致使酸液从砖缝中流入对钢内筒造成腐蚀。采用玻璃砖内衬，单筒就需约15万块砖，砖缝长度水平缝约91430m，垂直缝约18967m，施工中工作量大，质量控制难度大，稍微不注意便出现漏缝，施工过程中也有可能将个别砖损坏，留下后患，造成酸液外渗腐蚀钢内筒。

三、防腐技术改造方案：

（一）防腐技术改造的思路

从设计角度考虑，烟囱方案首先要保证运行的安全可靠性，其结构体系和材料选择都应根据排放烟气的特点和使用寿命的要求进行设计，对与烟气接触的材料，它的防腐防渗性能尤为重要。烟气脱硫系统在我国的运行时间还不长（国家环保总局自2004年1月1日颁布实施《火电厂大气污染物排放标准》以来，才要求上脱硫系统，2007年后才严格执行），国内大多是近几年新建或改扩建工程，运行时间都较短，有关烟气脱硫后烟囱腐蚀的调查和研究资料也较少，且目前尚无强制性、具体可操性的国家或行业执行标准（原标准都是在2004年前颁布的），因此，在国家和电力行业现行的烟囱设计标准中，均未对烟气脱硫处理后的烟囱防腐蚀设计和施工验收做出明确的具体规定，只是从烟气的腐蚀性等级对烟囱结构选型方案和防腐蚀设计提出了要求，而我司采用的是双管钢内筒钢筋混凝土烟囱（一炉一管），对单根烟管的检查、检修不致全机组停运，这点是完全符合现行设计规范的。

通过近年对我国脱硫湿烟囱的了解，其防腐材料应考虑以下因素：烟气气流向上排放、流速高，必须考虑烟气气流的冲刷；烟气冷凝酸液顺着内筒壁向下流淌，烟气正压径向向外渗透，要求密闭防水；烟气温度频变，钢内筒受力复杂等。因此，其设计应尽量不设缝或少留缝，湿烟囱内衬防腐必须是密闭、防水、耐酸、耐温、耐磨的。

（二）防腐改造方案

目前国内火电厂对湿烟囱内衬防腐的运用是百家齐放，统计归纳为四类：钛（镍）合金内衬（约占8%）、贴耐酸（热）玻璃陶瓷块材（约占70%）、涂刷耐酸（热）防腐涂料（约占12%）、整体浇筑耐酸（热）砼（约占10%）。这四类材料各有优缺点，运行的情况也各不相同。根据中电顾问公司调查情况显示：采用钛（镍）合金内衬的目前所有厂家运行状况良好；采用贴耐酸（热）玻璃陶瓷块材内衬的受运行工况和材料、施工因素影响，目前有小部分运行状况良好（主要指宾高德，江苏利港），绝大多数都不同存在腐蚀问题（主要指国产玻璃砖）；采用防腐涂料的内衬，防腐损坏的状况较普遍；整体浇筑耐酸（热）砼目前只应用在砼单筒烟囱上（国电常州/广西合山），钢管套筒烟囱目前无应用实例。

综上调查资料显示，目前这四大类防腐材料以钛（镍）合金内衬和贴耐酸（热）玻璃陶瓷块材内衬较可靠，因此2#钢内筒的改造拟按钛/钢复合板或贴耐酸（热）玻璃陶瓷块材方案选取。以下就钛/钢复合板和美国宾高德玻璃砖内衬及国产陶瓷砖内衬方案进行分析比较：

l  方案一：改建钛/钢复合板内筒。拆除原有钢内筒，采用TA2/Q235B钛/钢复合板（厚度：钛板1.2mm+钢板8～14mm）重新制安钢内筒。

该方案整体性好，耐腐蚀、耐冲刷性能优越，受运行工况的温变影响小（华润电力常熟公司使用的就是钛/钢复合板钢内筒，据了解从投用至今，一直没发现腐蚀现象）；但改建施工难度大，施工周期长，工程造价高。。

钛钢复合板具有优良的耐腐蚀、耐温、耐磨、抗渗性能，在湿法脱硫烟气环境中其年腐蚀率约0.015～0.02mm，具体的腐蚀情况如下：

注：表中数据来源于产品介绍

l  方案二：拆除钢内筒原有玻璃砖内衬，按原设计修复钢内筒腐蚀穿孔部位，采用美国宾高德玻璃砖作内衬进行防腐。

美国宾高德内衬系统在国外服务了20多年，2004年进入国内投入使用，反映较好。宾高德系统中的砖为硼硅泡沫玻璃砖，属耐热玻璃系列，其线膨胀系数较低，抗热震性好，但价格偏高，其性能指标如下：

宾高德玻璃砖性能指标

宾高德弹性胶性能指标

注：表中数据来源于产品介绍

l  方案三：拆除钢内筒原有玻璃砖内衬，按原设计修复钢内筒腐蚀穿孔部位，采用国产轻质玻化陶瓷砖（240mm×120mm×50mm）作防腐内衬。

根据烟气冲刷的受力情况分析，钢内筒导流板（含导流板）以上50米和钢内筒顶部20米范围，采用密度为540～600kg/m³玻化陶瓷砖，其余区域采用密度为350～400kg/m³玻化陶瓷砖。材料技术参数如下表： 

玻化陶瓷砖性能指标：

YF-Ⅱ弹性耐酸粘结剂性能指标：

HB520 底涂性能指标：

注：表中数据来源于产品介绍

上述三种方案的性价比如下：

注：使用年限是根据产品介绍资料估算，暂无实际运行年限借鉴。概算是按当前市场行情计算。

通过上述方案性价比的比较，方案一除经济性差以外，其余主要指标都优于方案二和方案三，考虑烟囱的有效运行服务年限（30年），从施工质量的可控性方面、维护工作量、使用安全角度考虑，建议采用方案一（钛/钢复合板）作为本次内衬防腐改造方案。

三、工程规模和主要内容：

2#钢内筒筒体总高度240m，直径6.2m，钢板总面积4672m2，钢板总重约470t。

l  采用方案一：拆除2#钢内筒进口处原有部分旁路烟道及构架作为施工通道，整体拆除原2#钢内筒内；重新制作和安装钛/钢复合板钢内筒约470t，钢筒外增设保温层，恢复2#钢内筒进口处拆除的部分旁路烟道及构架。

l  采用方案二或方案三：拆除2#筒内原有全部防腐层，面积4463 m2，对钢内筒腐蚀穿孔部位进行挖补（钢筒修补面积约为600m2）；重新进行全面积内衬防腐，防腐面积4463m2。

四、工程实施条件：

为便于彻底处理2#钢内筒防腐问题，2010年3月利用2#机组A级检修期间在2#脱硫出口烟道段增设了临时排烟筒，为2#钢内筒的防腐改造工作创造了安全、宽松的施工环境，且不影响2#机组商业运行。

五、技术经济指标分析：

改造后的烟气排烟管（钢内筒）不再出现腐蚀现象，确保烟囱能安全运行，夯实了烟囱构筑物的结构稳定性。

六、评价结论：

不上GGH湿法脱硫技术且有旁路烟道的烟囱防腐问题一直困扰国内各大电力系统，此次改造成功与否可为脱硫湿法烟囱的防腐难题提供一定经验。