电厂烟囱防腐

摘要:国电常州电厂一期2×600MW超临界燃煤机组工程烟囱的钢内筒防腐,采用浇筑5cm密实型钠水玻璃耐酸耐热混凝土.本文从施工方面,对施工方案和施工材料进行了总结,旨在总结经验和教训,积累经验,为类似工程提供服务.
关键词:烟囱;施工平台;防腐材料;施工;电厂烟囱防腐
1　燃煤火电厂烟气排放的现状
目前,国内外燃煤火电厂采用烟气脱硫,是控制二氧化硫排放的主要措施.湿法石灰石洗涤法是应用最多和最成熟的工艺.烟气经过脱硫后,虽然
烟气中的二氧化硫的含量大大减少,但是,对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好.由于经湿法脱硫,烟气湿度增加,经脱硫系统GGH加热升温,产
生温度达75~85℃的混合气体,此混合烟气在烟囱的内壁极易结露,使烟气中残存的三氧化硫溶解,形成腐蚀性很强的稀硫酸液,对一般建筑材料
都具有很强的侵蚀性.因此烟囱钢内筒的内衬材料要求具有抗强酸腐蚀能力,同时必须考虑内衬材料在不同工况下的使用温度,要求内衬具有抗温差变化能力,在温度变化频繁的环境中不开裂并且耐久.
根据国内外的经验,目前湿法脱硫后的烟囱钢内筒内衬防腐主要有三类形式:第一类采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴,隔绝烟气和钢内筒接触,
如发泡耐酸玻璃砖内衬.第二类贴衬薄板,采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,内衬材料包括钛板(TiCr2)、镍基合金板(C-276、C22)或铁-镍基耐蚀合金板(AL-6XN).第三类采用耐酸耐热混凝土和玻璃鳞片涂层等防酸腐蚀涂料.
2　常州电厂2×600MW一期工程烟囱钢内筒防腐设计方案选择
　　常州电厂2×600MW一期工程烟气是经湿法脱硫后,再由GGH加热升温排放的,因此防腐材料的耐温耐热防腐的要求很高,在设计时对目前常用的设计方案进行了比较,见表1.可以看出方案二“耐酸钢内筒内浇筑防腐混凝土”和方案三“耐酸钢内筒内涂刷玻璃鳞片涂料”经济优势比较大,而方案二的耐久性更优越于方案三.所以常州电厂钢烟囱设计采用:双钢内筒,钢内筒筒体采用耐硫酸露点腐蚀的10CrMnCu钢板制作,钢筒内内侧
采用耐酸耐热混凝土作为防腐层,厚度为50 mm,内配Φ6钢筋,作为耐酸耐热混凝土骨架.

　　(1)国内北仑港电厂1号、2号(600MW)机组在未进行脱硫工艺中,烟囱钢内筒防腐层采用耐酸耐热混凝土,而常州电厂2×600MW一期工程烟囱钢内筒防腐设计方案在采用脱硫工艺后,比排放普通未脱硫烟气的烟囱对防腐蚀设计要求要高得多,烟囱内壁的防腐蚀措施应进一步加强.
(2)C型816耐酸耐热混凝土在原有B型816耐酸胶泥取得使用经验后,开发的新型防腐材料.C型816耐酸耐热混凝土是密实型钠水玻璃类防腐材料,这类材料具有极优良的耐酸性能,可以耐除氢氟酸以外的绝大多数有机酸和无机酸,能耐高浓度的氧化性酸.同时还具有很高的耐热性,使用温度可达300℃.
(3)硅酸凝胶(Si(OH)4),这种具有胶体性质的硅酸凝胶将耐酸粉料、骨料粘结成一个整体,导致混凝土的固化.耐酸粉料是由原生矿料经1 200~1 300℃高温煅烧,磨细而成.粉煤灰类选自电厂锅炉燃烧后产生的Ⅰ级粉煤灰,其主要成份有玻璃微珠.C型816耐酸耐热混凝土经国电电力建设研究所试验,完全符合电力行业标准《火力发电厂烟囱(烟道)内衬防腐材料》(DL/T901-2004)的技术要求.
3　常州电厂2×600MW一期工程烟囱钢内筒防腐施工方案
　　常州电厂2×600MW一期工程烟囱钢内筒防腐施工前,对施工方案的选择也作了一些技术经济上的比较,详见表2.最终确定施工方案如下:在烟
囱钢内筒施工全部结束后,在烟囱226 m平台向上搭设一座钢结构框架,此框架作为今后钢内筒内操作平台和吊笼吊提升系统的承重结构.每只钢内筒施工时,筒内布置一只由电动卷扬机牵引的运输吊笼,布置一座通过手板葫芦提升的操作平台,通过操作平台向上爬升,吊笼不断上下运动完成耐酸耐热混凝土施工.

表2　防腐施工方案技术方案比较
方案 施工工艺 安全性能 备注
随钢内筒提 提升系统要求高,要专门 提升能力难以满足
升同步施工 设计烟囱钢结构提升大梁 风险高 提升能力难以满足
及提升平台,工艺简单,
但施工交叉多

筒内自爬式 采用国外租赁特殊设备, 风险高 租赁费500万元
施工井架 费用高

手动葫芦提 人工操作,简单、直观、 风险低 宁夏银川电厂使用
升平台作业 同步性好控制



4　烟囱钢内筒防腐施工
4.1　耐酸耐热砼施工工艺
(1)为施工钢内筒内侧的50 mm厚的耐酸耐部荷载传到筒首的钢架大梁上,为确保平台稳定性,施工平台沿钢筒内壁同一平面设置4个导向止晃滑轮.
(2)施工流程:226 m承重钢结构安装—13.m层吊笼就位—13.0 m层操作平台安装—安装吊笼钢丝绳—安装手板葫芦、安全锁及钢丝绳,从烟囱底部到顶焊接筒壁埋件—从烟囱顶到底部涂刷树脂—绑扎钢筋—混凝土浇筑从底部到烟囱顶—酸化处理—拆除操作平台、吊笼—拆除226 m钢结构.操作平台、吊笼系统见图1.
(3)吊笼提升系统采用5t双筒电控卷扬机,吊笼选用JLS型立井单绳箕斗型,自重700 kg,最大载荷800 kg,故最大重量1.5 t.配备BF型防坠器,牵引钢丝绳选用型号Φ19.5-6×37(纤维芯).
(4)操作平台一个施工人员的作业平台,设为上、下两层,圆形,高度约4.5 m,外径5.2 m,中心设1 500 mm×1 500 mm方孔供提升吊笼穿过.上层供钢筋绑扎、支模、浇筑等使用,下层用于拆模修整使用.平台自重约3.0 t.平台总计设8个吊点,外圈4个吊点,每个吊点设两支手板葫芦,内方孔四角各设一个吊点,每个吊点挂一只手扳葫芦.平台提升共采用12个1.6t手板葫芦,悬挂在从筒顶钢架垂下的12根Φ12.5(4×19)的钢丝绳上,同步升降.每1个手扳葫芦配一个防坠安全锁.当手扳葫芦失控时可在下坠100 mm内自锁.操作平台通过12个1.6 t的手扳葫芦和钢丝绳将平台上全热混凝土,需在烟囱226 m平台向上搭设一座钢结构框架,框架高出钢内筒顶2 m,总高度为1m,作为钢内筒内吊笼提升系统、操作平台的承重结构.在施工钢内筒混凝土时需在钢内筒布置一只提升吊笼,作为材料运输,人员上下的工具.布置一个操作平台作为施工涂料、钢筋及耐酸耐热混凝土场地.
(5)涂料及钢筋施工:钢内筒内壁和焊接件采用手工和动力工具除锈,除锈等级不低于St2.在除锈后4 h内应涂刷乙烯基树脂,然后绑扎钢筋.
(6)模板系统是采用2.5 mm冷扎钢板加工制作成定型模板,模板尺寸为400 mm×700 mm弧形板,共配6套,采用翻模工艺.模板进场后,模须涂刷脱模剂,采用胀圈支撑,为防止整体模板系统下滑,模板及胀圈采用4个均布的手扳葫芦拉紧,手扳葫芦钢丝绳吊点固定于钢架大梁上.翻模时,模板及胀圈拆下后,从下层平台,吊至上层平台.
(7)耐酸混凝土的浇注:布置在0 m的搅拌机将搅拌好的料放至手推车中,送至井字架提升机.提升至13 m平台,送至烟道口处倒入提升吊笼料斗中,由吊笼送至操作平台倒入料盘中.料盘中的耐酸混凝土由专用工具加入已支设好的模板中,每次浇注不得超200 mm,用Φ25 mm振动棒进行振捣.设置6层模板,采用翻模工艺,在保证连续浇注施工的情况下,尽量延长脱模时间,保证耐酸混凝土完全固化.在最上层模板即将浇注满时,拆除最下层模板(约12 h),并运至操作平台上层,同时提升操作平台,每次提升一层模板高度(0.7 m),每层浇灌在下层初凝前完成.
(8)养护与酸化处理:C型816耐酸耐热混凝土的养护期控制在5~15 d,养护后,应采用30%~40%硫酸对混凝土表面进行酸化处理,酸化处理至无白色结晶盐析出.酸化处理需进行4道,每道完成后,待干燥、并析出白色结晶,经清扫后刷下一道,每次间隔8 h以上.
4.2　耐酸耐热混凝土施工难易点分析
(1)施工时的环境温度直接影响施工质量,密实型钠水玻璃类耐酸耐热混凝土,施工的环境温度适宜为15~30℃.为满足电厂整体工期要求,在冬季施工时,必须考虑加热措施,保证整个钢内筒内的环境温度满足要求.
(2)施工时的环境温度影响耐酸耐热混凝土的初凝及终凝时间,直接影响施工能否顺利进行.在冬季施工时,必须考虑加热措施,夏季考虑通风措
施,保证整个钢内筒内的环境温度满足要求.必须仔细计算各工序施工所需时间,进行调整,与耐酸耐热混凝土的初凝及终凝时间很好协调一致.
(3)多组手动葫芦的同步性保证:操作平台共计设8个吊点,外圈4个吊点.每个吊点设两支手板葫芦,平台内方孔四角各设一个吊点,每个吊点挂一只手扳葫芦.平台提升总计采用12个1.6t手板葫芦,悬挂在从筒顶钢架垂下的12根Φ12.5(4×19)的钢丝绳上升降.平台升降,需8~12人同时操作,操作人员多,操作水平不一致,难于保证升降同.如升降不一致,平台会产生倾斜,影响安全.施工时为便于控制,平台安装自制水平管,直观控制调节,通过手板葫芦单只具有的调节功能,及时进行调整.同时为控制平台晃动,在操作平台上下设二层,每层沿钢内筒内壁四周布置4个导向定墙滑轮.
(4)筒首提升平台承重钢结构的安装与撤除,为耐酸耐热混凝土施工,需在烟囱226 m平台向上搭设一座钢结构框架,框架高出钢内筒顶约1~2 m,总高度约16 m,此框架作为今后钢内筒内吊笼提升系统、操作平台的承重结构.此框架总吨位约30 t,运输、安装、拆除工作量较大,且难度极大,高空作业安全风险极高.为保证高空作业人员安装、拆除承重钢结构的安全,减轻劳动强度,在钢内筒首安装了一台小扒杆.安装和拆除钢构件时部件控制在小扒杆的限吊重量之内,并控制在人员便于操作的尺寸和重量之内.
5　结　语
(1)烟囱施工周期很长,耐酸耐热混凝土施工须在整个钢内筒施工结束后进行,不考虑其他施工时间,仅耐酸耐热混凝土施工时间4~5个月.
(2)耐酸耐热混凝土整个施工过程为高空作业,施工周期长,环境条件恶劣,安全高风险,施工难度大.
(3)混凝土施工受温度影响教大,尽可能避免冬季施工和盛夏施工,降低施工安全风险和施工成本.
(4)钢内筒内须布置运输和操作平台系统,钢内筒内可供布置的空间有限,但操作平台的结构、尺寸,运输吊笼规格尺寸必须能满足连续浇筑混凝土的要求及安全施工要求,二套系统被布置得很紧凑.同时为避免相互碰撞,二套系统还必须保证一定的安全距离,现场二套系统布置钢丝绳共30根.需要在今后的施工平台设计时,尽可能减轻操作平台结构自重,降低施工堆放荷载,减少手板葫芦数量,减少操作人员、钢丝绳数量,优化筒首承重钢结构的设计,减轻筒首承重钢结构的重量,可大大提高平台提升的同步性,缩短施工工期,降低施工成本和安全风险.