脱硫技改工程烟囱防腐的实施

1 邹县发电厂2×600MW机组脱硫工程简介
邹县发电厂目前拥有 4台33.5万千瓦、2台60万千瓦、1台100万千瓦机组，总装机容量354万千瓦。正在建设的另一台100万千瓦超超临界机组，计划于今年上半年投产发电。
邹县发电厂三期2×600MW机组烟气脱硫技改工程采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，安装烟气换热器（GGH），设计烟囱入口烟温BMCR工况下不低于80℃，脱硫效率95%，钙硫比1.03。于2006年11月29日顺利通过了168试运行，各项指标均达到设计要求。该工程的建成，年可减少二氧化硫排放量近3万吨，对地方环境空气质量的改善具有积极的作用，环境效益和社会效益突出。

2 2×600MW机组烟囱基本情况
邹县发电厂三期2台600MW机组共用一根单筒单管钢筋混凝土烟囱，由西北电力设计院设计，初设计未考虑烟气脱硫处理，于1997年投入使用，烟囱高度240米，出口内径10米，烟囱筒身的钢筋混凝土筒壁与隔热层及内衬砖砌体紧贴布置，隔热层及内衬砖砌体的荷重由钢筋混凝土筒壁分段伸出的悬挑牛腿承担。原设计烟囱的钢筋混凝土筒壁底部厚度为650 mm，顶部厚度为200 mm，厚度沿烟囱高度均匀减小，混凝土筒壁内侧面均涂刷了一道“OM”型改性环氧沥青煤焦油层；隔热层采用80~100 mm厚憎水型水玻璃膨胀珍珠岩板；内衬砖砌体采用耐酸胶泥砌筑的粘土质耐火砖，厚度均为230 mm。

烟囱内壁清灰前

3 石灰石－石膏湿法脱硫工艺对三期烟囱的不良影响
1）石灰石－石膏湿法脱硫工艺流程
石灰石-石膏湿法脱硫工艺是国外应用最多的和最成熟的工艺，也是国内火电厂脱硫的主导工艺。其主要流程是：锅炉烟气从引风机出口侧烟道接入烟气脱硫（FGD）系统，经增压风机升压，然后通过烟气—烟气换热器（GGH），将进入吸收塔前的烟气热量传输给吸收塔出口烟气，使吸收塔入口的烟气温度降低，有利于吸收塔安全运行，同时，吸收塔出口的清洁烟气则由GGH加热升温，烟气温度升高，有利于烟气扩散排放，经过GGH加热器加热后烟气温度一般在80℃左右，可使烟囱出口处达到更好的扩散条件和避免烟气形成白雾。GGH之前设的增压风机，用以克服脱硫系统的阻力，加热后的清洁烟气靠增压风机的压送排入烟囱。
2）脱硫后烟气对烟囱的影响
烟气经过脱硫后，虽然进入烟囱的二氧化硫大大减少，但是其中仍然残留近5％左右的二氧化硫，并且经过石灰石-石膏湿法脱硫工艺后，烟气含湿量较大，烟温明显降低（烟囱入口温度仅有80℃左右），极易在烟囱内壁形成腐蚀性很强的酸液。调查发现：脱硫烟气有以下特点：水分含量高，湿度大；温度低，一般在45～85℃；烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点降低；酸液浓度低，对烟囱结构有很强的腐蚀性。由于脱硫烟囱内烟气的上述特点，对烟囱的设计有以下影响：
a.烟气湿度大，在烟气温度及湿度梯度的双重作用下，使烟囱内侧结构致密度差的材料易受到腐蚀，影响结构耐久性。
b.低浓度酸液比高浓度酸液的腐蚀性更强。
c.酸液的温度高于常温对结构材料的腐蚀性更强。
由此可见，排放湿法脱硫烟气的烟囱比排放干烟气的烟囱对防腐蚀设计要求更高。由于当初邹县三期烟囱设计时未考虑烟气脱硫处理后对烟囱的影响，如果烟囱受到侵蚀发生安全问题，将会直接影响到两台600MW机组的安全运行，造成巨大的经济损失。因此从安全生产角度出发，烟囱实施防腐处理是必要的。

烟囱内壁清灰后

4 烟囱防腐方案的确定及可行性
三期两台600MW机组烟囱防腐，要求两台大容量机组长期停运，从经济效益方面，会给企业带来巨大的经济损失。目前，国内外烟囱防腐处理的施工工期、投资费用差异较大，如何实现在较短的工期内实施烟囱防腐，且保证两台600MW机组正常投运，以获取经济效益的最大化，是此次烟囱防腐实施工作的重点。邹县在建的两台1000MW机组烟囱已经具备提前使用的条件，经西北电力设计院核实审查，确定了先对原烟囱内衬腐蚀性进行专项检测，评价其抗腐蚀性能，如果仅有一般腐蚀，则在原有内衬砖表面贴防腐材料；如果腐蚀较严重，则建议将原有内衬砖及保温拆除，重新砌保温及耐酸釉面砖，同时在筒壁内表面贴玻璃钢，保温和内衬间贴玻璃钢。在施工期间将600MW机组的烟气通过过渡烟道暂由1000MW机组烟囱排放，然后实施600MW机组烟囱防腐改造，避免了单独停机进行防腐改造所带来的经济损失和风险，在1000MW机组烟风系统调试以及锅炉吹管前将600MW机组烟气切换回原烟囱排放，两项目之间的工期差为2个月，即烟囱防腐改造时间为2个月。该方案最终可为我厂争取76800万千瓦时电量，经济效益巨大。

5 烟囱防腐工作的实施
2006年2月份，由西安建筑科技大学建（构）筑物检测鉴定站、陕西新锐科技爆破工程有限责任公司，对600MW机组烟囱进行了在线运行期间腐蚀情况检测和评估。按运行条件、裂缝、有效强度、腐蚀产物四项综合评定：我厂600MW机组烟囱的可靠性等级为B级，需进行一定的加固维修，提高防腐耐酸性能和安全可靠性。并提出了处理推荐方案：

图3 泡沫玻璃砖内衬粘结试块

a) 在烟囱内衬的内表面粘贴防腐蚀砌体。
b) 粘贴防腐蚀砌体前，应对原有内衬砌体表面进行清理。
c) 如果原有内衬砖和耐酸砂浆的粘结性能不佳，砌体很疏松，则宜将其拆后重建。
根据以上检测评估结果和专家对防腐改造设计方案的审查意见，确定了烟囱内部贴泡沫玻璃砖防腐的方案，由上海川达环保材料有限公司负责实施。
烟囱防腐改造面临的主要困难：一是工期太短，正常工期需2个月以上；二是缺乏可以借鉴的烟囱改造管理经验；三是烟囱运行已达9年，内壁的情况不清楚，是否存在需大面积表面处理的现象；四是烟囱内壁积灰的清理不当还会对后续工艺质量和工期带来不利影响。面对以上问题，我们采取了一系列应对措施：
1）提前做好施工准备，为施工安全、工期提供保障。
方案确定后，同总包方协调组织施工前的各项准备工作，包括开工前的报审、机具的准备和安检、人员的培训考试、施工机械的安装、材料提前运抵现场、技术交底等，在600MW机组烟气切换之前，以上工作全部准备齐全，有充分的时间检查施工机械的安全和施工人员的安全培训情况，节省工期近半个月，为项目的顺利实施奠定了坚实的基础。

图4　烟囱内壁防腐施工

2）制定施工措施，确保工程有序进行。
结合工程实际，制定了技术措施、安全措施、组织措施，做到有章可循，对施工环节中可能影响安全、质量、工期的因素超前预想，提前做好应急准备，施工过程中及时跟踪措施的落实情况，发现不利于施工的苗头及时采取措施予以纠正，从而保证了工程的顺利实施。
3）实安全责任制，实现施工安全可控在控。

烟囱内壁防腐后
   落实各级人员安全责任制，管理人员深入施工现场，监督检查各项安全措施的执行情况，检查施工机械的安全状况，检查施工人员的安全防护。所有高空施工人员均持有特种作业证。加强烟囱防腐安全危险因素的控制，重点在高空作业、起吊和防火方面。施工人员施工吊篮与材料输送吊篮分开使用，定期检查吊篮钢丝绳的状况，中间设有安全联络通道，底部拉设安全网，并有专人24小时监护，未经监护人许可，一律不得进入施工区域，所有施工人员一律不得将火种带入施工现场。以上措施的实施，保证了整个工程自始至终未发生任何不安全事件。
4）强旁站监理，做好质量控制。
施工过程，监理执行旁站制度，实行全过程质量监督。烟囱内壁清理是后续防腐工艺质量控制的前提，经采用高压水冲洗，发现效果较好，处理后的表面满足施工要求，而且不会造成环境污染。施工采取了由上而下的操作程序，并在每20米高度增设角钢托架，500mm间隔膨胀螺栓固定，形成整体圈型框箍，工艺上美观，安全系数加大，砖与砖之间的缝隙粘结牢固，严实度高，质量保障。加强防腐材料的验收，并在烟囱底部制作了试验块进行质量监控和对比，对内衬表面粗糙不平的地方进行了修补，工程实施过程中未出现返工现象，未发生质量问题。
5）加大协调组织，合理安排，严格控制工期。
由于借助1000MW机组烟囱暂时排放烟气，烟囱防腐期间如果增压风机出现问题将导致机组停机，1000MW机组建设工期较紧，留给烟囱防腐的时间非常短。为了降低风险，满足1000MW机组试验和调试的工期需要，必须尽可能的缩短烟囱防腐施工周期。一方面，增加施工人力，分班24小时连续施工，每班定工作量，超额完成部分将进行奖励；另一方面，加强施工机械的维护，确保材料供应及时，保证施工质量，避免返工，进行分段验收。期间，加强与施工单位的沟通，为施工创造一切便利，及时协调解决施工过程发现的问题，不因组织协调不力而影响进度，并同总包方协商，签署了工期提前一天奖励2万元的补充协议。经过大家的共同努力，最终以32天的时间顺利完成了烟囱的防腐，较合同工期提前半个月，为1000MW机组投产赢得了时间，为机组的安全可靠运行赢得了保障。