碳化硅雜化聚合物在煙囪防腐中的應(yīng)用

王飛

摘 要 碳化硅雜化聚合物的強(qiáng)耐酸性、耐高溫、粘結(jié)力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對于混凝土煙囪的防腐處理具有非常強(qiáng)的適用性，值得應(yīng)用推廣。

關(guān)鍵詞 濕煙囪 碳化硅雜化聚合物 煙囪雨

一、煙囪設(shè)計(jì)概述及現(xiàn)狀

（一）煙囪設(shè)計(jì)概述

鶴煤熱電廠2×135MW燃煤發(fā)電機(jī)組煙囪為單筒式混凝土煙囪，全高180m，筒身根部外徑18.9m，煙囪最小的內(nèi)徑為5.4m，整根煙囪由基礎(chǔ)、混凝土外筒、保溫層及內(nèi)襯、積灰平臺及其附屬設(shè)施等部分組成。

煙囪外筒采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，筒壁設(shè)計(jì)為變坡圓臺體。外筒筒壁采用普通的硅酸鹽水泥，90m以下混凝土標(biāo)號為C40，90m～180m混凝土標(biāo)號為C30。排煙筒內(nèi)襯為耐酸磚分段支承在鋼筋混凝土牛腿上，內(nèi)襯由里向外的結(jié)構(gòu)組成依次為耐酸磚、耐酸砂漿封閉層、憎水性珍珠巖板隔熱層和用于固定隔熱層的鐵絲網(wǎng)。筒身自115m～180m涂刷紅白相間航標(biāo)漆5節(jié)，頂部為紅色。煙囪在100m、173.75m處設(shè)置兩層信號平臺，平臺采用碳鋼熱鍍鋅材料。

（二）煙囪運(yùn)行狀況

鶴煤熱電廠原有脫硫裝置采用爐后煙氣循環(huán)干法脫硫技術(shù)，煙囪排放煙氣為100℃的干煙氣，煙囪內(nèi)襯無腐蝕。

二、改造必要性

為適應(yīng)國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)，鶴煤熱電廠將脫硫系統(tǒng)改造為石灰石-石膏法濕法脫硫技術(shù)，排放煙氣處于飽和濕度狀態(tài)且溫度在50℃，低于酸露點(diǎn)，因此會在煙囪中析出大量腐蝕性和滲透性很強(qiáng)的冷凝稀酸液（pH值在1～3范圍），對單筒式磚內(nèi)襯煙囪有非常強(qiáng)的腐蝕性，為防止其影響混凝土外筒結(jié)構(gòu)耐久性，必須對其進(jìn)行防腐處理。

三、煙囪防腐材料選型

鑒于防腐處置方案較多，為選用合適的防腐材料及方案，應(yīng)從煙囪結(jié)構(gòu)、防腐材料特性以及是否會形成“煙囪雨”等因素考慮材料選型及方案設(shè)計(jì)。

（一）煙囪熱力計(jì)算及直徑選擇

對于“濕煙囪”，在排放的煙氣中都會攜帶一定量的液體。沉積和冷凝在煙道、煙囪壁上的大直徑液滴，正常情況下因自重而向下流淌，由于煙囪內(nèi)高速向上的煙氣流，當(dāng)速度達(dá)到一定的臨界值時，大直徑液滴會向上，并隨煙氣一并帶出，形成“煙囪雨”。它不同于煙氣中的水霧，由于其直徑較大，通常散落在煙囪周圍800m的范圍內(nèi)，會對電廠的建、構(gòu)筑物及外露的設(shè)備產(chǎn)生腐蝕作用。

當(dāng)煙氣流動的牽引力大于液滴的重力和液滴與防腐材料的附著力時，液滴就脫離出來進(jìn)入氣流中，這時的氣體流速就是二次進(jìn)入的臨界流速，根據(jù)國外相關(guān)資料，防腐涂料的臨界流速為16.8m/s。

鶴煤熱電廠脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算，單臺機(jī)組煙囪入口煙氣溫度為48℃，煙氣流量為70萬m3/h。若采用帶內(nèi)筒的防腐方案，勢必縮小煙囪的內(nèi)徑，容易形成煙囪雨水。采取拆除磚內(nèi)襯在混凝土上進(jìn)行防腐，則節(jié)點(diǎn)處實(shí)際煙速為15.95m/s（見表1），煙氣流速在臨界值以下，不宜形成“煙囪雨”現(xiàn)象。

（二）材料選取

早期的煙囪防腐材料在運(yùn)用過程中，經(jīng)過一段時間的冷、熱態(tài)交替運(yùn)行出現(xiàn)大面積鼓泡、起皮、脫落現(xiàn)象，無法滿足煙囪運(yùn)行的要求。本次選用的碳化硅雜化聚合物材料，其材料由環(huán)氧樹脂與活性基團(tuán)的納米級有機(jī)硅低聚物經(jīng)化學(xué)改性而成，具有耐濕、耐候、耐水、耐鹽水、耐油、耐海水、耐溫、防潮、電絕緣、耐藥品、防腐蝕、耐溶劑性、附著力好、機(jī)械性能及電性能優(yōu)良，并具有耐真空紫外線輻照，液氮溫度淬冷，高速氣流沖刷等性能。

四、實(shí)施方案

經(jīng)研究分析，本次改造拆除耐酸磚內(nèi)襯及隔熱層，使在樹脂和無機(jī)碳化硅材料內(nèi)加高分子纖維形成的雜化聚合物材料對混凝土內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理，共劃分為底層噴涂、結(jié)構(gòu)層涂抹與面層噴涂，三層結(jié)構(gòu)，厚度為4mm。其重點(diǎn)防腐部位為煙首部分、支撐牛腿與積灰平臺部位。

（一）煙囪混凝土內(nèi)壁防腐

煙囪混凝土內(nèi)壁拆除耐酸磚與保溫層后對其進(jìn)行修復(fù)找平，再進(jìn)行噴砂處理，噴砂等級為Sa2.5，噴砂過程中分段對已噴表面進(jìn)行清潔。

基層清理工作完成后，應(yīng)盡快進(jìn)行涂裝施工。涂刷要在天氣良好的情況下進(jìn)行，在雨、霧、大風(fēng)天氣禁止涂刷施工，涂裝有刷涂、滾涂、噴涂等工藝，以保證取得良好涂裝效果和很好的粘結(jié)力。施工時內(nèi)筒環(huán)境相對濕度≤80%，環(huán)境溫度宜為15℃～30℃，并高于當(dāng)時空氣露點(diǎn)溫度3℃。當(dāng)環(huán)境溫度<10℃或相對濕度超過80%時，應(yīng)采取機(jī)械措施達(dá)到正常的施工溫度和濕度。

涂刷底涂后按照工藝涂刷各層防腐層，需保證混凝土基底干燥，且各防腐涂層需控制涂刷時間，保證各涂層干燥，且防腐結(jié)構(gòu)層須通過碾壓等工藝保證平整、趕出氣泡，面層須平整光滑。

（二）煙首部位

煙囪頂部煙氣出口部位，采用5mm厚度A3冷軋鋼板壓頂，并在鋼板上噴砂防腐處理，再用聚合物進(jìn)行防腐，鋼板高度為2m，其余部位自壓頂鋼板向下10m采用耐酸氯化橡膠漆防腐，防腐后重新涂刷煙囪外壁航標(biāo)色環(huán)。

（三）基體環(huán)形懸臂和支撐牛腿

將牛腿基層處理完成后，用耐酸性柔性材料硅橡膠進(jìn)行密封填充，將牛腿處上下400mm處隔離，涂滿聚合物材料，然后用粗纖維網(wǎng)進(jìn)行整體粘接，待固定好后再進(jìn)行外層覆蓋防腐，有效地防止酸液從此處滲透至煙囪內(nèi)壁上。

（四）煙囪與煙道的結(jié)合部位

煙囪和煙道結(jié)合部位的防腐處理必須設(shè)置膨脹縫，并在此處加裝不銹鋼伸縮排酸槽，接排水管道。消除膨脹帶來的酸液滲漏。

五、結(jié)語

由于碳化硅雜化聚合物成型后具有較好的耐酸性、耐高溫（200℃運(yùn)行60min），可長時間穩(wěn)定運(yùn)行在110℃～160℃、粘結(jié)強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，且改造后不會形成“煙囪雨”的現(xiàn)象，可作為混凝土煙囪防腐處置的最佳方案，值得推廣應(yīng)用。

（作者單位為河南能源化工集團(tuán)鶴煤公司熱電廠）