超高电厂烟囱钢内筒防腐措施

摘要： 针对珠海电厂超高金属烟囱钢内筒腐蚀的情况，采用了SH高强度耐酸碱、耐磨损的防护涂料，并制定了恰当的施工工艺，对烟囱钢内筒金属进行了有效的防腐处理。在防护实施中利用安全施工平台升降的方法，得到了满意的防腐效果。采用这种高强度耐酸碱、耐磨损防护涂料还可节省大量的玻璃鳞片涂料，而且此种涂料也运用于钢架、网架、罐体、管道等结构的防腐。 关键词： 发电厂；烟囱；SH涂料；防腐

1 烟囱设计

　　珠海电厂位于珠海市西南端南水岛石门咀至十八螺咀地段。南部有高栏列岛、荷包岛、大杧岛、三角山岛等。该地区常年高温潮湿。多年平均气温为22.4℃，历年极端最高气温达38.5℃，多年平均相对湿度为80％，历年最大年降水量达2873.9mm。在这种环境下混凝土烟囱金属内衬会得到加速腐蚀。

     珠海电厂一期工程安装2台600MW机组，其烟囱为双套筒式结构，由2个直径为6.2m、高为245m的圆柱形钢制排烟管和1个出口内径为15.7m、高240m的钢筋混凝土外筒组成，见图1。混凝土外筒底部外半径为24.1m,壁厚为550mm，顶部外半径为16.3m
,壁厚为300mm,筒身坡度150m以下为0.1%～3.42% ，150m以上为0。双内筒钢材采用进口钢材，其材质符合美国ASTM A36或日本JIS
400规范要求，壁厚有2种（10mm及8mm）。筒顶部6.2m范围内用厚6mm的不锈钢作内壁，以抵抗大气腐蚀，钢内筒外壁刷耐热耐酸油漆，并设厚80mm的矿棉板保温层，以防止内壁结露。外筒与双钢内筒之间设置3个平台，标高分别为85、165、235m，筒身顶位于240m标高处设钢平台，然后浇筑厚250mm的混凝土封顶。筒身内沿筒壁设1座螺旋爬梯和1台垂直电梯，供检修用。此外，外筒与钢内筒之间每隔40m左右设置1道拉杆，以增加钢内筒的稳定性。烟囱基础采用圆板式整体基础，下设Φ1
000mm冲孔灌柱桩136条，烟囱基础直径为45m，厚度为1.5～3.4m，承台上设有2个直径为4.2m的圆柱状钢筒基础。

图1 1号、2号烟囱平面布置

2 烟囱金属内衬腐蚀情况

　　珠海发电厂1号、2号机组锅炉脱硫前后烟尘和SO2的排放量及排放浓度列于表1。每台锅炉排出烟气的标准含氧量，满负荷时的准确值为2　205　107Nm³/h，75%锅炉最大连续蒸发量时的准确值为1
686 676Nm³/h。电厂加装脱硫装置后使烟气温度降低，含湿量增大，烟气经过脱硫设备后由除雾器除去雾滴，再通过加热器升温至80℃以上，由烟囱排入大气。而从脱硫塔出来的净烟气中含有大量的水蒸气和微量的SO₂及SO₃气体，进入烟囱后随着烟温的降低，水蒸气会凝结成液滴，与烟气中的SO₂、SO₃化合。烟气中的SO₂与水生成的H₂SO₃和H₂SO₄，与金属Fe生成硫酸盐沉淀分离。在此阶段的工艺环境中，温度正好处于硫酸活化腐蚀的状态，其腐蚀速度快、渗透能力强。经烟囱排入大气的烟气中还有少量Cl^—和F^—，很容易与水生成HCl和HF。这是一种较强的酸性物质，对金属基体Fe也有较强的腐蚀作用，不仅会生成FeCl₃和FeF₃，而且还存在电解腐蚀。从上面的一系列反应看出，火电厂烟气造成大气污染的同时，烟气中的腐蚀物质对金属烟囱和烟囱金属内衬有很强的腐蚀作用。烟囱金属内衬腐蚀状况如图2所示。即使对火力发电厂的烟气进行脱硫处理，但仍有一部分SO₂排入大气。要延长烟囱金属内衬寿命，保证使用的可靠性，就必须对钢制烟囱或烟囱金属内衬进行有效的防腐处理。

表1 脱硫前后烟尘和SO2的排放量及排放浓度

项目名称
小时排放量/t
年排放量/t
排放浓度/mg·m^-3

烟尘
SO₂
烟尘
SO₂
烟尘
SO₂

脱硫前
0.688
5.787
3 674
31 829
151.2
1 309.4

脱硫后
0.133
0.460
731
2 530
30.0
104.0

图2 烟囱金属内衬腐蚀状况3 防腐工艺

　　工艺采用SH高强度耐酸碱、耐磨的防腐涂料，由PAPI、特种树脂、活性氧化物、耐磨粉、催化剂、添加剂、颜填料等组成。鉴于高强度耐酸碱、耐磨涂料的刷涂工艺技术要求极为严格，考虑到烟囱垂直高度达245m，为确保防腐工程的质量和可操作性，喷砂和涂刷防腐涂料分8段施工。①喷砂除锈。喷砂除锈采用干燥无泥土的水洗金钢砂，粒度为6～12目，喷砂时压缩空气压力为0.5～0.6MPa，喷枪嘴到金属表面距离为50～80cm，喷射角度为70°左右，经喷砂处理后的金属表面粗糙度Rz为25～50μm，以使防腐层牢固的附着在金属表面，且呈金属光泽，无锈迹、污迹和水分。②涂刷底漆。底漆在涂刷前要充分搅拌均匀，稀释剂及干燥剂按比例调配，底漆要涂刷2道，涂刷表面要平整、光滑，无漏涂、无挂流现象。③耐磨腻子找平。由于钢制烟囱设备安装及烟囱金属内衬拼接时需要焊接的缘故，尤其是焊缝凹凸处，需要用腻子抹平。④涂刷中间漆。耐磨腻子找平工作完成后，需加2层中间漆以加固。第一道中间漆涂完后粘玻璃纤维纱，当其干燥后刷第二层中间漆，同时也粘玻璃纤维纱，如图3所示。⑤刷面漆。底漆、中间漆、玻璃纤维纱衬粘贴完毕后进行面漆涂刷工作。面漆涂刷2遍，表面要无针孔、无气泡、无起鼓、均匀平整、质地坚硬、致密性良好、外观亮泽。钢制烟囱防腐内衬层间结构如图4所示。

图3 中间漆粘玻璃纤维纱外观图

图4 防腐层结构

　　 面漆涂刷完毕后需养护5～10h。经测厚仪检测防腐层厚度应为 650μm。5kV电火花检测不漏电，表面状况平整、光亮、均匀、坚固。

4 辅助设备的设计

　　由于烟囱高达245m，防腐作业属超高空作业，这给防腐实施带来很大困难，对设备、材料的提升准确性要求较高。烟囱为金属体，其壁较薄，整个负重余量不多，防腐层的施工要求严格。另外，该烟囱混凝土体内有2个独立的金属烟囱，当对其中1个进行防锈工程时另1个烟囱仍在运行中。因此辅助设备成为关键，既要工作平稳、方便，又要确保人身、设备安全，并且不影响另一个烟囱的正常运行。在金属内筒里设计安装了一安全施工升降平台。该平台由型钢焊接而成，直径为5.8m，与烟囱金属筒壁四周有20cm的间隙，四周安装高强塑料滚轮，便于平台升降时不跑偏、不卡死。平台由6根带可调螺杆吊起。横梁上设置起重滑轮组，滑轮组由定滑轮和动滑轮组成。钢丝绳通过滑轮组与安全施工平台的6根螺杆节点相连。钢丝绳为6W19-24.5-200-Ⅰ光右交。钢丝绳由起重为10t、平均升降速度为8m/min的JJM-10卷扬机带动，以升降安全施工平台。地面钢丝绳的导向滑轮基座固定在混凝土地锚上。整个升降装置起重为5.9t，工作开始前要用1.2倍的静载荷和1.1倍的动载荷做可靠性及稳定性运行试验。

5  结论

　　(1) 此烟囱高245m的出口处长6.3m，其为316L不锈钢，虽有一定的防腐能力，但由于长期处于酸膜条件下，因而也有一定的腐蚀性，需覆盖防腐层。

　　 (2) 此钢制烟囱内壁防腐面积为4 772m²，采用玻璃鳞片涂料约需11.93t，若采用SH高强度耐酸碱、耐磨涂料则约需4.87t，仅为采用玻璃鳞片涂料时的40.8%。

　　(3) 金属防腐采用SH高强度耐酸碱、耐磨损的防护涂料，可得到较满意的防腐效果。

　　(4) 对超高金属烟囱和混凝土烟囱的金属内衬进行防腐作业时，在筒内采用安全施工升降平台是一种可行的工艺方法，但设计要精确，操作要稳妥、安全、可靠。

　　(5) SH高强度耐酸碱、耐磨涂料也适合于酸性环境下的其他金属结构的防腐，例如钢架、网架、罐体、管道等的防腐。