采用泡沫玻璃砖做好砖内筒烟囱防腐的经验介绍

2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文采用泡沫玻璃砖做好砖内筒烟囱防腐的经验介绍新疆华电昌吉热电二期有限责任公司陈国和黄瑛[摘要]目前石灰石—石膏湿法脱硫是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺，湿法烟气脱硫后，由于烟气成分的巨大改变，烟气的空气动力学特性、对烟囱的腐蚀性能也随之产生了巨大的变化。故简要介绍采用发泡玻璃砖对烟囱防腐的一些注意事项，泡沫玻璃砖、粘接剂的合理选择，施工过程中的管控，以及防腐完投入运行的注意事项。[关键词]烟囱防腐；泡沫玻璃砖；粘接剂；过程管控；注意事项1我国脱硫烟囱防腐历史的回顾及烟囱防腐的必要性在我国对烟囱腐蚀及腐蚀控制机理的研究，其理论研究已经远远落后工业性应用。国外发达国家腐蚀机理研究，材料规范及标准，安装标准大约在上世纪80年度初中期已经完成并定型。我国市场对烟囱防腐的大量需求对厂家来说更多的是去关注市场项目本身，其理论研究的动力不足、成果不多，对材料生产、质量控制、耐久性、材料的实验方法等缺乏可靠的理论支撑。我国老电厂脱硫大规模建设已到后期，而脱硫烟囱的防腐工业大规模实践已有好几年时间，由于理论研究几乎空白，烟囱防腐工业实践几乎是在没有理论、标准、规范的情况下进行探索和学习。目前的工业应用出现失效或部分失效案例，从行业管理的角度看可以理解，因为无论是建设方、材料商、总承包商、监理、设计单位都缺乏适合我国国情的、系统的、可以执行的规范和标准。由于多方面因素，前些年采用泡沫玻璃砖进行烟囱内衬防腐，约99%案例失效。由于脱硫设施对烟气的脱硫率不能达到100%，因此烟气脱硫后的烟气中含有二氧化硫和三氧化硫，会在烟囱内壁上形成酸性很强的亚硫酸和硫酸溶液。并且脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀气体，对烟囱内壁有强腐蚀性；烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低，脱硫后的烟气未经过换热器的温度一般在50度左右，该温度低于烟气结露温度，烟气容易冷凝结露，并在潮湿环境下产生腐蚀性的液滴；脱硫后，烟气温度低，上抽力小，流速低，容易产生烟气聚集并对烟囱内壁产生压力，大部分为正压区，这时对烟囱内壁产生渗透压力，加快腐蚀进程；另外，冷凝液的温度在40-80度时，对结构材料的腐蚀性特别强，且好多电厂脱硫装置一般设有旁路，如果旁路有未处理过得原烟气与处理过的净烟气混合，原烟气吸收净烟气中夹带的大量水分，会增加酸液和亚硫酸等酸液的生成量，使腐蚀加重。综上几方面所述，脱硫后的烟气对烟囱有较大的腐蚀，若对烟囱内壁没进行防腐处理，酸液可将烟囱腐蚀透，烟囱影响到烟囱的安全运行。对于脱硫塔上部设有临时烟囱的电厂也许认为可通过临时烟囱排放，不必对烟囱进行防腐，但临时烟囱的排放高度有限，对周边的环境影响较大，无法满足环保要求。2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文2脱硫烟囱防腐现状目前烟囱防腐采用的材料主要有钛钢复合板、宾高德耐酸玻璃砖、国产泡沫玻璃砖、玻化陶瓷砖等，但不管采用何种材料，由于种种原因（建设方、施工方、材料商、总承包商、监理、设计单位、过程管理等）的存在导致各种防腐方式都有失效案例。（1）钛板有非常好的防腐效果，钛的表面钝化膜的性质决定了钛对中性、氧化性、弱还原性的介质具有较好的耐蚀性，脱硫后的强腐蚀性烟气对钛板的腐蚀性很小，但对于钛及钛合金，影响其焊接质量的因素较多，处理不好将出现焊接处漏焊，酸液渗漏，因此在施工时应严格检查焊接点并且钛板的造价很高。（2）宾高德耐酸玻璃砖以优质的泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术形成的防腐衬里，它在化学环境与温度大幅变化的情况下，都具有防腐能力。宾高德玻璃砖对施工、气候条件有着很严格的要求，更重要的是要求在安装过程中的零缺陷保证，并且造价也较高。（3）泡沫玻化砖具有优异的耐酸性、耐热性和耐水性，它的抗烟气冲刷能力强，一般将其应用在烟气冲刷严重的地方，如烟囱顶部、下部拐角等特殊部位。内筒防腐整体应用玻化砖后，增大了内筒的总重量，外筒壁厚或者基础的量有所增加。现场粘贴时应保证粘接剂饱满，接缝处用胶填实，以减少砖的脱落。与发泡玻璃砖配套使用的防腐粘接剂，起着更至关重要的作用，由于粘接剂的抗温效果不如玻璃砖，因此在烟囱内壁刮上一层粘接剂后在外面需要贴上玻璃砖，玻璃砖的隔热效果好，对保护粘接剂能起到较大的作用。结合自身经历，下面介绍泡沫玻璃砖的防腐经验。3我公司防腐材料的选择3.1泡沫玻璃砖选择（1）泡沫玻璃砖的外观质量和体积吸水率。普通泡沫玻璃砖是以废旧玻璃为主要生产原料采用回收废玻璃为原材料，土窑发泡制成，材料成分难以进行精确控制。该种砖气孔较粗，并且气孔不均匀，气泡大小不一致，差异较大，存在深度气泡，体积吸水率高（如图1）。图12012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文耐酸硼硅泡沫玻璃砖是以石英砂为主要生产原料，直接从石英砂开始熔制耐酸硼硅玻璃原料，从源头上控制泡沫玻璃原料的均匀与稳定,同时在高温熔制时加入了硼、铁、铝等微量元素，生产出的耐酸硼硅泡沫玻璃砖在强度和化学稳定性上都有很大提高。该种玻璃砖气孔细、均匀，没有深度和贯穿性气泡，外形规则，体积吸水率低（如图2）。在烟囱潮湿环境下，如果泡沫玻璃砖存在深度和贯穿性气泡，冷凝水和湿气体会进入气泡，导致泡沫玻璃砖的绝热性能大大降低，这样，烟囱在高温下运行时，使底部的胶粘剂温度过高而老化加速，导致防腐层开裂、脱落。另外，当烟温升高到100℃以上时，深度气泡中的水会快速蒸发、膨胀变成气体，导致砖块破裂或局部崩裂。特别是贯穿性气泡，其危害性最大，腐蚀性气体会直接通过气泡侵蚀底部的胶粘剂，破坏胶粘剂，导致防腐层脱落。图2（2）含硼量要求大多数厂商由于发泡生产工艺及设备的限制，不可能生产出真正的含硼发泡玻璃砖；即使人为添加了硼，也由于设备的限制而不能发挥硼元素的应有作用（无法起到改变玻璃性能），导致所生产出的发泡玻璃砖耐急冷极热性能很差。原料中含有较高的硼元素，能够提高发泡玻璃砖的耐急冷极热性能，以适应旁路、脱硫工况变化过程中，排烟温度的剧烈变化，含硼量大于12%的效果较佳。（3）优良的耐腐蚀性能烟气经湿法脱硫后，烟囱中的湿烟气含有H2SO4、HCl、HNO3、H3PO4和极少量的HF，对材料有较大2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文腐蚀性，故防腐前进行试验，确认材料的耐腐蚀性能。将玻璃砖试样在5%和20%硫酸中侵泡30天后测试抗压强度，若抗压强度未发生较大变化，说明该玻璃砖有较强的耐腐蚀性能。（4）优良的耐温度急变性由于存在旁路挡板的机组，当脱硫系统跳闸，旁路挡板开启，烟气温度急剧上升，对玻璃砖有较大印象，故做好施工前的试验，以确认材料的耐温度急变性能。将已制好的试样三块放到200℃的环境加热30分钟，快速移入室温冷却20分钟，循环操作至试样破损或50次，若50次后试样未断裂，说明该材料有优良的耐温度急变性。（5）热膨胀系数和导热性能低当烟气温度升高时，泡沫玻璃砖受热膨胀而产生膨胀应力。膨胀系数越大，膨胀量越大，产生的膨胀应力越大。膨胀应力会导致防腐层开裂、脱落。分别对试样加热到35℃、80℃、120℃、180℃、200℃，测量其膨胀量，膨胀量若不大于8.0×10-6K-1，说明该材料有较小的热膨胀系数。导热性能高的玻璃砖会将热量传至内部及粘接剂，加速粘接剂的老化速度以及容易时玻璃砖开裂。（6）优良的抗压强度和抗折强度。一方面，烟囱内径大，每层防腐层垂直高度可达十米，要求泡沫砖要有足够的强度支撑防腐层自身的重量。另一方面，烟囱内烟温升高后，防腐层会受热膨胀，产生膨胀应力。膨胀应力会导致泡沫玻璃砖开裂。但抗压强度高的玻璃砖更加容易脆裂，因此抗压强度也不允许太高，一般不选择抗压强度高压2.5MPa的玻璃砖。特殊部位采用较高强度的玻璃砖（2.5MPa），其它部位采用普通强度玻璃砖即可（2.0MPa）。（7）优良的耐磨性能烟囱中烟气的流速高，且又携带着大量的固体颗粒，对烟囱内壁的冲刷是非常厉害的，特别是挡烟墙、牛腿突出部位和烟囱变径部位。因此，应选择耐磨性能好的泡沫玻璃砖作为烟囱防腐材料。3.2粘接剂选择采用泡沫玻璃砖进行烟囱防腐是由底层涂料、发泡玻璃砖及粘结剂形成的防腐衬里，粘接剂起着更至关重要的作用。用抹灰刀在基层表面上抹一层1.5mm厚左右的粘合剂，在要安装的泡沫玻璃砖的底部和所有各边均匀的抹上一层粘合剂，底部厚度控制在1.5mm左右，所有各边厚度控制不超过3mm。然后将泡沫玻璃砖粘贴到衬砌的位置，将泡沫玻璃砖在衬基表面上前后上下移动挤压以消泡沫玻璃砖与衬基之间的空隙。将砌缝中挤出的多余的粘合剂用刀刮去（如图3：多余的胶未刮去）。粘合剂的厚度与各砖的缝隙应控制在3.0mm左右。泡沫玻璃砖上的粘合剂涂抹后与涂在基材表面的粘合剂完全紧密粘结是十分重要的，在泡沫玻璃砖与基衬表面之间不应有空隙，侧面必须满缝（如图4：侧面胶不饱满）。砖与砖之间环缝为联缝，纵缝应错缝排列，错缝宽度为砖宽的1/2，最小不得小于1/3。粘贴施工时，连续粘贴的高度不宜过高，应与粘合剂的固化程度相适应，以免下层砖发生错位或移动。目前由于多数粘接剂的成分都属材料商的保密，都不愿提供粘接剂的成分分析，固建设方对粘接剂的成分分析及比例知道甚少，必须从材料指标进行2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文控制。图3图4（1）耐酸粘接强度保留率高2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文将粘接剂试样在5%硫酸中常温浸泡168小时，试样的强度保持率（抗拉强度、拉断伸长率）不应低于90%，将粘接剂试样在50℃，5%硫酸中浸泡168小时，试样的强度保持率（抗拉强度、拉断伸长率）不应低于85%。（2）耐热性和长期耐温性优将试样在210℃下加热1小时后测试抗拉强度和拉断伸长率，结果抗拉强度和拉断伸长率均无明显变化，强度保持率基本上达到100%，将试样在220℃加热48小时，测试抗拉强度及拉断伸长率，结果抗拉强度和拉断生产率下降不明显，强度保持率能达到95%以上。（3）拉断伸长率高拉断伸长率越高，材料性能越佳，但不可为了控制固化时间，每桶粘接剂加过多的固化剂，固化剂多，搅拌出来的粘接剂伸长率较低，粘接剂比较容易脆裂，性能不佳。（4）粘接强度、剪切强度泡沫玻璃砖和粘接剂到现场后，抽取1-2平方米的玻璃砖和相应的粘接剂，在烟囱内壁取一块面积，表面清理完后，将泡沫玻璃砖粘到内壁上，固化后取一重物挂在玻璃砖上并保持一定时间，一段时间过后将重物重量逐渐增加，以检查粘接剂的粘接强度，要求粘接剂的粘接强度和剪切强度不应低于1.5MPa。见图5：图54烟囱防腐过程管控2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文（1）旁站必须到位，在工人施工时旁站必须全过程监督，对底胶进行全面检查，防止施工人员偷工减料。（2）项目开始阶段，规范工人的施工工艺，当发现砖缝的胶不饱满，底胶不饱满就要求其返工。（3）好的施工队长能约束当班工人的施工。（4）当班的施工区域做好标记，以便后期抽查，并且容易落实责任人，给施工人员施加压力。（5）为防止偷胶，用完的胶把桶盖留存，后面计算桶盖的数量。（6）不与施工工人发生争吵，以免施工人员带情绪施工，影响施工质量，当和工人在一块时多与工人聊聊天。（7）工人施工时摄像头必须时时监控，以便检查施工人员施工质量，当摄像头出现问题时，要求施工单位必须立即修好，否则停工。（8）施工时要求工人对砖进行挑选，不合格的砖不允许使用，若施工人员将不合格的砖粘到烟囱筒壁上，要求他将该砖拆除，重复几次，工人在粘砖前便会检查砖是否合格。（9）当粘接剂使用较紧张或不够时，要注意施工人员在搅拌胶时使用固化剂的数量，防止施工人员多使用固化剂代替胶，若固化剂使用多了，对搅拌出来的胶的质量有影响，降低胶的弹性伸缩率。（10）发现工人素质较低或责任心较差时，要求项目经理对其严加管理，若不服从管理，则要求施工单位将其开除，不可给第二次机会，防止在现场捣乱。（11）对某一段若能将牛腿和筒壁分开施工时则分开施工，以便统计特殊区域和筒壁的用胶、用砖量，或者白班、夜班分别施工牛腿或筒壁。（12）对工人的施工时间合理安排，本次