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湿烟囱防腐方案的选择

作者:江苏悦华高空维修防腐公司时间:2010-02-21 我要发布

关键词:
????1 工程概述
????国电九江发电有限公司#5、#6机组(2×350MW),设计#5、#6炉共用一座高210m的双钢内筒烟囱。原设计为排放未经脱硫处理的烟气,烟气温度约为120℃。烟囱钢筋混凝土外筒202m,钢内筒高210m,钢内筒内径4.6 m,材料采用上钢三厂生产的耐硫酸露点钢10CrMoCu。钢内筒自下至上的厚度为16、14、12、10mm;钢内筒外侧设80mm厚保温层,筒首外露部分用不锈钢板包裹,其内部结构如图所示。
????因环保需要,于2005年12月开始对#6锅炉尾部烟气进行脱硫改造。本次改造采用石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统,且不设GGH,需考虑的烟囱运行条件为:
????(1)经湿法烟气脱硫后,正常运行的烟气温度<60℃;
????(2)脱硫系统旁路运行,烟气温度:113℃;
????(3)短期故障烟温180-200℃。
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????2 脱硫后净烟气对烟囱腐蚀的影响
????石灰石/石膏湿法烟气脱硫是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺,也是国内火电厂脱硫的主导工艺。其工艺主要流程是锅炉烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫(FGD)系统。在烟气进入脱硫吸收塔之前,经增压风机升压,然后进入吸收塔,经脱硫洗涤后的净烟气靠增压风机的压力排入烟囱。烟囱入口前的烟气温度一般在40~50℃(无GGH系统)。
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????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,洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好。净烟气中含有大量的水蒸汽和微量的三氧化硫气体, 经除雾器后仍含有少量的液滴。低温的烟气进入烟囱后, 随着烟温的降低, 极易在烟囱的内壁结露,烟气中残余的三氧化硫溶解后,形成腐蚀性很强的稀硫酸液, 对烟囱筒体产生腐蚀。经脱硫后进入烟囱内的净烟气具有以下特点:
????(1) 烟气中水份含量高,烟气湿度很大;
????(2) 烟气温度低,脱硫后的烟气温度一般在40~50℃之间;
????(3) 烟气中含有酸性氧化物,使烟气的酸露点温度降低;?
????(4) 烟气中酸液的PH值在1-2之间,酸性强,酸液浓度低,渗透性较强。
????由于脱硫后烟气的上述特点,对烟囱设计有如下影响:
????(1)烟气湿度大,含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下,烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀,影响结构耐久性。
????(2)低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。
????(3)酸液的温度在40-80℃时,对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例,40-80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。
????由此可知,排放脱硫后净烟气的烟囱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。采用石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统改造后,原先的钢内筒烟囱已无法满足排放净烟气的要求,必须对其进行防腐改造,才能满足排放净烟气的要求。
????3可供选择的湿烟囱钢内筒防腐方案分析
????如上所述,针对国电九江发电有限公司6#锅炉尾部烟气进行脱硫改造后的实际情况,选择烟囱防腐内衬时,必须考虑以下几方面的因素:
????(1)技术上可行,能满足脱硫后复杂环境下的防腐要求;
????(2)经济上合理,较合适的投资费用;
????(3)施工上可行,施工条件好,质量控制方便,施工周期短;
????(4)运行维护费用低,并且方便检修及维护。
????根据目前电厂脱硫系统运行的实际情况来看,由于各种原因,电厂脱硫系统也不一定正常投运。故电厂的烟囱运行条件可能会在不脱硫---脱硫(不上GGH)两种状况下交替运行,这与国外脱硫系统不设旁路,烟囱通常是在单工况下运行有很大区别。因此,烟囱内衬是在干-潮湿/浸水工况下交替变化,这对烟囱内衬防腐材料提出了更高的要求。内衬防腐材料选择时除应考虑主工况运行条件外,还须适应电厂烟囱的其它运行工况,以及工况交替变化对内衬材料防腐性能的影响。
????烟囱的检修维护条件较差,不同于水平烟道那样方便检修维护。故烟囱内筒的防腐措施应较水平烟道要高。
????目前,从国内外的实际情况来看,烟囱钢内筒防腐内衬材料的选择,可能的方案如下:
????(1)镍基合金板C-276;?
????(2)复合钛板(TA2);?
????(3)玻璃钢内筒;
????(4)防腐发泡玻璃砖。
????3.1方案一 镍基合金板C-276
????C-276合金是一种含钨的镍-铬-钼合金,其硅、碳的含量极低,在氧化和还原状态下,对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性,出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。较高的钼、铬含量使合金能够耐氯离子的侵蚀,钨元素也进一步提高了其耐腐蚀性。C-276合金在10%硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0.35mm/y,而316L为16.15mm/y,317为7.85mm/y。
????近年来,国际国内市场镍价持续上涨,使得C276合金材料初期成本较高,制约了C-276耐腐合金在脱硫烟囱中的应用。镍基合金板C-276内衬防腐性能优越,能适应电厂烟囱运行工况的交替变化。钢内筒钢板与C-276内衬合金板有工厂轧制复合和现场挂贴等方式。国外C276合金广泛应用于脱硫塔及烟囱中。由于C276合金材料成本高等原因,国内尚无应用于烟囱钢内筒防腐内衬的工程实例。
????3.2方案二 复合钛板(TA2)
????钛是一种很耐腐蚀的材料,这是由于钛的表面容易生成稳定的钝化膜,钝化膜是由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成,在许多环境中是很稳定的,并且一旦局部破坏还具有瞬间再修补的特性。因此,钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性,比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好,甚至可与铂媲美。但也必须认识到这层氧化膜被破坏后,若不存在修复的环境介质,这时钛的腐蚀速度比铁还大。
????钛及钛合金在不含杂质的纯硫酸中,在温度25~100度情况下,小于50%的硫酸,小于20%的氟硼酸,小于10%氟硅酸,极低浓度的氢氟酸,氢溴酸都对钛及钛合金有腐蚀,脱硫以后,其腐蚀速率因情况复杂,对其腐蚀机理和年腐蚀率缺乏详细的数据。
????硫酸虽然是一种含氧酸,但稀硫酸的氧化性很弱,属于非氧化性酸,氧化物修复的作用极其有限。
????根据钛板材料的耐腐特性,一般认为,钛板合金内衬是不带再加热装置(GGH)脱硫系统最好的烟气耐腐材料。对目前国内工程应用较多的带再加热装置(GGH)湿法脱硫系统,相关资料显示,硫酸在沸腾情况下,即使是浓度达0.5%的硫酸也对钛板有强烈的腐蚀,从湿度和硫酸这两个参数来看,温度对钛板的腐蚀影响更为严重。脱硫后烟气中还含有大量的氧化性介质,这对保护钛板表面的氧化膜是有好处的,从另一方面又降低了硫酸的侵蚀。钢内筒钢板与钛板有工厂轧制复合、爆炸复合和现场挂贴等方式。
????综上所述,本工程中烟囱在不设GGH系统的情况下,烟气温度<60℃,采用钛板内衬是合适的;但考虑目前普遍存在的脱硫系统不正常投运情况,烟气温度交替变化,其耐腐蚀性能有可能明显降低。
????本工程中,烟囱已运行,钢内筒采用轧制复合、爆炸复合已不合适,可采用的方法是现场挂贴。其施工质量没有复合的好。钢内筒内衬钛板方案投资虽较C276合金低,但国内近期钛材大幅上涨较衬防腐砖要高得多。
????3.3 方案三 玻璃钢内筒
????玻璃钢内筒由一种耐高温的酚醛环氧乙烯基酯树脂及纤维加工制作而成。?
????整体玻璃钢(FRP)烟囱在脱硫烟囱方面应用是一个发展方向。玻璃钢(FRP)应用于洗涤塔、烟道、烟囱领域已超过10年。玻璃钢(FRP)由有机的耐高温树脂组成,有很好的耐腐蚀性。树脂耐高温要求越高,材料成本也高。且随着温度的升高,其耐腐蚀及使用寿命将会降低。对于应用脱硫(不上GGH)运行条件非常适合,由于目前国内电厂脱硫系统设有旁路,设计时考虑玻璃钢(FRP)在较高温度运行的情况,应慎重考虑应用。
????玻璃钢(FRP)投资与防腐玻璃砖相比较稍贵。本工程中,烟囱内筒已存在,用玻璃钢(FRP)内筒必须先拆除原钢内筒。
????3.4 方案四 防腐发泡玻璃砖
????防腐发泡玻璃砖由专用的粘合材料直接粘贴于烟囱内筒内表面,并且由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝,阻断了烟气对烟囱结构的腐蚀。由于发泡耐酸玻璃砖的优越保温性能,钢烟囱内筒外侧不设保温层。
????采用防腐发泡耐酸玻璃砖作为烟囱内筒内侧的保温防腐材料用于脱硫电厂,国外脱硫系统烟道、烟囱有较多应用实例,已有20多年的应用经验。
????防腐玻璃砖是以硼酸玻璃为基础制成的,耐各种浓缩酸(除氢氟酸)和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀,可防止烟气中水分的渗透,导热性低。由发泡玻璃砖以及粘结剂人造橡胶形成的防腐衬里,在化学环境与温度变化的情况下,都具有防腐能力。
????玻璃砖由粘合材料直接粘贴于烟囱钢内筒内表面,并由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝。粘结料的防腐、耐久性是关键,它的老化、开裂都将直接影响到整体内衬系统的防腐性能。美国从1979年开始,将玻璃砖应用于烟囱内衬,已有20多年的应用经验,未发生腐蚀等问题。
????防腐发泡玻璃砖的强度较金属要低得多,但其强度必须能耐烟气冲击。玻璃砖在国外烟囱有较多应用。由于玻璃砖间的缝隙由韧性的粘合材料填充,钢内筒内侧内衬对温度变化的适应能力较强,脱硫工况交替变化运行对内衬影响不大。
????钢内筒衬防腐发泡玻璃砖方案投资较C276合金、钛板(TA2)要低得多。2005年9月在上海召开“火力发电厂烟囱设计技术交流会”上,与会专家对其防腐处理方式应用于电厂烟囱防腐上比较看好。防腐发泡玻璃砖施工简单,不但适用于新建烟囱,而且适用于现有烟囱的改造,施工时间短。
????综上所述,根据本工程经脱硫改造后的烟气条件,烟囱钢内筒内侧衬防腐玻璃砖进行防腐改造是比较合适的。
????4防腐发泡玻璃砖施工特点
????防腐发泡玻璃砖内衬主要施工工序如下:
????内壁:施工准备→喷砂除锈(Sa2.5级)→中间验收→涂刷第一道底漆→涂刷第二道底层漆→刮底胶→贴衬玻璃砖→煨缝→质量检查→局部刮涂面层耐酸胶泥→质量检查→竣工验收。
????外壁:拆除外保温→除锈→涂刷钢结构防腐层漆、面漆→质量检查→竣工验收。
????防腐发泡玻璃砖内衬施工的工艺如下:
????选砖(切割)→清理基体→刮底胶→衬玻璃砖→检查修理→煨缝→刷涂面层防腐底漆→质量检查→竣工验收。
????国电九江发电有限公司#6锅炉的烟囱防腐施工过程中,内筒内壁施工作业平台采用升降吊蓝平台工艺,内筒外壁作业由于在钢筋混凝土外筒内每隔约40m设有检修平台,防腐 烟囱新建 烟囱拆除 烟囱防腐 烟囱脱硫 烟囱维修 钢结构防腐 外墙刷涂料 外墙粉刷 烟囱 广东防腐 广东高空 防腐公司升降吊蓝无法工作,故采用可拆装的作业平台,把烟囱原有检修平台作为支承点,下吊作业平台进行施工,由上而下逐层进行。
????从国电九江发电有限公司#6锅炉的烟囱防腐施工过程来看,防腐发泡玻璃砖内衬施工工艺简便,玻璃砖衬里施工专业性不强,施工人员在现场质量检验员的监督下即可完成,不需要专门培训。
????从国电九江发电有限公司#6锅炉的烟囱防腐施工进度来看,内衬施工速度可达每人每小时2.0m2,可根据作业面安排施工人员。原初步估算烟囱防腐发泡玻璃砖的施工总周期为60天,后因施工前准备充分,资源配置合理,施工工期缩减到45天,完全满足电厂大修期间停炉时间的要求。
????从2007年5月底,国电九江发电有限公司#6锅炉的烟囱防腐完成改造投入使用情况来看,运行维护工作量少,不需要专业人员,普通工人就能操作,并且在很短的时间内即可完成维护,不会使停机时间过长,影响生产,对电厂的经济效益有保障。
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????5 结论及建议
????国电九江发电有限公司#6锅炉的尾部烟气进行石灰石/石膏湿法烟气脱硫改造后,原有烟囱钢内筒内侧采用衬防腐玻璃砖进行防腐,在技术是可行的,在经济上是合理的。
????国电九江发电有限公司#6锅炉的烟囱防腐改造工程,对国内类似于该电厂的烟囱防腐改造具有借鉴、参考及示范作用。?
????本文关键词:湿烟囱防腐方案的选择?
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????本文来自: 悦华高空[商务专线:015950205955] 详细出处参考:/article/585.html

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