湿法脱硫改造条件下烟囱防腐的若干技术问题
摘要:叙述了扬州二电厂一期脱硫改造过程中烟囱配套的防腐方案,防腐材料选用过程,以及施工过程中的工艺要求,对电站现役机组进行湿法脱硫改造条件下烟囱的防腐技术方案选用和施工有一定的借鉴意义。
关键词:湿法脱硫;烟囱;腐蚀;VEGF鳞片
1 概况
1.1 烟囱防腐问题的提出
扬州第二发电厂1、2号机组分别于1998年、1999年投产,当时预留了脱硫场地,根据计划将在2007年前为1、2号炉配套湿法石灰石脱硫系统。据有关资料介绍,湿法脱硫烟气有以下特点:
(1)烟气中水分高,烟气湿度很大;
(2)脱硫后的烟气温度低,一般在40~50℃之间,经GGH升温后一般在80℃左右;
(3)烟气中含有酸性氧化物,使得烟气的酸露点降低。
1.2 烟囱结构
扬州第二发电厂1、2号机组配置的是套筒式钢内筒烟囱。烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒、检修支承平台及其支承基础或平台上的钢内筒和保温层组成,两机组各用一个排烟筒,其材质为NS1-2的耐硫酸露点钢,壁厚为12mm,其腐蚀余量设计为2mm。
国内研究机构对NS1-2钢在脱硫运行方式下的腐蚀速率做过专门的试验研究,将NS1-2钢挂在GGH后尾部烟道,其腐蚀速率为0.433 2 mm/a。假定本厂烟囱投运至今,烟囱筒壁没有被腐蚀,仍以腐蚀余量为2mm计算,按该研究结果,烟筒运行腐蚀寿命年限仅为4.6 a,那么NS1-2耐硫酸露点钢只能作为没有脱硫系统的烟囱内筒材料,而不适合脱硫烟气的强腐蚀工况,增加脱硫系统后,必须对烟囱进行防腐处理。
2 防腐方案选择
2.1 防腐内衬的选择原则
(1)技术可行。
(2)经济合理。一次性投资费用、日常维护费用低或免维护。
(3)施工容易,改造周期短。防腐工程在机组大修周期内能够完成。
(4)防腐内衬材料自重轻,对既有烟囱强度无影响。
2.2 国内现有湿法脱硫烟囱防腐形式比较
目前国内湿法脱硫烟囱钢内筒内衬防腐主要有三类形式:采用耐腐蚀的轻质隔热制品粘贴,隔绝烟气与钢内筒接触,如发泡耐酸玻璃砖内衬;贴衬薄板,采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬,内衬材料包括钛板(TiCr2)、镍基合金板(C-276、C22)或铁-镍基耐蚀合金板(A-6XN);采用耐酸防腐涂料和玻璃鳞片涂层等防酸腐蚀涂料。
扬州二电厂2座烟囱分别采用以上3种防腐形式的技术经济比较。
(1)若衬钛板,2座烟囱钢内筒造价达3 000万元,价格昂贵,且本厂设置了GGH,因此衬钛板方案不适宜本厂情况。
(2)若衬6 cm厚钾水玻璃耐酸砂浆层,烟囱重量将增加数百吨,需重新校核烟囱的结构强度。根据有关电厂工程设计校核的实践,烟囱不能承受这样的重量。且此方案施工周期太长,不能满足在机组大修周期内(68 d)完工的要求。
(3)采用防酸耐腐涂料,从经济性、施工周期、烟囱负荷等因素综合来看,基本能满足要求。
2.3 防酸耐腐涂料选择
经多种材料比较,扬州第二电厂最终选用VEGF鳞片胶泥作为防酸耐腐材料。
VEGF鳞片胶泥是以乙烯基酯树脂材料为主材,加入10%~40%片径不等的玻璃鳞片等材料配制而成,鳞片胶泥含有的扁平型玻璃鳞片,在树脂中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。
VEGF材料具有以下特点:
(1)耐腐蚀性能好。由于鳞片涂层采用的基体树脂是高性能的乙烯基酯树脂,该类型树脂具有较环氧树脂更好的耐腐蚀性能。
(2)抗渗透性好。鳞片涂层的抗水蒸汽渗透率是普通环氧树脂涂料的6~15倍,比普通环氧FRP高4倍。
(3)粘结强度高。树脂基体与玻璃鳞片之间的粘结强度较高,而且鳞片涂层与基材之间的粘结强度高,鳞片涂层不易产生龟裂、分层或剥离。
(4)耐温差(热冲击)性能好。鳞片涂层的线膨胀系数约为11.5×10-6m/m℃,钢铁的线膨胀系数为12.0×10-6m/m℃,两者比较接近。鳞片涂层适合于温度交变的重腐蚀环境,不因环境温度变化而导致分层。
3 VEGF鳞片胶泥施工技术及其工艺要求
3.1 VEGF鳞片胶泥防腐层结构
鳞片胶泥内衬由底漆层、鳞片胶泥层、面漆层三部分组成(如图1)。
(1)底漆层。底漆层用以防止基底生锈及增强鳞片胶泥层的粘结力,一般涂一遍,底漆平均厚度0.15mm。
(2)鳞片胶泥层。一般涂2遍,平均厚度2 mm
(不得小于1.6mm)。
(3)面漆层。用以使鳞片胶泥内衬树脂表面硬化,提高耐腐蚀、耐磨性能,使表面光滑。一般涂2遍,平均厚度0.25mm。
3.2 工艺程序
(1)表面除油去污、除锈。除锈等级应满足不低于Sa2.0或St3标准。喷砂除锈采用干燥而无泥土的水洗金钢砂,粒度为6~12目,要求其坚硬而有棱角,这样除锈过的金属表面能达到干燥、洁净、粗糙的要求。喷砂时空气压力维持在0.5~0.6MPa,喷枪嘴到金属表面的距离为500~800mm,喷射角一般为70°左右,角度过大或过小均会降低喷砂效率,经喷砂处理后的金属表面要求达到均匀粗糙,呈金属光泽,无锈迹、污迹和水分。
(2)VEGF树脂打底。打底的VEGF胶泥层厚度为1mm/道,数小时后即硬化,每涂1 mm厚度均要进行检测,以确认涂层是否有针孔及其他瑕疵,直至
达到规定厚度。在弯角或形状突变处适当增加厚度。涂刷第1道底层涂料时,要控制涂料的浓度,以保证涂层与设备基体能达到最佳的粘结程度;底层涂料涂刷前要充分搅拌,稀释剂及干燥剂必须按照技术规范规定的比例进行调配。第2道底漆与第1道底漆涂刷工艺相同,但其涂层厚度要求不同。
(3)耐磨腻子找平及玻璃纤维纱固定。底层涂料涂刷完毕后,焊缝接头等处常有凸凹现象,易形成气泡,金属表面要用腻子找平。即由人工用调配好的耐磨泥抹平,然后在找平处补刷一道底漆。找平工作必须保证下步工序不会形成空隙、气泡凸凹现象。
找平后刷一道中间漆,然后在其表面粘玻璃纱;干燥后刷第二层中间漆,粘玻璃纤维纱;干燥后进行表面处理,使得表面平整光滑,再刷面漆,完工后,表面要象磁面一样光滑平整无流挂现象。
(4)用VEGF树脂罩面1~2道。面漆的涂刷工艺与底漆相同,面漆共涂刷2遍,表面要无针孔、无气泡、无起鼓现象,均匀平整,质地坚硬,致密性能良好,外观亮泽。面漆涂刷完毕后需进行养护,养护时间一般为5~10h。
(5)耐磨性好。鳞片涂层在固化后的硬度较高,且有韧性,在粒子冲刷条件下的耐磨性较好,即使鳞片涂层破损也是局部的,其扩散趋势小,易于修复。
(6)经济性好。与目前FGD装置中主要选用钛复合板、不锈钢、整体镍基合金、整体玻璃钢等相比,玻璃鳞片涂层具有更好的性价比。
(7)工艺性较好。(a)施工气候适应性好。由于鳞片涂层的固体成分和添加剂可根据需要调节配比,使得涂料能适应多种气候,即使是在低温、多雨季节,只需采用简单的加热方法,就可以施工。(b)施工工期较短。由于上、下道工序之间固化时间短,一般施工期在50~60 d,扬州二电厂的实际工程只用了42 d。(c)维护修复性好。VEGF鳞片胶泥涂层使用几年后,若出现损坏,只需在损坏处作简单的处理即可修复,且不会影响其使用性能。
3.3 工艺质量检测及其控制标准
(1)外观缺陷检查。目测表观无明显缺陷。
(2)硬度检测。一般要求表面的硬度值不低于材料性能指标的90%。
(3)针孔测试。以基材和放电型小孔检测器的探头为正负极,加以2500kV/m的高压,以测试涂层的缺陷及不连续点。
(4)厚度测试。用电磁厚度计测试并与标准试块比较,1~2m测一点,平均厚度达到设计要求。
(5)锤击检查。用木锤轻击涂层表面,随机取点测试,无不正常声音。
3.4 分段施工
烟囱防腐施工特点是沿高度方向分段进行,合理分段对加快工期进度有决定性作用。分段的高度主要根据不同高度的施工难度系数决定。本厂的施工共分4段,自上而下,分别是240~200 m,200~150m,150~80m,80~0m。这种分段高度是施工单位结合多年的经验,根据烟囱高度、不同高程的口径及施工季节对材料加热固化时间影响最小来考虑的。实践证明,本次的分段是合理的,工人劳动强度也在合理承受范围内,工期节点完全在控制之中。
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