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中国脱硫烟囱和其防腐蚀形式

中国脱硫烟囱和其防腐蚀形式

(1)原有的干烟气钢筋混凝土烟囱脱硫技改后,直接用来排放低温湿烟气。烟囱筒壁结构是:钢筋混凝土外筒、保温层、耐火砖和防腐蚀衬里粘贴在一起。
(2)钢筋混凝土烟囱外筒,耐火砖内筒套筒,内表面粘贴防腐蚀衬里。
(3)钢筋混凝土烟囱外筒,钢内筒套筒,内表面粘贴或焊接防腐蚀衬里。
(4)钢筋混凝土烟囱外筒,玻璃钢内筒套筒。
混凝土耐火砖结构的老式烟囱的结构复杂性包括圈梁(牛腿)部位的密封,烟道与烟囱的连接部分,及其它连接部位的密封等。脱硫烟囱的高度都在100m以上,最高的烟囱可达240m。防腐蚀衬里的施工和维护需要进行高空作业,防腐面积大,周期长,人员多,危险系数高,大大增加了保证质量和避免缺陷的难度。
混凝土耐火砖结构的烟囱,还涉及在停炉、开机、故障等因素的影响下,温度和压力变化及受风力影响摆动时,混凝土及耐火砖的位移和勾缝的开裂,直接造成对粘贴在内壁上防腐层的破坏,形成更多的防腐衬里缺陷。
即使防腐蚀衬里上有了少量的缺陷点,日积月累也会造成酸水渗透过防腐层和耐火砖。由于腐蚀性强,酸水渗透量不断增加,最终浸湿烟囱保温层和耐火砖,进入钢筋混凝土烟囱外筒。pH值超过13的碱性混凝土逐渐酸化,pH值大幅度降低。导致混凝土酥松,钢筋锈蚀,钢筋与混凝土紧密的粘接力失效,抗剪切强度下降。原有的高强度结构整体逐渐变成危险的高空建筑。
烟囱的位置一般距离生产区、厂房、发电或蒸汽发生设备较近。具有相当高度的烟囱结构一旦出现安全事故,威胁到庞大的固定资产投资和正常生产,以及人员的生命安全。
常见的粘贴在耐火砖表面的防腐衬里材料包括:玻璃砖,玻化砖,贴片,胶泥,浇注料,涂层,涂料等。
如图1所示,脱硫技改的老式混凝土烟囱,由于酸水和防腐层与外筒在空间上没有隔离,而是粘贴在耐火砖、保温层和混凝土壳体上,各种缺陷和漏点又难以避免,所以酸水直接从烟囱内表面泄漏到钢筋混凝土壳体内,造成结构危害。
另一种常见的脱硫烟囱设计是独立的碳钢或钢内筒套筒,钢筒与烟囱混凝土外筒在空间上隔离。钢筒的内表面粘贴或焊接防腐衬里。由于钢内筒套筒与钢筋混凝土在空间上已经隔离开来,因此阻断了酸水直接泄漏到烟囱外筒的路径,也的确起到了保护钢筋混凝土烟囱外筒的作用。
但是在钢筒内壁上的防腐衬里整体面积大,防腐蚀衬里的施工和维护同样涉及高空作业,周期长,人员多,危险系数高等因素,质量保证和避免缺陷的难度较大。比如砌筑类防腐衬里的勾缝数量庞大;钛合金类的防腐衬里的焊缝数量多,总焊接长度长;粘接类的防腐材料与钢体之间的热膨胀系数的差异;防腐衬里在钢筒内大面积的施工质量一致性等问题,都很容易造成防腐衬里的缺陷。酸水和防腐衬里在空间上与钢板没有隔离,从而导致酸水泄漏流淌到钢筒筒体上。
稀硫酸对碳钢等钢材腐蚀性强,速度快。腐蚀面积不断扩大,防腐衬里的缺陷点大量增多,钢体出现减薄,孔洞,大面积开口等问题。结果出现了钢内筒套筒自身的结构安全问题,严重的发生了坍塌事故。
焊接或粘接在钢板内筒套筒表面的防腐层包括:钛钢复合板,玻璃鳞片涂料,防腐涂层,玻璃砖,玻化砖,贴片,浇注料等。
钢内筒套筒与烟囱混凝土外筒有间隙,在空间上隔离了酸水与钢筋混凝土的接触,避免了烟囱外筒的结构危害。实际运行的效果明显好于脱硫技改的老式混凝土烟囱。如图2所示,由于无法在空间上把酸水及防腐层与钢体隔离开来,酸水从防腐层缺陷泄漏到钢的筒体上,危害其结构安全。

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