纤维增强树脂类材料在烟囱防腐改造中的应用

1 改造方案
改造内容包含水平烟道改造、烟囱内壁防腐、附属工程。整座烟囱（高210m，含烟囱底面及烟囱附件）以及烟囱入口净烟道的改造防腐处理，总面积约为8500㎡，烟囱内壁包含积灰平台共7600㎡，新增钢烟道900㎡。

1.1 改造前烟囱现状
烟囱防腐选择纤维增强树脂类，首先，将烟囱内衬及保温层拆除，烟囱筒身的钢筋混凝土筒壁内壁刷耐酸防腐涂料与憎水水玻璃珍珠岩隔热层和耐酸陶土砖内衬紧贴布置，隔热层和砖砌体内衬分段由钢筋混凝土筒壁沿环向向内伸出的环形悬挑牛腿支承，从10.78m～210m，分段间距15m一道。烟囱筒身钢筋混凝土筒壁0m处外半径为10.51m，厚度650mm；顶部外半径为4.21m，厚度200mm，筒壁厚度沿高度均匀减小。砌块内衬在10.78～30m标高范围内为230mm厚，30～210m标高范围内为180mm厚；隔热层厚度在10.78～30m标高范围内为100mm厚，30～210m标高范围内为80mm厚。分别在2012年、2014年、2018年对烟囱上部结构进行检测，抽检区域筒内壁混凝土有腐蚀现象，腐蚀深度在5～28mm。除渗漏点及裂缝位置外，150m以上部位最大腐蚀深度约9mm;100～150m部位最大腐蚀深度约28mm;100m以下部位最大腐蚀深度约25mm。筒内壁与内衬之间有烟气结露积液现象，积液通过筒壁孔洞向外渗漏，局部位置隔热层有脱空现象，内衬灰缝不饱满；部分有明显渗漏的裂缝为贯穿性裂缝，个别位置混凝土不密实。

1.2 改造要点分析
烟囱出现渗漏点的原因分析：按原设计隔热层和内衬的导热系数验算筒壁裂缝宽度满足规范要求，但实际现场检测时发现筒壁多处竖向裂缝，部分裂缝已经超过规范限值，一方面，可能是由于烟囱经过长时间运行，其内衬和隔热层局部脱开、积水，导致材料性能降低，导热系数增大，使其对混凝土筒壁的保温、隔热效果下降，导致烟囱筒外壁出现较多竖向裂缝；另一方面，也是由于实测筒壁外侧环向钢筋的平均间距大于设计间距，钢筋数量偏少，且钢筋的最大间距远远超过规范规定的200mm要求，使部分区域一旦开裂后裂缝宽度就显著增大而超过规范限值，且有渗漏现象。拆除内衬及保温层后就不会出现积液在烟囱内壁夹层中累积，对烟囱主体结构是有利的。其次，本次工程考虑烟囱与烟道连接口的处理，烟囱与烟道的振动不一致，混凝土出现裂缝后，酸液逐渐渗透，防腐很难解决问题。将钢筋混凝土水平烟道更换为钢烟道，可以解决连接处酸液渗漏的问题。经过调研，很多实例显示，钢筋混凝土烟道与烟囱连接处均出现大量酸液流淌，更换为钢烟道后，酸液经过收集，烟囱运行过程中，在连接处基本不会存在腐蚀现象。最后，烟囱防腐材料的选择。本工程采用纤维增强树脂类防腐。防腐材料为鳞片特种涂料打底+纤维复合层涂料，是针对非钢结构基础烟囱防腐蚀用而开发的功能性特殊涂料，该产品是以耐高温、耐腐蚀树脂与其它功能性填料、助剂等调配而成的厚膜型复合物。该涂料与其他材料复合应用，可以有效解决非钢结构烟囱的防腐蚀问题，综合了高性能复合材料及特种涂料的优点：具有高耐腐蚀和耐久性的特点；突出的力学性能和耐热特性；复合层具有高度整体性和防渗的特点；采用先进喷涂工艺，施工快捷、可靠。

1.3 改造施工方案
1.3.1 烟囱内筒壁主体施工方案
内筒壁主要是饱和湿烟气的腐蚀及烟气的冲刷，有一定的结露汇集液体滴流，受温变工况应力作用，表面会形成高酸性附着物，这种附着物既有氧化性酸，又有非氧化性酸，这种黏附物被烟气不断的润湿和干燥，形成强度腐蚀。防腐方案：原内衬砖拆除，内壁混凝土基底处理后进行喷砂打磨，对裂缝处进行切割，使用聚合物砂浆进行填充并使用玻璃钢加强，不锈钢钉加固。

工艺流程：基面处理（内衬砖拆除+喷砂+局部手动打磨+除灰）——基层修补——中间检测——封闭底涂（2遍）——鳞片特种涂料打底（1mm）——纤维复合层涂料（喷涂2遍,2mm）——贴玻璃丝布——耐磨涂料层（刷涂2遍1mm）——不锈钢钉固定——检测验收。

特种涂料采用无气喷涂工艺施工，纤维复合层涂料为特种涂料与玻璃纤维喷射纱喷射成型。

1.3.2 烟囱特殊部位施工方案
(1）伸缩缝部位。在水平烟道伸缩缝处，应先用聚苯泡沫条塞缝再用膨胀止水条（如过深过宽则需要）和耐酸耐热的改性硅橡胶进行填嵌，填嵌深度为≥50毫米（需看基体实际情况是否实施），后衬弹性橡胶板，打钉锚固。左右两端打钉固定，后做特种涂料+纤维复合层（第一二层用玻纤布交错叠，后喷纤维符合复合涂料两层，重叠橡胶部分用钉子固定）+耐磨涂料层。

(2）牛腿部位。因现场拆除隔热层和内衬砖后，牛腿部位混凝土砂化，钢筋外露，此处先进行环氧砂浆找平修补，牛腿顶端是整个筒壁容易发生酸液聚集的区域，防止酸液渗漏的关键部位，在做好封闭底涂渗透加强基面后，要求用弹性较好的改性硅橡胶填嵌，能适应热胀冷缩的变化（深度不小于50毫米），后贴柔性橡胶板作防腐内衬，上下两端压条打钉固定，后做特种涂料+纤维复合层，重叠橡胶部分用钉子固定，后刷耐磨涂料层。

(3）积灰平台。积灰平台防腐是整个烟囱内壁防腐改造成败的关键，因考虑酸水，必须进行有组织的排水。首先，与内壁施工方法一样基面清理干净喷砂后，钢筋砼积灰平台上的填充物都要清除，露出坚硬的、干净的砼表面（清除后，破损较大的需混凝土找平，并且要达到相关规范要求，即基面平整、不起壳、具有C20以上强度等。根据现场情况，先用混凝土砂浆做大于5度的排水坡，找坡砼在转角处应做成圆弧）。挡烟墙重新施工，用封闭底涂2遍处理后，用修补料找平，然后，做防腐的特种涂料，纤维复合层，再做耐磨层。设两个排水口，采用直径300mm的FRP排酸管道，收集后的酸液接至5#机组灰渣前池，接入脱硫废水处理系统。

1.3.3 烟道连接口处防腐施工方案
钢烟道和烟囱连接处，首先，使用软体硅橡胶对缝隙进行填充，后进行1道鳞片胶泥过渡，再进行玻璃钢防腐3mm。

1.3.4 烟囱顶部及外筒施工方案
顶部外筒处于烟囱出口，当烟囱通过脱硫湿烟气时，受自然温度的冷却，湿烟气中的酸性水蒸气形成酸雨，对顶面和外筒壁进行长期酸雨冲刷，造成耐酸混凝土压顶和外筒壁存在高速腐蚀；另外，会造成铸铁压顶高速腐蚀，结构寿命为烟囱结构最薄弱环节。铸铁与各种防腐材料的黏附性较差，防腐难度非常大。该部位是烟气的出口，除了酸性冷凝水的渗透腐蚀外，还受可见光长期照射，烟囱顶口防腐设计外沿下翻10m以上耐酸防腐、防紫外线处理。

1.3.5烟囱外壁施工方案
对筒外壁出现的裂缝，采用改性环氧树脂类灌浆料(或其他满足规范要求的裂缝灌浆料)密封处理。对宽度超限的裂缝，在筒壁表面沿裂缝走向骑缝凿出槽深和槽宽分别不小于20mm和15mm的U形沟槽，然后，用改性环氧树脂或弹性填缝材料充填，并粘贴碳纤维复合材料封闭其表面。凿除渗漏点周围及内部受腐蚀的混凝土，并对钢筋除锈处理后采用高标号环氧砂浆修复，最后，在筒壁外侧局部粘碳纤维布加固补强。对存在环向钢筋及竖向钢筋外露锈蚀、锈胀的位置，进行钢筋除锈、除锈处理后用高标号环氧砂浆或聚合物混凝土修复，同时，采用外粘碳纤维布的方法进行局部加固。

2 结语
采用纤维增强树脂材料进行烟囱内壁防腐，能有效解决脱硫湿烟囱的防腐和酸液外泄问题，防腐可靠性好，且有施工工期短、造价低的优势。