近几年在对多座电厂增设脱硫设备和除尘设备等工程的监理中, 对所建成烟囱腐蚀及裂缝进行了实地检测, 共计8座。采用高倍望远镜观测裂缝, 采用开孔检测腐蚀, 发现所有烟囱均有不同程度裂缝和腐蚀存在, 投产时间短的裂缝程度轻, 反之裂缝及腐蚀程度重, 背风面裂缝轻, 迎风面裂缝重。经过归类分析认为烟囱裂缝和腐蚀分别由以下原因所产生。

1  裂缝的开裂原因
        1) 温度差是引起裂缝最主要的原因。我国多数地区季节比较分明, 大风也多, 冬季温度一般在- 20 ~ - 30 之间, 有的地区甚至到了- 40 。夏季又为热燥天气, 温度高达30 ~ 40 左右。烟囱在运行的工况下出口温度一般在73 ~ 75 , 处于恒温。经昼夜温度变化和季节变化烟囱内外就形成了较大的温差, 烟囱外侧混凝土就产生拉应力, 再加上冷热气候的反复作用裂缝产生就多, 春秋冬的大风加大了烟囱的温差, 并使烟囱混凝土处于干裂的状态中, 所以迎风面不仅有温差产生的裂缝并加大了开裂程度, 造成了迎风面裂缝多、宽、长、深。背风面裂缝相对迎风面少、窄、短、浅的现象。迎风面最大裂缝有6 mm, 长约4 m, 深约60 mm。背风面最大的裂缝宽为1 mm, 2 m 左右, 深约25 mm。烟囱采用混凝土内衬也有开裂, 砖砌内衬砖有松动。裂缝的产生会加剧腐蚀。
        2)
内衬及隔热层材料选用不当因而产生的裂缝。内衬及隔热层选用的导热系统数是主要和关键的, 要选用导热系数低而憎水的材料做隔热层, 取消空气隔热层, 因其起不到隔热的作用, 选用密实的材料做内衬材料, 如采用耐火砖和防酸混凝土。如果选用内衬及隔热材料不当, 隔热效果差将使烟囱内温度传到囱壁上, 加大囱壁的温差, 引起囱壁开裂。加上大气温度差的叠加会使裂缝更大更深。会使烟囱沿高度开裂的范围加大, 对烟囱的危害也更大。
        3)
设计温度取值低引起的裂缝。烟气温度是水平钢筋配筋的主要依据之一, 温度取值的高低直接影响水平钢筋用量的多少, 温度取值与工艺采用的除尘设备有关, 一般的水磨除尘是70 ~ 80 , 布袋和电除尘是110 ~ 150 , 机组在起动时的温度是170 ~ 180 , 设计资料的温度取值一般在120 ~ 150 ,低于实际起动温度, 会造成局部范围水平钢筋面积配置不够使烟囱壁开裂。建议布袋及电除尘采用计算温度为200 , 水磨除尘采用设计温度为150 4)施工引起的裂缝。烟囱是电厂的主要设备之一, 烟囱施工的关键是施工工艺的选用, 应根据施工人员的技术水平确定。某电厂一期150 m 烟囱就是因施工采用滑模工艺, 技术水平没达到要求造成了在100 m 处出现鼓肚及多道水平裂缝。还有双滑工艺隔热层保证不了, 使内外成为一体, 形成了冷桥, 使烟囱内温度直接传到了烟囱壁上, 造成了开裂。建议施工要采用好的工艺和专业队伍, 避免施工造成不必要的裂缝。
2 裂缝处理及预防
        对运行中的烟囱裂缝不能置之不管, 使其继续发展, 形成大的安全隐患, 建议对烟囱上的竖向裂缝将其凿出新槎, 用硫磺胶泥补缝, 对水平缝要根据实际情况设置竖向加劲肋, 加水平抱箍加固。对内衬的裂缝要在机组检修期内进行修补, 采用硫磺胶泥就可达到目的。
设计中的烟囱要合适的烟气计算温度, 建议采用200 , 同时建议在烟囱顶高向下10 m 左右环筋适当加密, 采用憎水导热系数低的隔热材料。采用密闭性和密实性好, 导热系数低的内衬材料。烟囱顶出口要重点处理, 局部加厚囱壁。
       
施工要选择适合本工程技术水平和工艺的施工队伍, 加强在施工过程中的管理, 把好所建烟囱材料的质量关, 加强对混凝土的养护, 要采用新的养护工艺, 在高空中保证养护质量。
3  
烟囱的维护
        烟囱已被列入为电厂的设备之列, 烟囱的建设投资越来越高, 这对烟囱的维护要求更高, 要不断的定期对烟囱进行裂缝观测, 减少启动次数, 以减小高温差作用的次数, 运行中的老旧烟囱, 建议要普查腐蚀及裂缝的程度, 根据实际情况制定合理的维护措施, 以保证生产安全。
4  
烟囱腐蚀的原因
       1) 脱硫温度对烟囱的腐蚀影响。电厂烟气中含一定量的SO3, 由于现在脱硫均采用湿法( FGO)工艺较多, 会使烟气温度显著降低, 温度低于露点温度( 60 ), 与水蒸气形成硫酸蒸汽后凝结成酸液, 对烟囱造成了腐蚀。对砖内衬是片状剥蚀, 砂浆丧失胶凝作用, 墙体松动, 对钢筋混凝土是剥蚀和形成酸槽, 使钢筋腐蚀, 造成腐洞和裂缝。降低了钢筋混凝土烟囱的刚度、强度和耐久性。
        2)
除尘方式的选用对烟囱腐蚀影响。电厂采用什么除尘器排尘, 是影响烟气中SO3含量大小的一个重要原因, 除尘率高, 烟气中SO3 含量少, 脱硫中形成的硫酸蒸汽小, 酸液少。对烟囱防腐就小, 除尘率低, 烟气中SO3 含量大, 脱硫中形成硫酸蒸汽大,酸液多, 对烟囱的腐蚀加大。
        3)
烟囱的形式。经过调查研究, 正压烟囱腐蚀对烟囱有强烈的作用, 全负压烟囱是防腐的很好方法, 但在设计中很难做到全负压。所以在设计中烟囱的各部尺寸确定尤为重要。现在较广泛采用内外套筒式的形式, 使压力调成负压, 对减少烟囱腐蚀比较有利。如采用其他形式尽量在工艺设计中设计成多段负压的烟囱, 并将正负压交换区域划分出来对烟囱减小腐蚀非常有利。
        4)
外部大气温度变化的影响。外部的气温冷冻及热燥对烟囱常年的交替作用, 形成了很大的腐蚀, 尤其是烟气出口部分更为严重, 这是因为烟囱内烟气的出口温度为73 ~ 74 , 而大气温度冬季为- 30 􀀁 左右, 如果大气的相对湿度大于27%, 会在烟囱出口温度交汇处很容易结露, 形成酸液, 造成烟囱出口腐蚀。
5  
防腐措施和建议
       1) 采用密度大的内衬, 尽量用耐酸混凝土或耐火砖硫磺胶泥砌筑的内衬, 采用憎水的隔热层材料, 取消空气隔热层。烟囱出口应用铸石板硫磺胶粘结或用硫磺胶泥粘贴瓷砖。在隔灰平台上做好防腐层, 并在适当位置留有足够的滴酸孔。
        2)
采用高效率的除尘设备, 减少含尘烟气进入脱硫设备中, 脱硫过程要尽量减少含水蒸气的排入, 以减少烟气中的酸液。加长脱硫烟道, 使其水分子含量减少, 或增加脱硫工艺中的凝结水装置, 使酸液不排入烟囱。
        3)
烟囱设计要工艺先进, 尽量设计成全负压形式, 设计不成要分段设计, 并区分出正负压的区段交汇处, 重点将内衬用耐火砖和硫磺砖胶泥砌筑并塞缝。在正负压区建议设计截酸槽,并引入至隔灰平台。
        4)
在烟囱顶部位置刷漆环, 油漆要采用防腐酸油漆, 使其起到憎水防酸。
        5)
对运行中烟囱的维护。运行中烟囱就对其进行经常的检查, 并对烟气的含硫含尘进行控制, 对脱硫的低温状况跟踪记录, 用以确定酸液的含量。调整温度降低酸液含量。对烟囱外部的维护要经常性, 避免外露铁件的锈蚀。在停炉检修期也要检查烟囱的腐蚀状况, 尤其是烟囱顶部的内衬。

2012年04月23日

烟囱裂缝及腐蚀的原因及处理措施

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