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玻璃钢烟囱防腐

添加时间:2019-6-12  录入:本站  来源:原创

 环保节能烟囱的技术特征 提出了一种新型烟囱技术,即利用旋涡流动的空气动力学特点,妥善地解决了湿法脱硫后烟囱内壁的腐蚀问题。同时,新型烟囱还具有更好的节能、环保效果。系统地论述了新型烟囱技术的基本内涵、主要技术优势、设计要点与运行原理,从空气动力学原理和工程实践两方面说明新型烟囱技术的合理性与实践可行性!

烟囱的作用

编辑
烟囱的主要作用是拔火拔烟,排走烟气,改善燃烧条件。高层建筑内部一般设置数量不等的楼梯间、排风道、送风道、排烟道、电梯井及管道井等竖向井道,当室内温度高于室外温度时,室内热空气因密度小,便沿着这些垂直通道自然上升,透过门窗缝隙及各种孔洞从高层部分渗出,室外冷空气因密度大,由低层渗入补充,这就形成烟囱效应。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果,通常以前者为主,而热压值与室内外温差产生的空气密度差及进排风口的高度差成正比。这说明,室内温度越是高于室外温度,建筑物越高,烟囱效应也越明显,同时也说明,民用建筑的烟囱效应一般只是发生在冬季。就一栋建筑物而言,理论上视建筑物的一半高度位置为中和面,认为中和面以下房间从室外渗入空气,中和面以上房间从室内渗出空气。
在烟囱效应的作用下,室内有组织的自然通风、排烟排气得以实现,但其负面影响也是多方面的:首先,风沙通过低层部分各种孔洞、缝隙吹入室内,消耗热量并污染室内;其次,风通过电梯井由底层厅门人口被抽到顶层的过程中,导致梯门不能正常关闭;第三,当发生火灾时,随着室内空气温度的急剧升高,体积迅速增大,烟囱效应更加明显,此时,各种竖井成为拔火拔烟的垂直通道,是火灾垂直蔓延的主要途径,从而助长火势扩大灾情。有资料显示,烟气在竖向管井内的垂直扩散速度为3-4m/s,意味着高度为100m的高层建筑,烟火由底层直接窜至顶层只需30s左右。如果燃烧条件具备,整个大楼顷刻问便可能形成一片火海。为有效减弱烟囱效应产生的负面影响,可采取以下一些措施。
1.在冬季,空气主要是通过各种外门从底层流入室内,最直接的方法是将建筑通向外界的所有门,尽可能地设置成两道门、旋转门、加装门斗或在外门内侧设置空气幕等,这对于大厅门尤为必要,对于那些次要通道连同地下停车场的外门口等,在冬季也要装门,至少应增挂厚门帘。在冬季,电梯井顶部的通风孔应适当向小调整或关闭。
2.对于已采暖的建筑物,尽量不使低层部分的室内温度高于高层部分。
3.当火灾发生时,不仅在任何季节通过各类竖井产生烟囱效应,而且还可能在小范围内通过穿越楼板的空调管道,甚至是一些不引人注意的孔隙产生烟囱效应。对此,《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)有以下明确规定。
(1)当围护结构采用幕墙形式时,“与每层楼板、隔墙处的缝隙,应采用不燃烧材料严密填实”。
(2)“建筑高度不超过100m的高层建筑,其电缆井、管道井应每隔2~3层在楼板处用相当于楼板耐火极限不燃烧体作防火分隔;建筑高度超过100m的高层建筑,应在每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔”。因施工缺陷、桥架和管道根部形成的各种孔隙,必须用不燃烧材料填塞密实。
(3)“楼梯间和前室的门均为乙级防火门”,并“应具有自行关闭的功能”;各种竖向管井“井壁上的检查门应采用丙级防火门”;“电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔洞,其空隙应采用不燃烧材料填塞密实”;“垂直风管与每层水平风管交接处的水平管段上应设防火阀”;“厨房、浴室、厕所等的垂直排风管道,应采取防止回流的措施或在支管上设置防火阀”,以确保火灾时与走道及房间的分隔,防止各楼层之间通过竖井交叉蔓延。
(4)大烟囱烟囱的作用在于使其根部产生足够吸力,克服焦炉加热系统阻力(包括分烟道阻力)和下降气流段热浮力,从而使炉内废气排出,空气吸入。炉内上升气流热浮力则有助于气体流动和废气排出。烟囱根部吸力靠烟囱内热废气的浮力产生,其值由烟囱高度和热废气与大气的密度差决定。烟囱的工艺设计主要是根据加热系统的阻力和浮力值确定根部需要的吸力值,并据此计算烟囱高度和直径。

脱硫方法

在碳钢基层上使用:
①先将表面除油去污,之后再进行除锈,除锈等级应满足不低于Sa2.0或St3标准。在锈面清理干洁后,用VEGF树脂打底,待干后施工。
②用手工泥刀刮镘成1-2mm(每道)厚的VEGF胶泥层,数小时后即硬化,再按设计要求施工至规定厚度。一般在每涂1mm厚度时进行检测,以确认涂层是否有针孔及其它瑕疵。
③在弯角或形状突变处适当增加厚度,或同FRP复合使用。
④用VEGF树脂罩面一至二道。
⑤VEGF鳞片胶泥涂层质量控制。VEGF鳞片胶泥涂层的质量好坏直接影响其耐腐蚀性能和使用寿命,因此应对VEGF鳞片胶泥涂层的质量加以严格控制。一般情况下,涂层的最终检测项目主要有:外观缺陷、硬度、针孔测试、厚度测试、锤击检查等。
表2.3.5.2 胶泥用量表
品 种 规 格用 量 (KG/M2)
底涂(每道)胶泥层 (1mm厚)面涂(每道)
金属面VEGF-1-M0.20~0.251.4~1.60.25
VEGF-2-M0.15~0.201.3~1.50.20
3)防腐涂料层、耐酸浇筑料内衬构造
钢内筒由厚度为10~18mm的钢板卷成弧形后焊接而成。钢内筒外面沿高度每6m左右间隔设置一个钢性环(T型钢或加劲角钢)。在检修平台和吊装平台标高处设有钢内筒稳定装置,以保证钢内筒的横向整体稳定。钢内筒采用耐硫酸*腐蚀钢板,在钢内筒结构设计计算时,预留2mm厚度的腐蚀富裕度。
钢内筒内表面浇筑一层厚度为60mm的耐腐蚀混凝土防腐层。混凝土防腐层的胶结料为钾硅砂浆,混凝土防腐层内配有钢筋网,并与钢内筒有锚筋联结。钢内筒简图如下。
4)工程应用
国内北仑港电厂#1、#2 (600MW)机组(未脱硫)采用耐酸耐热料、韩城第二发电厂新建600MW机组(脱硫)采用钾水玻璃耐酸砂浆层内贴陶瓷耐酸板。这种耐腐做法的烟囱,日本国在有塔架及无塔架式钢烟囱上应用较多。
根据国家“十一五”规划纲要的要求,到2010全国主要污染物排放量要比“十五”期末减少10%,相应需要削减SO2排放总量10%以上。为了达到此目标,我国的燃煤机组都要配套安装烟气脱硫设施。在我国燃煤机组脱硫基本上都采用石灰石,石膏脱硫技术,由于该技术它的载体就是水和石灰石,脱硫烟气温度降低45摄氏度左右,并含有大量的水蒸气和SO2,在烟道和烟囱内部形成凝结水,凝结冰的主要成份就是H2SO4、HC1和其他腐蚀气体液体,对烟囱和烟道形成腐蚀,因此燃煤机组在脱硫后烟囱和烟囱防腐是重中之重需解决的问题。
腐蚀是FGD系统中一个严重的问题,更是烟道和烟囱面临的必须解决的难题,就世界和中国对烟囱和和烟道的防腐,主要采用以下类型的四种防腐材料.
(1)烟囱防腐材料—玻璃钢;(FRP)
①由于玻璃钢化学腐蚀而且造价比高镍合金低,所以许多湿法脱离系统装置使用玻璃钢已取得了很好的效果,根据国外资料介绍,玻璃钢已在湿法脱硫系统以下方面获得了成功的应用:吸收塔塔体,石灰溶解槽,集液器,除雾器,浆液输送管道,烟道,烟囱.
②由于玻璃钢内表光滑,不易积垢,耐磨耐酸.所以在流速很高及颗粒物浓度较高的区域通常都有比较好的效果.
玻璃钢系列的防腐材料在国内市场上比较常见的有: 环氧树脂, 改性的有OM特种防腐涂料.
(2)烟囱防腐材料—橡胶
在国内市场上比较常见的有硅橡胶,聚脲.但该产品不耐高温,防水防酸性能极好,不利于燃煤机组长时间直排
(3)烟囱防腐材料—玻璃磷片
由于玻璃鳞片的主要填充材料是SiO2,其耐温性,耐酸性极好,在市场上比较常见的有:泡沫玻璃砖和玻璃鳞片
(4)烟囱防腐材料—耐酸胶泥
①用途
用于湿法脱硫耐酸砖内筒烟囱内衬防腐。涂层耐温性及耐酸性能好、附着力强、使用寿命长(20年以上),可以承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷工况下的长期作用,是湿法FGD后排放净烟气的烟囱内衬防腐的专用涂料材料。

特性

KY2耐酸胶泥涂料是以优质高硅粉分散剂、固定剂以及细粒料等为原料,按一定比例科学配制而成,它具有以下优良特性:优良的耐化学介质,耐高温湿态腐蚀性气体性能;极低的水蒸气渗透率、硬化收缩率低、线膨胀系数低;能承受高低温烟气的长期冲刷和急热急冷之工况;极佳的耐磨性;良好的粘接性;常温硬化,成型施工简单、修补容易。
1  备选方案
1. 1  玻璃鳞片胶泥衬里
采用乙烯基酯树脂底涂料、胶泥面涂料(进口材料,厚4 mm) 。
施工工艺为:除去混凝土表面原有疏松的防腐层和硫化产物;乙烯基酯树脂底涂打底1~2 道;刮涂乙烯基酯树脂胶泥层2 道;乙烯基酯树脂面涂1~2 道;养护固化。
1. 2  进口砖板衬里防腐
采用德国或加拿大进口系列的底涂料、胶泥、砖板(砖板厚38 mm) 。
施工工艺为:去除混凝土表面原有的疏松防腐
层和硫化产物;均匀涂刷一遍底涂料;按规定的配合比进行胶泥配制;砖板衬砌。在平面上砌筑砖板时,砖板排列一般为横向连续缝,纵向错缝。砖板砌筑时,每铺砌一块,应在待铺的另一行用砖板顶住以防止滑动,待胶泥稍干后,进行下一行的铺砌。在底部衬砌完成,胶泥初凝结后,可开始衬砌立面。衬砌立面时,应由下向上进行,衬砌上层砖板时会对下层砖板产生压力,使下层砌好但胶泥未固化的砖板层错位或移动。因此,立面衬砌时不能连续衬砌多层,一般在连续衬砌2~3 层后稍停片刻,待下层胶泥初凝后再继续衬砌;养护固化。
1. 3  整体面层防腐
采用底涂液、耐高温防腐专用材料、面涂液(防腐层厚度3 mm) 。施工工艺为:铲除混凝土表面原有的疏松防腐层,对有硫化物渗入混凝土的地方进行喷灯烘烤,使其结晶析出,然后用清水清洗,使混凝土基面达到清洁;在经表面处理的基层上均匀喷涂封底料;待封底料固化后,用修补料修补基层的凹陷不平处;对修补处均匀喷涂一遍封底料,固化后进行整体面层的施工;要求表面平整、洁净,达到设计的防腐层厚度;在整体防腐面层上再喷涂面涂2 道。
2  烟囱防腐体系比较
2. 1  防腐体系性能
3 种烟囱防腐体系性能比较见表1。
表1  烟囱防腐体系比较

方案1

由表1 可以看出,方案1 采用乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥衬里,有较好的防腐性能,但适应温度比较低,使用寿命较短;由于采用进口乙烯基酯树脂玻璃鳞片胶泥,使得防腐工程投资偏高,施工周期较长。

方案2

为耐腐蚀砖板衬里,具有良好的防腐性能,在国外电厂烟囱防腐中有着优良的业绩,使用寿命较长。但是,由于采用进口砖板和胶泥等材料,使得防腐工程投资高,施工周期长。另外,此方案采用38 mm 厚的防腐砖,荷载较大,需要采用圈梁支撑,对于老烟囱的改造难以实现。同时,由于防腐层较厚,烟囱出口内径缩小较多,增加烟气流动阻力,使得烟囱正压运行区域增加。

方案3

采用系列专用防腐材料,可以同时满足耐温和防腐要求,用它来做防腐整体面层,其整体性好,强度高,使用寿命长,在国内石油化工行业高温腐蚀环境中有着广泛的应用。同时,由于是3 mm 厚的喷涂,适合于老烟囱的防腐改造。施工中可采用自上而下的程序,在烟囱顶部设辘轳卷扬机、外部设升降平台罗茨风机即可进行施工,简便可行。

方案4

涂刷烟囱防腐涂料ZS ,烟囱防腐涂料成膜物质:制成以无机聚合物为主的互穿网络聚合物作为成膜物质。志盛威华烟囱防腐涂料主要成分采用纳米微粉、陶瓷微珠、碳化硅氮化硼、细晶氧化铝、超细氧化锌、氧化钛等,制成金属陶瓷功能填料提高涂层的耐磨,防蚀性能。使用无机纤维,增强涂层的抗冲击性。配以适当的颜料、溶剂、助剂和加入耐磨增强剂。长效防腐:极好的耐蚀性,抗烟气中H2S等介质腐蚀。超强的附着力:涂层与基体结合力极强,志盛涂料组合物中含有的金属氧化物纳米材料和稀土氧化物超微粉体,帮助涂层形成一个致密的界面过渡层,使其综合热力学性质与基体相匹配。耐高温:本产品的基料和填料均有耐高温的无机物组成,耐热600℃.耐磨:多种组分组成的陶瓷功能填料,相互协同赋予了涂层优异的耐磨、防腐性能。涂料使用寿命长 :涂层使用寿命长,烟囱防腐耐久性好,损坏的涂层可以方便地进行修补。在制备、涂装和形成涂层过程中对环境无污染
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。由于经湿法脱硫,烟气湿度增加、温度降低,烟气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。脱硫烟囱内的烟气有以下特点:
1)烟气湿度大,处于饱和状态的湿烟气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。
在烟囱防腐的施工中我们要注意的有以下几点情况:
1、施工场地要干净整洁,有通风措施,有害气体的含量不能超过规定要求。对除烟囱防腐中使用到的油漆意外的易燃品严禁存放于施工现场。就是说注意一些环境安全,把现场清理干净。
2、场地禁止吸烟,10米范围内不允许进行焊接或者明火作业,施工中要采用防爆照明设备。施工操作人员应配带必要的防护用品,在容器内施工,应轮流作业,并采取良好的通风设施。要有防滑措施,作业人员应系好安全带。
3、使用高压无空气喷枪时,应将喷枪接地,以避免静电火花酿成火灾、爆炸事故。若是使用无空气喷涂设备在极高压力下作业,切勿将喷枪喷孔对着人体与手掌,以免酿成人身伤害。
4、烟囱防腐施工完毕,在清洗工具及容器内的废溶剂时,不得随意倾倒,宜妥善处理。一放出现意外的事情,要放在规定的地方
 

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