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烟囱裂缝及腐蚀的原因及处理措施
发布者:1,2,3,4,5 发布时间:2014-12-3 19:01:18

 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, 长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。



 
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