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南京大自然，你身邊的煙囪防腐專家

燃煤電廠加裝煙氣脫硫裝置以后，煙囪的腐蝕問(wèn)題日益突出起來(lái)。許多煙囪都是在脫硫運(yùn)行幾年以后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了泄露，才開(kāi)始考慮防腐問(wèn)題。但是這些煙囪后來(lái)采用的各種防腐方案的應(yīng)用情況并不是十分理想，有相當(dāng)一部分煙囪在防腐施工完成半年以后就開(kāi)始出現(xiàn)泄露。不論采取的是何種防腐方案都有失敗的案例，只是程度不同有些區(qū)別。許多電廠在考慮采用何種防腐方案的問(wèn)題上有些不知所措。南京大自然環(huán)境科技有限公司對(duì)各種防腐工藝的特點(diǎn)以及失效狀況進(jìn)行分析和探討。并提出自己的觀點(diǎn)和方案。 目前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的混凝土煙囪防腐方案主要有以下幾大類：樹(shù)脂膠泥類襯里、泡沫磚類砌筑襯里、厚漿型涂料類襯里、鋼內(nèi)桶加膠泥防腐結(jié)構(gòu)、玻璃鋼整體內(nèi)桶結(jié)構(gòu)、鈦-碳鋼復(fù)合板整體內(nèi)桶結(jié)構(gòu)等。在這幾種方案中，后面的三中加裝內(nèi)桶的方案大多應(yīng)用在新建的大型發(fā)電機(jī)組項(xiàng)目上。在中小型機(jī)組特別是已經(jīng)建成的舊煙囪中應(yīng)用的比較少，主要原因是由于加裝內(nèi)桶需要占用相當(dāng)?shù)膬?nèi)部空間，使得煙囪的內(nèi)部通道大大縮小，許多情況下就無(wú)法滿足煙氣流量和壓力的需要。第三種方案在早期時(shí)（六、七前年）使用較多，后來(lái)的實(shí)際應(yīng)用狀況不好，已經(jīng)趨于淘汰。 泡沫磚類襯里是以泡沫玻璃磚或泡沫瓷磚為主體，采用相應(yīng)的粘合劑進(jìn)行砌筑，在煙囪內(nèi)壁形成防護(hù)層。襯里的主體----泡沫磚本身的耐腐蝕性大多沒(méi)有問(wèn)題，失效主要表現(xiàn)在磚縫處。也就是磚縫不嚴(yán)實(shí)或者是粘合劑失效，粘合劑失效說(shuō)明粘合劑質(zhì)量問(wèn)題比較突出。磚縫不嚴(yán)密則是施工質(zhì)量問(wèn)題。 這類襯里的施工質(zhì)量把控比較困難，襯里一次成型后，質(zhì)量是否可靠無(wú)法檢測(cè)，無(wú)法判斷。這一點(diǎn)是此類襯里比較大的短板。 另外，這類襯里失效后很難修復(fù)，主要是無(wú)法鎖定具體的失效部位，煙囪外壁出現(xiàn)滲漏的部位無(wú)法在內(nèi)部找到。而且磚層相互疊加，失效部位很難拆除和修復(fù)。 樹(shù)脂膠泥類襯里的失效形式主要是襯里層脫落和開(kāi)裂。主要原因是基體清理不干凈（濕潤(rùn)和灰塵），基體表面狀況比較差以及基體不穩(wěn)固等。 玻璃鱗片襯里作為煙氣脫硫系統(tǒng)（吸收塔、煙道）的標(biāo)準(zhǔn)防腐方案，早就已經(jīng)為行業(yè)所認(rèn)可，但是在將其應(yīng)用到煙囪防腐的過(guò)程中卻遇到了許多問(wèn)題。特別是在煙囪防腐剛開(kāi)始的時(shí)候，出現(xiàn)了多個(gè)短時(shí)間內(nèi)襯里發(fā)生大面積脫落的案例。出于各種各樣的原因，人們?cè)跊](méi)有對(duì)失效原因進(jìn)行深入分析的情況下就得出了玻璃鱗片襯里不適合煙囪防腐的結(jié)論。這就使得后來(lái)的玻璃鱗片襯里在煙囪防腐上的推出應(yīng)用遇到了很大的阻力。同時(shí)又造成了個(gè)別并不適合煙囪防腐，而且價(jià)格昂貴的方案在工程實(shí)踐中多次使用。 我們經(jīng)過(guò)查證發(fā)現(xiàn)，早期的多個(gè)玻璃鱗片襯里方案失效的原因主要有以下兩個(gè)方面致命的錯(cuò)誤：一方面由于必須要有超高空施工的能力，所選的施工隊(duì)伍并沒(méi)有玻璃鱗片襯里等重防腐工程方面的施工經(jīng)驗(yàn)，過(guò)程控制出現(xiàn)了問(wèn)題。另一方面工期太短，這些項(xiàng)目大多在一個(gè)月左右完成。根本沒(méi)有按照規(guī)定的所謂施工工藝來(lái)操作。 這兩個(gè)致命錯(cuò)誤的存在就導(dǎo)致了所有的質(zhì)量控制程序流于形式，出現(xiàn)重大質(zhì)量事故也就在所難免了。 玻璃鱗片襯里需要澄清的幾個(gè)問(wèn)題 脆性與開(kāi)裂 玻璃鱗片襯里的脆性問(wèn)題是許多人為詬病的性能表現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用中遇到的玻璃鱗片襯里失效案例，大都被歸結(jié)為材料太脆、因無(wú)法滿足變形的工況要求而造成了開(kāi)裂。 我們經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)，玻璃鱗片材料的脆性問(wèn)題被人為夸大了。這是因?yàn)樽鳛橐r里存在時(shí)，它和基體是緊密結(jié)合在一起的，而我們?cè)谠S多現(xiàn)場(chǎng)看到的襯里開(kāi)裂，實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生了脫落。也就是說(shuō)，到目前為止，我們還沒(méi)有看到襯里與基體結(jié)合的很好而發(fā)生開(kāi)裂的實(shí)例。這樣就提出了一個(gè)問(wèn)題：究竟是開(kāi)裂引起的脫落，還是脫落引起的開(kāi)裂？同時(shí)也就引申出了另外一個(gè)問(wèn)題：襯里開(kāi)裂的“力”從何而來(lái)？ 一般來(lái)講，造成襯里開(kāi)裂無(wú)非是以下三個(gè)原因：a、固化應(yīng)力；b、溫度變化引起的內(nèi)應(yīng)力；c、外來(lái)的拉伸、彎曲力。 固化應(yīng)力一般在施工完成后的幾天內(nèi)就會(huì)逐漸減小。經(jīng)過(guò)幾輪的實(shí)際工況考驗(yàn)后就基本穩(wěn)定下來(lái)了。 溫度變化（包括環(huán)境溫度和開(kāi)停車引起的工況溫度變化）引起襯里材料應(yīng)力變化是所有材料都要碰到的問(wèn)題。但是相對(duì)于玻璃鋼襯里，玻璃鱗片襯里由于加入了大量的玻璃填料，其室溫測(cè)得的線膨 脹系數(shù)接近于鋼鐵，大約為1×10－5/℃。目前煙囪的運(yùn)行溫度在40～50℃左右，大量的工程實(shí)踐證實(shí)，玻璃鱗片襯里在這樣的工況下是可以長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的（不論是鋼結(jié)構(gòu)還是混凝土結(jié)構(gòu)）。也就是說(shuō)，在這樣的工況條件下，玻璃鱗片襯里由于溫度變化而形成的內(nèi)應(yīng)力不足以抵消襯里與基體的粘結(jié)力。也就不會(huì)發(fā)生襯里的脫落。當(dāng)襯里不脫落（與基體分離）時(shí)，就沒(méi)有開(kāi)裂所需要的位移（δ）。也就是說(shuō)襯里與基體粘結(jié)在一起沒(méi)有分離，就不會(huì)引起開(kāi)裂的發(fā)生。 由于煙囪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，許多人把襯里脫落和開(kāi)裂的原因歸結(jié)于結(jié)構(gòu)變形，認(rèn)為是煙囪的搖擺變形引起的彎曲和拉伸應(yīng)力造成了襯里的開(kāi)裂。而且進(jìn)一步引申出玻璃鱗片襯里脆性大，不適合煙囪防腐的結(jié)論。 我們知道，對(duì)于混凝土以及固化后的鱗片襯里等脆性材料來(lái)說(shuō)，在受到外來(lái)力量引起破壞時(shí)不會(huì)發(fā)生塑性變形。因此，這些材料的脆性特征主要是用“彈性模量（包括楊氏模量和切變模量）”來(lái)衡量的。“彈性模量”是工程材料重要的性能參數(shù)，從宏觀角度來(lái)說(shuō)，彈性模量是衡量物體抵抗彈性變形能力大小的尺度，從微觀角度來(lái)說(shuō)，則是原子、離子或分子之間鍵合強(qiáng)度的反映。彈性模量可視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)，其值越大，使材料發(fā)生一定彈性變形的應(yīng)力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應(yīng)力作用下，發(fā)生彈性變形越小。 一般的混凝土的彈性模量在15～35GPa之間，而樹(shù)脂復(fù)合材料的彈性模量在0.5～2.5GPa左右，兩者相差了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明，在受到同樣外力的作用下，混凝土可以允許的變形量要比樹(shù)脂復(fù)合材料小得多。也就是說(shuō)，當(dāng)這兩種材料作為一個(gè)整體受到外力作用時(shí)，應(yīng)該是混凝土首先發(fā)生開(kāi)裂。換句話說(shuō)就是當(dāng)樹(shù)脂襯里材料緊密粘結(jié)在混凝土表面時(shí)如果混凝土不發(fā)生開(kāi)裂，襯里也就不會(huì)發(fā)生開(kāi)裂。 從以上分析我們可以看出，工程實(shí)踐中所遇到的玻璃鱗片襯里的脫落和開(kāi)裂，絕大多數(shù)都是由于施工過(guò)程中的質(zhì)量控制出了問(wèn)題，襯里與基體沒(méi)有粘結(jié)牢固而造成的。 抗?jié)B透性能 玻璃鱗片襯里由于包含有大量片狀玻璃填料而具有極高的抗?jié)B透性能，這也是它具有長(zhǎng)使用壽命的關(guān)鍵所在。（南京大自然環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的玻璃鱗片膠泥水蒸氣滲透系數(shù)為5.3×10-14 g/m.s.Pa。）玻璃鋼（FRP）襯里之所以沒(méi)有在煙囪等具有一定溫度的大型構(gòu)筑物上作為重防腐手段使用，就是因?yàn)楦叻肿硬牧系姆肿娱g距比較大，它們的抗?jié)B透性能也就比較差，需要足夠的厚度才能滿足長(zhǎng)壽命的要求。而太大的厚度是襯里所忌諱的。樹(shù)脂加短切玻纖膠泥中如果沒(méi)有加入玻璃鱗片的話，本質(zhì)上就是玻璃鋼結(jié)構(gòu)。這種襯里如果厚度上不去，使用壽命就會(huì)受到一定的影響。 耐腐蝕性和粘結(jié)性 玻璃鱗片襯里的主體原材料是乙烯基酯樹(shù)脂。而乙烯基酯樹(shù)脂是把防腐型的環(huán)氧樹(shù)脂作為原料經(jīng)過(guò)再加工而制成的。它既保留了環(huán)氧樹(shù)脂的良好耐腐蝕性和粘結(jié)性又降低了粘度，改善了施工性能。在煙氣脫硫環(huán)境中比任何其他材料的表現(xiàn)都要出色。這一點(diǎn)已經(jīng)為國(guó)內(nèi)外幾十年的工程實(shí)踐所證實(shí)。 由于對(duì)脆性問(wèn)題的擔(dān)心而導(dǎo)致放棄使用玻璃鱗片襯里，在選用其它方案時(shí)，卻忽略了這些方案中非常重要的許多缺陷。比如砌磚方案中，粘結(jié)劑的耐腐蝕性問(wèn)題、工藝控制難度問(wèn)題和可維修性問(wèn)題。樹(shù)脂加纖維方案中的抗?jié)B透問(wèn)題和厚度問(wèn)題以及為了降低樹(shù)脂的脆性而在分子鏈中引入“雜項(xiàng)元素”時(shí)，卻忽視了樹(shù)脂耐收縮性、腐蝕性和粘結(jié)性變化以及長(zhǎng)期工程應(yīng)用后可能出現(xiàn)的其它的問(wèn)題等等。 襯里的厚度 襯里的厚度是用戶非常關(guān)心的問(wèn)題，也是用戶在現(xiàn)場(chǎng)能夠直觀的觀察到和監(jiān)督到的重要指標(biāo)。多數(shù)用戶在現(xiàn)場(chǎng)總是希望施工單位把襯里做的盡量厚一些，視乎這樣才能使質(zhì)量更可靠。眾所周知，在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，噴涂型玻璃鱗片襯里用于煙道時(shí)的設(shè)計(jì)厚度為0.8~1.2mm。手工涂抹型玻璃鱗片襯里的設(shè)計(jì)厚度是大于1.8mm。涂抹型比噴涂型厚度大并不是因?yàn)椴牧闲阅苡胁町悾怯捎谑止ね磕ǖ耐繉泳鶆蛐砸葒娡啃筒睢?shí)際上是用增加總體厚度的方式來(lái)彌補(bǔ)可能的局部過(guò)薄。 在濕法脫硫后的煙囪工況環(huán)境下，這樣的玻璃鱗片襯里層厚度也應(yīng)該能夠滿足長(zhǎng)壽命的要求。只是由于混凝土表面的不平整性，施工厚度一般要根據(jù)表面狀況適當(dāng)增加一些。 如果樹(shù)脂類材料的襯里中沒(méi)有添加足夠量的片狀玻璃填料，從介質(zhì)滲透的角度考慮，這樣的襯里厚度就應(yīng)該大大增加才能滿足長(zhǎng)壽命的要求。但是厚度的增加又會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力的增加從而導(dǎo)致脫落開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)增大。 原材料 玻璃鱗片襯里是由乙烯基酯樹(shù)脂和玻璃鱗片填料以及其它一些功能性添加劑組成的混合材料。其中對(duì)襯里性能（耐腐蝕性、粘結(jié)性）起決定作用的主要是樹(shù)脂。采用質(zhì)量穩(wěn)定可靠的乙烯基酯樹(shù)脂是襯里成功的關(guān)鍵。 目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些價(jià)格極低的玻璃鱗片膠泥，這些材料所選用的樹(shù)脂可能并不是乙烯基酯樹(shù)脂。與之屬于一個(gè)大類的許多不飽和樹(shù)脂在外觀上無(wú)法區(qū)分、物理性能（包括許多機(jī)械性能）相近，現(xiàn)場(chǎng)也沒(méi)可用的檢測(cè)手段對(duì)其進(jìn)行區(qū)分。使用過(guò)程中在短時(shí)間（一兩年）內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn)大的問(wèn)題。 作為填料的玻璃鱗片只要厚度達(dá)到要求，就不會(huì)對(duì)襯里質(zhì)量產(chǎn)生大的影響。但是許多用戶由于不了解情況，過(guò)分強(qiáng)調(diào)玻璃鱗片的作用。一味要求進(jìn)口鱗片，卻忽視了對(duì)樹(shù)脂的要求。致使一些項(xiàng)目花了大價(jià)錢(qián)卻沒(méi)有得到好的效果。進(jìn)口鱗片和國(guó)產(chǎn)的在價(jià)格上相差將近十倍，如此高的成本并不適合國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)。 玻璃鱗片膠泥的“觸變性”是一個(gè)膠泥產(chǎn)品重要的性能。這里所謂的“觸變性”是指材料在受到外力作用時(shí)能夠非常容易的發(fā)生形狀變化，而不受到外力作用時(shí)又能夠保持現(xiàn)有形狀不容易變化的一種能力。 玻璃鱗片膠泥的“觸變性”好，就意味著涂抹時(shí)非常容易形成均勻連續(xù)而且厚度容易控制的涂層，涂抹后又不會(huì)發(fā)生流掛變形。在固化劑發(fā)生作用之前保持良好的涂層狀態(tài)。 玻璃鱗片膠泥的“觸變性”來(lái)自高質(zhì)量的觸變劑，當(dāng)然也會(huì)造成成本有所提高。但是觸變性不好時(shí)，施工過(guò)程中的流掛現(xiàn)象比較嚴(yán)重，容易出現(xiàn)針孔等缺陷。表面的平整性也會(huì)很差。  南京大自然環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的玻璃鱗片膠泥所需的觸變劑全部采用進(jìn)口材料。生產(chǎn)的玻璃鱗片膠泥具有良好的觸變性。 混凝土基體 老舊的混凝土煙囪設(shè)計(jì)上都有一個(gè)保溫層和內(nèi)部襯層。這個(gè)內(nèi)部襯層的穩(wěn)定性、表面狀況以及牢固程度都相比混凝土差的很多。在這樣的基體之上做防腐襯里施工難度很大，失效的概率極高。目前業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，將這一襯層和保溫層拆除后直接在混凝土煙囪內(nèi)壁進(jìn)行防腐施工是一個(gè)比較好的選擇。 在混凝土基體上進(jìn)行樹(shù)脂類的防腐襯里施工已經(jīng)是一個(gè)比較古老的技術(shù)。比如海洋工程、大型污水池、特別是與煙囪工況相近的許多化工裝置如尿素造粒塔等。玻璃鱗片襯里在這方面的應(yīng)用是比較成熟的。只要嚴(yán)格按照施工規(guī)范操作，襯里的壽命是可以達(dá)到二十年以上的。 施工過(guò)程的質(zhì)量控制 由于混凝土基體上進(jìn)行的各種防腐施工無(wú)法用儀器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，過(guò)程控制就成為保證工程質(zhì)量非常重要的環(huán)節(jié)。但是高聳的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又成了施工質(zhì)量控制和監(jiān)督檢查的難點(diǎn)。操作工人在高空作業(yè)時(shí)很難避免偶爾的失誤，從而留下質(zhì)量隱患。如果襯里是一次成型，個(gè)別的施工缺陷就會(huì)造成較大的質(zhì)量事故。 相比于其它的防腐方案，玻璃鱗片襯里的施工是多層分別施工，每層以不同顏色區(qū)分，層層檢查、層層覆蓋。這樣的方式可以有效的避免施工人員在某一個(gè)操作點(diǎn)上的留下的個(gè)別缺陷對(duì)整個(gè)襯里層的質(zhì)量影響。從這個(gè)意義上講，玻璃鱗片襯里在減少人為因素方面具有比較特殊的優(yōu)勢(shì)。 1、玻璃鱗片襯里的失效是由于與基體粘結(jié)不牢而脫落進(jìn)而造成開(kāi)裂的，材料的脆性并不是引起失效的主要原因；2、優(yōu)異的抗?jié)B透性能使得玻璃鱗片襯里可以以比較薄的狀態(tài)滿足使用要求。增加襯里的厚度并不能帶來(lái)使用壽命的延長(zhǎng)；3、選用合 適的原材料比如乙烯基酯樹(shù)脂和觸變劑等是生產(chǎn)出高質(zhì)量玻璃鱗片膠泥關(guān)鍵所在。4、只要嚴(yán)格控制施工過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，就可以在混凝土基體上獲得高質(zhì)量長(zhǎng)壽命的防腐襯里。