烟气湿法脱硫玻璃鳞片防腐失效的原因分析及对策

在烟气湿法脱硫湿电工程中, 玻璃鳞片防腐至关重要。如果玻璃鳞片防腐失效, 将严重影响烟气湿法脱硫湿电系统的正常稳定运行。该文结合烟气湿法脱硫湿电工程中玻璃鳞片防腐失效的案例, 从原材料选择、施工过程管控、运行使用管理等方面分析原因, 并提出有效的对策。

一、 概述

玻璃鳞片防腐是指以耐腐蚀树脂为主要基料, 玻璃鳞片为骨干填料, 添加各种功能性添加剂混配而成的胶泥状或涂料状防腐蚀材料, 再经专用设备或人工按一定施工规程涂覆在被防护基体表面而形成的防腐蚀保护层。玻璃鳞片防腐材料是一种特性鲜明的产品, 抗渗透能力强, 耐化学介质性能强, 有很好的韧性且可以适应温度的变化。产品可以和多种基材很好的粘结, 局部修补很方便, 表面硬度高, 耐腐蚀性能、耐磨性能好。在烟气湿法脱硫湿电工程中, 玻璃鳞片防腐主要运用于湿烟气流经的碳钢构件的内防腐 (如脱硫吸收塔、湿式电除尘碳钢壳体、脱硫湿电的出口烟道等) 和浆液运行储存的箱、罐、池、沟等设施的内防腐。玻璃鳞片防腐对烟气湿法脱硫湿电工程至关重要, 玻璃鳞片防腐施工在工程建设过程中是重点控制工序。玻璃鳞片防腐失效, 轻则引起系统设备腐蚀穿孔渗漏, 进而影响系统的正常有效运行, 严重情况可能导致整套设施无法使用, 从而影响锅炉主机系统运行。本文结合烟气湿法脱硫湿电工程常见的玻璃鳞片防腐失效案例, 从原材料选择、施工过程控制、运行使用管理等方面分析原因, 并根据多年处理经验寻找有效的对策。

二、 玻璃鳞片防腐原材料的选择和管控

在玻璃鳞片防腐工程中, 防腐原材料的品质是关乎质量的一个关键因素。随着玻璃鳞片生产行业的发展, 大量公司进入乙烯基鳞片材料的生产, 一些厂家在没有技术研发支持、没有检测条件、没有应用背景和没有技术服务的情况下, 冒然生产鳞片材料, 并采用低价手段销售给使用单位, 导致在应用中出现质量问题, 包括开裂、脱层等。而一些施工使用单位为降低成本, 采购劣质的玻璃鳞片防腐原材料, 甚至采用云母粉代替玻璃鳞片, 运用于工程项目后, 防腐衬里的性能可想而知。河南某超低排放项目脱硫塔内玻璃鳞片防腐, 施工方未按指定品牌要求采购玻璃鳞片相关材料, 使用冒牌小工厂生产的防腐材料, 导致该脱硫塔投入使用不到一年时间, 塔内玻璃鳞片防腐层就出现大面积起壳、脱落情况。在发现问题后, 施工方紧急采购正规公司的玻璃鳞片材料, 将起壳脱落的防腐层铲除、打磨, 按施工程序重新刮涂防腐修复。因玻璃鳞片原材料的采购问题, 造成较为严重的工程质量事故和成本损失。早些年, 在玻璃鳞片防腐施工时, 个别施工单位为降低成本, 在防腐材料中添加高岭土、白云母粉、金刚砂粉等劣性物料, 降低了各涂层间的粘性和防腐层的抗渗透性, 对玻璃鳞片防腐层的质量造成很大影响。所以, 在采购玻璃鳞片防腐原材料时, 应选择技术过硬、质量稳定、产品可靠、有技术支撑能力的材料厂家。在材料进场时, 应认真审核材料的随机文件, 如包装、供货清单、合格证、产品质检报告等, 确保材料为正宗合格的产品。在施工过程中, 应严格监管, 杜绝不合格或过期的材料进场、杜绝非同一生产厂家的材料进场、杜绝在原材料中掺加劣性物料。做好玻璃鳞片防腐原材料的选择和管控, 是保证玻璃鳞片防腐施工质量的前提条件。

三、 玻璃鳞片防腐施工过程的管控

施工质量的好坏, 很大程度上会最后决定玻璃鳞片防腐工程的质量, 而施工过程的管理和控制是保证防腐工程质量的关键。

1.施工队伍的选择

一些业主单位将玻璃鳞片防腐施工视为一般的防腐工程, 在选择施工单位时, 认为有除锈刷漆、防水地坪等防腐施工经验即可。而一些施工单位在接触玻璃鳞片防腐施工前, 轻视了其施工的特殊性, 为了承接工程而冒然介入, 往往在施工技术、施工机械、检测手段等方面准备不足。在长期的烟气湿法脱硫湿电工程的防腐施工中, 时有新的施工单位参与, 或个别售后维修项目就近找防腐施工人员。也存在个别施工队伍确实无类似玻璃鳞片防腐施工经验, 配料比例不熟练, 鳞片刮涂凹凸不平, 流挂现象常见, 已刮涂的鳞片难以固化等各种问题, 给工程质量造成重大影响, 也严重耽误工程进度。在选择施工单位时, 应选择有玻璃鳞片防腐施工经验和业绩, 具备防腐工程专业承包二级以上施工资质, 最好是长期合作且能保证施工质量的单位。在施工期间, 应考察各施工人员的技术和能力, 如发现不合格人员, 应及时撤换。

2.基体处理质量的控制

玻璃鳞片防腐施工的基体主要有碳钢结构基体, 如脱硫吸收塔、烟道等, 还有混凝土基体, 如池、沟等。基体处理质量的好坏直接关系防腐层与基体的粘结强度和附着力, 与防止防腐层起壳脱落关系重大。对于碳钢结构的基体, 玻璃鳞片防腐前采取喷砂除锈处理, 要求达到非常彻底的喷射清理, 即通常所说的Sa2.5级。处理后表面应无可见的油、脂和污物, 并且没有氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质, 任何污染物的残留痕迹应仅呈现为点状或条纹状的轻微色斑。在实际防腐施工中, 基体喷砂质量的隐患还是比较大的, 一些施工队伍未采用高质量的砂, 或者采用河沙等代替;喷砂时未按规范要求进行, 如在高湿度环境中或者低温条件下喷砂;造成已喷砂基体表面达不到Sa2.5级要求, 包括粗糙度等。在碳钢结构的基体喷砂除锈时, 应采用高质量的砂 (如铜矿砂、铁砂等) , 且应按标准规范要求的施工条件进行, 确保喷砂质量达到Sa2.5级。对于混凝土基体, 在防腐施工前, 必须用干净的软毛刷或吹风机将基层表面清理干净, 不得有灰尘;表层必须干燥;基层必须牢固、密实, 强度应符合设计要求;不得有起砂、裂缝和蜂窝麻面等现象;当基层表面被介质侵蚀, 呈疏松状时, 应采用凿毛机械处理, 不平整及缺陷部分可采用细石混凝土或聚合物水泥砂浆修补, 养护后按新的基层进行处理;当基层表面需找平处理时, 可使用环氧树脂砂浆或聚合物水泥砂浆找平;当采用细石混凝土找平时, 强度等级不应小于C20。

3.设计技术方案和施工过程的质量控制

玻璃鳞片防腐衬里适用于多种设备和环境, 针对不同的设备和环境, 有不同的防腐规格、涂层结构和膜厚。例如脱硫吸收塔的各功能区, 就应采取不同的设计技术方案:高温区域应选择高温玻璃鳞片衬里, 中温区域应选择中温玻璃鳞片衬里, 易冲刷磨损的区域应增加耐磨层, 内构件阴阳角等局部区域应复合FRP增强。各玻璃鳞片材料供应商依据各自材料的性能特点, 有推荐的典型防腐设计方案和规格、涂层结构的施工建议。在设计烟气湿法脱硫湿电工程的防腐方案时, 应根据各需防腐区域的实际运行使用特点, 充分参考材料供应商的典型防腐设计方案进行规格选择和设计。在施工时, 应严格按材料供应商建议的涂层结构进行施工。在施工过程中, 容易发生以下控制不当的情况: (1) 施工间隔过长或长时间停工, 在复工后又没有对已刮涂的表面进行良好的处理就进行后续施工。刮涂间隔过长会影响附着力, 造成涂层的剥离或分层。 (2) 不按施工工艺要求, 在环境温度低、湿度大又没有采取保障措施的情况下施工, 鳞片材料的固化质量受到影响, 给防腐层的质量和日后使用埋下隐患。 (3) 材料用量不足, 为了降低施工成本, 材料用量不足或厚度减薄, 导致防腐失效可能性提高, 使用年限大幅缩短。玻璃鳞片防腐的施工环境及安全、施工机具及检测仪器、施工工序等, 应严格按《玻璃鳞片衬里施工技术条件》 (HG/T2640-2004) 等国家或有关部委颁布的现行技术规范、规程和标准实施。

4.施工过程的检测和验收

一些施工单位或业主单位连涂层测厚仪、电火花检漏仪等基本的仪器都没有配备, 势必放弃了过程的质量控制。在鳞片衬里每道衬层施工时, 都应进行检查检测, 检查刮涂是否均匀、有无凹凸不平或流挂等现象、下一遍衬层施工前的固化情况等。用涂层测厚仪检测每道衬层的厚度, 是否满足设计方案和规范标准的要求;用电火花检漏仪检测每道衬层是否有针孔、气泡、裂隙和裂纹等。对于发现的问题, 务必在消缺修补完成并验收通过后, 才允许进入下一道衬层施工。玻璃鳞片衬里整体验收应在面漆施工完成后, 由业主方、监理方、施工方共同参与, 采用目测、触摸、木锤敲击、仪器检测等辅助验收并做好验收记录。

四、运行使用的管理

在做好原材料、施工过程的管理后, 一项合格的玻璃鳞片防腐工程在投入运行使用后, 也有可能由于多种原因导致防腐失效。

1.运行使用环境控制

烟气湿法脱硫湿电工程售后服务方面, 常会有业主反映脱硫吸收塔烟气入口处存在玻璃鳞片防腐层起壳、脱落或穿孔渗漏。脱硫吸收塔烟气入口处属干湿交接面区域, 高温干烟气、降温后的湿烟气、浆液等混合发生, 烟气温度从100多度降至几十度急剧变化。运行环境的突变, 会导致该区域的玻璃鳞片防腐层极易损坏, 从而导致防腐失效。针对脱硫吸收塔烟气入口的特点, 采取该区域放弃玻璃鳞片防腐的设计方案, 内衬薄不锈钢板的方式解决。该区域面积不大, 内衬薄不锈钢板虽成本有所增加, 但减少了该处多次重复的售后服务, 降低了因防腐失效对生产的影响。玻璃鳞片防腐虽能适应温度的变化, 但如果操作运行不当, 也会因温度的非正常状态而损坏。2013年, 广西某脱硫项目系统正常运行时, 因电气故障, 脱硫循环泵突然全部跳闸, 而当班操作人员未及时发现并处理, 导致高温烟气长时间流经脱硫吸收塔。后果是塔内除雾器严重变形, 塔内玻璃鳞片防腐层也大面积严重龟裂、空鼓、起壳损坏, 不得不停产停运, 对防腐层进行全面检查维修, 更换除雾器, 损失巨大。脱硫湿电系统操作运行应按操作使用规程严格执行, 如有意外情况, 应及时采取紧急应对措施, 确保运行温度在正常许可范围内。

2.喷淋层喷嘴设计方案的优化

常会有业主反映脱硫吸收塔塔壁、支撑梁等局部发生穿孔渗漏, 经多次统计发现, 最易发生穿孔渗漏的区域是脱硫吸收塔的喷淋段。塔喷淋段的塔壁和支撑梁受塔内喷淋层喷嘴长时间喷射, 玻璃鳞片防腐层逐渐被冲刷磨损破坏, 而后塔壁或支撑梁的碳钢构件被冲刷腐蚀, 进而导致穿孔渗漏。针对脱硫吸收塔喷淋段塔壁和支撑梁易被冲刷腐蚀的问题, 本文提出以下优化方案。

(1) 如图1所示, 原喷淋层喷嘴安装方式, 对喷淋支撑梁近距离冲刷, 极易导致支撑梁防腐层磨损腐蚀穿孔。改良后, 喷嘴下沉一定距离安装, 就没有对支撑梁近距离冲刷的隐患, 降低了支撑梁穿孔渗漏的风险。对于早期按原设计方案施工的喷淋层, 也可以在支撑梁上加不锈钢罩或玻璃钢罩的形式, 保护支撑梁不受损坏。

(2) 在喷淋层和喷嘴设计和安装过程中, 应控制好喷嘴与塔壁间的距离。如果距离太近, 喷嘴喷射的浆液对塔壁防腐层的冲刷严重, 易导致塔壁防腐层磨损而后腐蚀穿孔。如果距离太远, 则可能导致烟气走短路而没有被脱硫浆液充分吸收, 影响烟气SO2的去除效果。喷淋层的喷嘴与塔壁间的距离, 应控制在600mm左右为宜。当然, 脱硫吸收塔喷淋段的防腐层务必采用耐磨型玻璃鳞片衬里的方案, 即在表层刮涂耐磨层, 这对于降低喷淋段塔壁和支撑梁被冲刷腐蚀的隐患也尤为重要。

5 结论

烟气湿法脱硫湿电工程具有腐蚀环境苛刻、防腐工程量大、腐蚀维修困难等特点, 玻璃鳞片防腐失效的原因是多种多样的、是复杂的。本文结合烟气湿法脱硫湿电工程常见的玻璃鳞片防腐失效问题, 从原材料选择、施工过程管控、运行使用管理等方面分析了原因, 并根据长年的处理经验寻找有效的对策。当然, 随着烟气湿法脱硫湿电行业的发展, 玻璃鳞片防腐行业会有新的问题出现, 也必将会有新的应对措施。只有从设计方案优化、原材料选择、施工过程管控、运行使用管理等每一个环节实施有效、全面、严格的控制, 才能确保玻璃鳞片防腐性能长期有效, 确保不影响脱硫湿电系统的正常稳定运行, 从而减少损失、增加效益。