文/葛茂琳 武大巨成結(jié)構(gòu)股份有限公司 湖北 武漢 430223

某火電廠脫硫造成煙囪筒壁腐蝕滲漏的研究

文/葛茂琳 武大巨成結(jié)構(gòu)股份有限公司 湖北 武漢 430223

近年來，隨著國家對火電發(fā)電廠排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，各電廠對排放系統(tǒng)都陸續(xù)上了脫硫脫硝裝置，煙氣溫度一下由150度變?yōu)?0度，對煙囪筒壁形成巨大的壓力，造成混凝土筒壁迅速被腐蝕，本文就是對某電廠煙囪脫硫后實(shí)際混凝土缺陷進(jìn)行分析，并對如何治理提出了一些建議。

火電廠煙囪；脫硫；混凝土缺陷；分析；治理建議

1 工程概況

熱電公司二期煙囪為單筒式鋼筋混凝土煙囪，2001年竣工并正式投產(chǎn)使用。煙囪總高度210m，出口內(nèi)直徑7m。。煙囪筒壁為C30；內(nèi)襯：13.5米-50米和175米-210米砌筑選用耐酸磚以及CL耐酸膠泥，50米-175米砌筑選用紅磚（MU10）以及CL耐酸砂漿；隔熱層選用干重度為0.15t/m3玄武巖棉，導(dǎo)熱系數(shù)為0.04-0.00016t kcal/（m?h? ℃）。

某電廠1、2#機(jī)組煙囪采用濕法脫硫系統(tǒng)，未設(shè)置GGH煙氣加熱系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)為一爐一塔，使用增壓引風(fēng)機(jī)將鍋爐煙氣推入脫硫吸收塔，經(jīng)過石灰石-石膏濕法脫硫工藝后，煙氣經(jīng)由水平煙道進(jìn)入煙囪排煙內(nèi)筒。脫硫系統(tǒng)未設(shè)GGH系統(tǒng)，煙氣進(jìn)入煙囪內(nèi)筒時呈低溫高濕狀態(tài)。

2 檢測結(jié)果

1）筒壁（內(nèi)壁、外壁）部分標(biāo)高位置局部區(qū)域有大范圍空洞、酥堿現(xiàn)象，混凝土松散、不密實(shí)，骨料與水泥砂漿的粘聚性差，水泥砂漿呈粉末狀脫落。該損失區(qū)域一般在相同標(biāo)高位置呈環(huán)形分布。出現(xiàn)此類缺陷可能是內(nèi)襯和防腐層出現(xiàn)破損、疏松，濕煙氣和酸性液體透過防腐層和內(nèi)襯進(jìn)入隔熱層，進(jìn)一步腐蝕煙囪筒壁混凝土內(nèi)壁，隨著腐蝕時間增加以及內(nèi)壁存在薄弱環(huán)節(jié)（如混凝土表面麻面、裂縫和不密實(shí)等）從而腐蝕穿透筒壁，混凝土被腐蝕后材料性能下降，且內(nèi)部鋼筋容易發(fā)生銹蝕，在腐蝕、鋼筋銹脹和反復(fù)凍融等多種因素作用下導(dǎo)致外壁混凝土保護(hù)層起鼓，嚴(yán)重部位保護(hù)層脫落，鋼筋銹蝕外露。

2）混凝土強(qiáng)度檢測顯示煙囪筒壁標(biāo)高72.5m～150.0m區(qū)段（外觀完好區(qū)域）混凝土強(qiáng)度推定值為31.4MPa，滿足原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級C30的要求。煙囪筒壁標(biāo)高0.0m～72.5m區(qū)段（外觀完好區(qū)域）混凝土強(qiáng)度推定值為33.9MPa，滿足原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級C30的要求。煙囪筒壁有明顯酥堿、空洞的區(qū)域，混凝土松散、粘聚性差，局部穿孔、滲漏，該類區(qū)域筒壁混凝土強(qiáng)度明顯低于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

3）筒壁環(huán)向鋼筋設(shè)計(jì)保護(hù)層厚度為30mm。煙囪筒身外壁各抽檢區(qū)域混凝土碳化深度在7.5mm～18.0mm之間，筒身內(nèi)壁各抽檢區(qū)域混凝土碳化深度在8.5mm～21.5mm之間，均小于筒壁環(huán)向鋼筋保護(hù)層厚度，筒壁大部分區(qū)域鋼筋暫不會因混凝土碳化失去對鋼筋的保護(hù)作用而引起內(nèi)部鋼筋的銹蝕。

4）結(jié)構(gòu)變形檢測結(jié)果采用電子經(jīng)緯儀測量煙囪傾斜，其原理和方法如下：

根據(jù)JGJ 8-97《建筑變形測量規(guī)范》、GB50026-93《工程測量規(guī)范》的要求，選擇兩個相互垂直的方向建立坐標(biāo)系，分別測出這兩個方向煙囪頂部相對底部的傾斜值，然后將兩個方向的傾斜值幾何迭加，即得煙囪的絕對傾斜值、傾斜方向和傾斜率。先將經(jīng)緯儀架設(shè)在煙囪正西方向，采用半水平角法找出煙囪底部南側(cè)中線并做好標(biāo)記，然后采用同樣的方法找出在煙囪頂部西側(cè)中線，沿頂部南側(cè)中線位置用經(jīng)緯儀向下掃鉛垂線，測量鉛垂線距離底部南側(cè)中線的距離即為嚴(yán)重南北向偏移△A，同樣方法測量煙囪東西向偏移△B，煙囪的絕對傾斜值為=，方向角=arctan△A/△B，傾斜率=△/H*1000‰。

煙囪的絕對傾斜值16.13mm，東偏北13.9度，傾斜率為0.132‰＜2‰。

5）實(shí)測筒身內(nèi)壁環(huán)向、豎向鋼筋的平均間距與設(shè)計(jì)值基本一致，筒身外壁豎向鋼筋、標(biāo)高0.0m～122.5m區(qū)段環(huán)向鋼筋的平均間距與設(shè)計(jì)值基本一致，間距偏差滿足《煙囪工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50078-2008）的要求；筒身外壁標(biāo)高122.5m～150m區(qū)段環(huán)向鋼筋的平均間距與設(shè)計(jì)值有一定差別，最大偏差約30mm，略大于規(guī)范中±20mm的限值要求。尤其是0米～120米間鋼筋間距相差較大，且筒外壁環(huán)向鋼筋加密區(qū)配筋嚴(yán)重不足。

3 腐蝕原因分析

煙囪內(nèi)壁標(biāo)高102.5m～150m范圍內(nèi)混凝土均有不同程度的酸性腐蝕現(xiàn)象，各區(qū)段混凝土平均腐蝕深度在7.0mm～23.0mm之間。其中標(biāo)高122.5m～150m區(qū)段筒壁腐蝕主要表現(xiàn)為局部區(qū)域混凝土表面酥堿、水泥砂漿脫落流失、骨料外露損壞，腐蝕區(qū)域面積約占區(qū)段表面積的30%～100%；標(biāo)高102.5m～122.5m區(qū)段筒壁腐蝕主要表現(xiàn)為混凝土表面麻面、水泥砂漿流失、骨料外露，腐蝕區(qū)域面積約占區(qū)段表面積的5%～10%。

對滲漏處溶出物進(jìn)行X-射線衍射試驗(yàn)，分析結(jié)果顯示溶出物主要成分為二水石膏（CaSO4?2H2O）、單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm）和鈣礬石（AFt）。一部分石膏是脫硫后的副產(chǎn)物，另一部分是由煙氣中的SO2、SO3與混凝土中一系列的中性化和酸化反應(yīng)生成，其中二水石膏、鈣礬石形成過程中都伴隨不同程度的體積膨脹，會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，引起混凝土膨脹開裂、酥化和降低強(qiáng)度等，同時使裂縫附近鋼筋失去原有堿性保護(hù)，造成鋼筋銹蝕。

4 對煙囪腐蝕的思考及建議

通過對某電廠的煙囪檢測報(bào)告進(jìn)行分析以及對實(shí)際腐蝕情況的判斷，我建議在煙囪防腐改造過程中應(yīng)注意以下問題：

1）對筒壁大范圍空洞、酥堿、松散、不密實(shí)、穿孔滲漏的區(qū)域，將混凝土鑿除清理后，采用細(xì)石混凝土或高強(qiáng)無機(jī)料進(jìn)行修復(fù)。對該類區(qū)域內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹、防銹處理；對鋼筋銹蝕損傷面積較大的部位采用外粘鋼板或碳纖維布進(jìn)行局部加固處理。

2）對煙囪內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域，鑿除腐蝕層混凝土，表面外掛鋼板網(wǎng)后采用聚合物砂漿或無機(jī)灌漿材料澆筑修復(fù)。

[1]GB 50051-2002 煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2003.

[2]GB 50010-2002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[3]孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來泰.材料力學(xué)[M］.第4版.北京：高等教育出版社，2002.