电厂烟囱内壁防腐防渗内衬和利用垂直翻转法实现烟囱现场安装的方法与流程

本发明属于电力技术领域，特别是涉及一种电厂烟囱内壁防腐防渗内衬和利用垂直翻转法实现烟囱现场安装的方法。

背景技术：

随着在电力行业落实国家环保政策力度的不断加大，燃煤发电机组必须限期加装湿法脱硫装置。各大火电集团响应国家的环保政策，加大烟气脱硫力度，逐步使各自电厂的排烟浓度达到国家规定的环保标准。

由于我国火电行业以前均是排放高温烟气，这时烟气对烟道、烟囱的腐蚀较轻。国内电力行业基本上不设置材料专业，更不必说防腐蚀材料专业了。现在面临着全行业的大规模脱硫工程，整个电力行业在随之而来的严重腐蚀面前，还缺乏对腐蚀危害的足够认识。在加装湿法脱硫装置的过程中，特别是在涉及到脱硫塔、烟道及烟囱防腐蚀材料及防腐蚀方案时，受种种原因的影响，结果导致大量的烟囱防腐蚀项目出现质量问题，给电力行业带来严重的经济损失，并给电厂的安全生产留下严重的潜在危害。

湿法脱硫前，燃煤机组排放的是未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在125℃左右。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀。加装湿法脱硫装置后，排放的是湿烟气。如果未经烟气换热器加热升温，进入烟囱的烟气温度在50±5℃，烟囱内壁有严重结露，产生的结露酸液沿筒壁向下流淌。酸液的温度在40℃～50℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40℃～50℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3～8倍。湿法脱硫后，当脱硫效率达到理论设计值95％时，烟囱内壁的酸性冷凝液的PH值为1.9～2.2，属于强酸性状态。如湿烟气对于不同材质的腐蚀速率：Q235A钢的腐蚀速率高达159.54mm/年～200.00mm/年；10CrMnCuTi不锈钢的腐蚀速率也高达23.9268mm/年；这些实际测试数据充分说明了此凝结液具有很强的腐蚀能力。当烟囱内壁稀硫酸的浓度为15％时，对混凝土的腐蚀速率为：对于C25混凝土的腐蚀速率为8mm/10天；对于C30混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10天；对于C50混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10天。

从以上烟气腐蚀性研究及测试的结论可以看出，虽然在加装湿法烟气脱硫装置后，烟气中大约90％～95％的SO₂被从烟气中脱除，但是，由于在脱硫后的烟气中引入了大量的水分并且将烟气温度降至50±5℃左右，因而使得脱硫后的烟气具有了很强的腐蚀性。

通过对加装湿法脱硫装置的电厂烟囱调查发现，目前烟囱内壁主要使用的是发泡玻璃砖层,由于材料和施工等原因，出现温变开裂、脱落、腐蚀渗漏状况，加装膨化玻璃砖防腐内衬的烟囱，在2-3年就出现玻璃砖破损脱落、缝隙漏液，钢质烟囱在一年内就腐蚀穿孔，甚至浇筑混凝土外筒壁腐蚀漏气，影响到发电机组的安全运行。

对于加装玻璃钢内衬的烟囱，由于玻璃钢短节3-6米，因此在220米烟囱的高度内需要无数个玻璃钢短节连接才能实现内衬加装；另外，玻璃钢内衬管直径大，通常为8-9米、重量重，在连接点处很难保证密封，会出现缝隙漏液并造成严重腐蚀。

目前较多采用的钛合金内衬，虽然耐久性好，设计、加工制作、焊接安装都有国标，但也存在两个重要问题。一是成本高，通常直径8米，高220米烟囱需要2000-3000万元，二是施工工期长，工期4-6月。

由于烟囱内壁防腐层和施工工艺存在的问题，目前需要解决的是对加装湿法脱硫装置的电厂烟囱如何进行防腐，需要提出新的防腐材料层和操作方法。

技术实现要素：

根据目前存在的问题和现有技术的不足，我们经过研究和实验，发明了电厂烟囱内壁防腐防渗内衬和利用垂直翻转实现烟囱现场安装的方法；

具体技术方案如下：

一种电厂烟囱内壁防腐防渗内衬；在烟囱内壁7上依次设置隔离膜层6、机织纤维布层5、复合树脂层4、复合纤维层3、复合树脂层4、深孔机织纤维布层2、复合膜层1。

所述复合膜1是具有抗紫外线、抗氧化的聚氯乙烯(PVC)、热塑聚氨酯(TPUR)以及橡胶材料和高分子涂料材料；复合膜厚度0.5-2mm。

所述深孔机织纤维布层2是每平方米重量在：400≤W≤800克的由丙纶纤维、涤纶纤维、碳纤维、锦纶纤维或芳纶纤维织成的纤维布。

所述复合纤维层3是玻璃纤维与聚酯纤维、涤纶纤维或丙纶纤维通过针刺或缝编而成的多层纤维；通常复合纤维的厚度2-6mm。

所述复合树脂层4是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、乙烯基树脂与固化剂形成的固化层；复合树脂层厚度1-4mm。

所述机织纤维布层5是每平方米重量在：300≤重量W≤500克的由丙纶纤维、涤纶纤维、碳纤维、锦纶纤维或芳纶纤维织成的纤维布。

所述隔离膜6是在烟囱高度上每隔5-10米加的薄膜；膜的宽度为5-10cm，厚度为0.5-2mm；隔离膜是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑聚氨酯(TPUR)以及橡胶材料和高分子涂料材料。

所述烟囱内壁7是电厂烟囱钢质筒或已经安装膨化玻璃砖。

本发明利用垂直翻转实现烟囱内壁防腐防渗内衬现场安装的方法；步骤如下：

1)根据现场烟囱的勘查测量，依据烟囱的直径和高度缝制成与之相配的机织纤维布筒；每隔5-10米在机织纤维布5上覆隔离膜6；将选用的膜材料热合或喷涂在机织纤维布上；

2)用复合纤维3根据烟囱的直径和高度制成多层叠加至要求厚度复合纤维筒；

3)利用高空吊篮和提升设备将步骤1)缝制好的机织纤维布筒悬挂在烟囱顶端锁紧固定，其余部分用快速固化树脂进行点固定；

4)将步骤2)复合纤维筒吊装在机织纤维布筒的里侧，顶部锁紧固定，其余部位用快速固化树脂进行点固定；

5)根据防腐防渗内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4；利用升降吊篮通过高压计量泵和喷枪将配制好的复合树脂均匀喷涂到复合纤维筒表面；

6)通过热合或喷涂将复合膜1与深孔机织纤维布2形成一体，然后根据烟囱的高度和内径制成整体气密筒；

7)将上述整体气密筒通过恒定气压垂直翻转到已经喷涂复合树脂的复合纤维筒上，调整气体压力，使复合树脂均匀挤压传递并浸渍到复合纤维筒和机织布筒直至到烟囱的内壁表面；

8)内衬完全固化后，切除两端多余部分，然后用树脂胶进行端口密封。

本发明的方法也可以进行局部调整，采用如下方法利用垂直翻转实现烟囱内壁防腐防渗内衬现场安装：

调整方案一:

1)进行现场烟囱的勘查测量，根据烟囱的直径和高度缝制成与之相配的机织纤维布筒；每隔5-10米在机织纤维布5上覆隔离膜6；将选用的膜材料热合或喷涂在机织纤维布上；

2)根据确定的防腐防渗内衬厚度，将复合纤维3和深孔机织纤维布2与复合膜1制成与烟囱的直径和高度相匹配的复合纤维软管；

3)利用高空吊篮和提升设备将步骤1)缝制好的机织纤维布筒悬挂在烟囱顶端锁紧固定，其余部分用快速固化树脂进行点固定；

4)根据内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4量；通过高压计量泵灌入到步骤2)的复合纤维软管里，然后用对辊机进行碾压并浸渍均匀，形成外膜树脂纤维软管；

5)树脂纤维软管通过气压垂直翻转到已经装有机织纤维布5的烟囱7上；调整气体压力，使树脂纤维软管连续向上或向下翻转；软管内的复合树脂4均匀挤压并浸渍到机织纤维布5筒直至烟囱7的内壁表面。

6)内衬完全固化后，切除两端多余部分，然后用树脂胶进行密封。本发明的方法还可以进行局部调整，采用如下方法利用垂直翻转实现一次完成烟囱内壁防腐防渗内衬现场安装。

调整方案二:

1)进行现场烟囱勘查测量，依据烟囱的直径和高度缝制成与之相配的多层复合软管。多层复合软管由机织纤维布5和复合纤维3和深孔机织布2与复合膜1制成。

2)根据内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4量；通过计量泵将复合树脂4灌入到步骤1)的多层复合软管里，然后用对辊机进行碾压并浸渍均匀，形成多层纤维树脂软管；

3)多层纤维树脂软管通过气压垂直翻转到烟囱7上；调整气体压力，使多层纤维树脂软管连续向上或向下翻转；最后与烟囱7的内壁表面紧密粘合成一整体。

4)多层纤维树脂软管经过一定时间完全固化，切除两端多余部分，然后用树脂胶进行密封。形成完整防腐防渗内衬。

发明技术说明如下

1、垂直翻转内衬技术：

首先将专用机织纤维布5筒悬挂在烟囱内壁，然后用快速粘结树脂进行点阵固定。

其次调整复合树脂4流淌度并均匀地喷涂在复合纤维3表面，喷涂长度与要翻转内衬的长度相等。然后再将复合膜1与深孔机织纤维布2制成的整体气密筒，通过气压垂直向上或向下翻转到浸渍树脂的复合纤维3表面，在恒定压力下，保持一定的固化时间直至复合树脂完全固化。最后形成坚硬的具有足够强度的防腐防渗树脂纤维内衬。

该树脂纤维内衬既可以与外侧的钢制烟囱(或玻璃砖等防腐衬里)粘结固化成一体，也可以与外侧的钢质烟囱(或玻璃砖等防腐衬里)紧密贴合形成独立的具有足够强度的独立的防腐防渗内衬。

2、垂直翻转内衬结构特点

最外层是复合膜1具有一定弹性防腐防渗，中间层是复合纤维3和复合树脂4，最里层是隔离膜6和复合树脂层。固化后形成的内衬抗拉、抗压强度高，与烟囱内壁紧密结合。

垂直翻转内衬最里侧通过隔离膜形成间断式结构。由此则可吸收烟囱温差带来的膨胀与收缩应力。

垂直翻转内衬表层在烟囱内是整体连续无接缝，克服以往防腐防渗工艺接缝泄漏造成腐蚀的缺点。

本发明的有益效果和创新点说明如下:

本发明的有益效果:

1.垂直翻转内衬现场固化整体性强。形成连续无接缝的完整的复合内衬，使得原烟囱的整个内壁与腐蚀性极强的湿烟气完全隔离。

2.垂直翻转内衬现场固化耐酸优良。表层的高分子复合膜和里层的纤维树脂层均是对酸性液体或气体具有优良抗腐蚀的材料。

3.垂直翻转内衬现场固化施工快捷。本方法可以连续作业、现场固化。一个直径8米高240米的烟囱的施工工期在30天内完成。

4.垂直翻转内衬现场固化经济合理。比钛板合金内衬节省20-30％，比膨化玻璃砖10-20％。

5.垂直翻转内衬现场固化无环境污染。所用树脂和纤维均无毒无味，对环境无污染，对工人健康无损害。

6.垂直翻转内衬现场固化耐热性好。80℃以下可长期运行，短期冲击高温达160度。

7.垂直翻转内衬现场固化寿命长。内衬材料可以长期浸泡在无机强酸中。使用寿命大于40年。

本技术的创新点在于:

1.利用翻转的原理和气压上下均衡的特点，通过内衬膜垂直向上或向下的翻转，使树脂在连续均衡挤压下有效传递和浸渍。与树脂纤维和烟囱内壁紧密结合并固化。

2.本技术中的树脂具有独特的固化特性，在常温25度操作时间长达48小时。树脂在不加热的情况下，吸收环境温度可以实现自然固化，且固化后的强度满足设计要求。

3.在机织纤维布与烟囱相接触一侧，每隔一定长度加装宽度为长度1％的隔离膜。保证树脂内衬与烟囱处于局部非粘结的贴合态，以消除因温度变化造成的不同膨胀系数材料产生的应力。

4.调节复合树脂粘度直接将其喷涂在垂直悬挂的复合纤维上形成均匀的树脂层，利用横向气压的挤压使其传递并浸渍到复合纤维上，最后与内侧隔离膜和烟囱内壁粘结固化成一体。

附图说明

图1：烟囱内壁防腐防渗内衬结构示意图；

图2：实施例1的工艺流程示意图；

图3：实施例2的工艺流程示意图；

图4：实施例3的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

如图1所示：本发明提出的防腐防渗内衬，在烟囱内壁7上依次设置隔离膜层6、机织纤维布层5、复合树脂层4、复合纤维层3、复合树脂层4、深孔机织纤维布层2、复合膜层1；

所述复合膜1是具有抗紫外线、抗氧化的聚氯乙烯(PVC)、热塑聚氨酯(TPUR)以及橡胶材料和高分子涂料材料。复合膜厚度0.5-2mm。

所述深孔机织纤维布层2是每平方米重量在：400≤W≤800克的由丙纶纤维、涤纶纤维、碳纤维、锦纶纤维或芳纶纤维织成的纤维布。

所述复合纤维层3是玻璃纤维与聚酯纤维、涤纶纤维或丙纶纤维通过针刺或缝编而成的多层纤维。通常复合纤维的厚度2-6mm。

所述复合树脂层4是环氧树脂、不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、乙烯基树脂与固化剂形成的固化层。复合树脂层厚度1-4mm。

所述机织纤维布层5是每平方米重量在：300≤W≤600克的由丙纶纤维、涤纶纤维、碳纤维、锦纶纤维或芳纶纤维织成的纤维布。

所述隔离膜6是在烟囱高度上每隔5-10米加的一定宽度和厚度的薄膜。通常膜的宽度为5-10cm，厚度为0.5-2mm。隔离膜可以是聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、热塑聚氨酯(TPUR)以及橡胶材料和高分子涂料材料。

所述烟囱内壁7是电厂烟囱钢质筒或已经安装膨化玻璃砖。

根据制作工艺的变化可以进行组合加工，如将复合膜1与深孔机织纤维布2热合或喷涂形成一定厚度的材料。将隔离膜6与机织纤维布5热合或喷涂形成一定厚度的材料。根据防腐防渗内衬的总厚度确定树脂需要量。

实施例1：

采用如图2所示的工艺步骤：

对于直径6-9米，高220-240米高的烟囱进行整体防腐防渗的关键首先是确定所用材料和结构，其次是实施的工艺。依据烟囱整体防腐防渗内衬结构示意图中所要求的材料进行准备。首先根据烟囱的直径和高度定制深孔机织纤维布2和机织纤维布5，然后按照要求将复合膜1与深孔机织纤维布2制作成一整体膜，以及将隔离膜5与机织纤维布6合成一体。根据内衬厚度要求定制复合纤维3，最后确定复合树脂4。利用翻转的原理，将整体膜与复合纤维、机织纤维布制成与烟囱直径和高度相匹配的软管，然后把所需复合树脂4灌入软管中进行均匀浸渍处理，利用气压进行翻转，使复合树脂与烟囱内壁7充实粘结，隔离膜6与烟囱内壁紧密贴合。隔离膜用于吸收钢质烟囱与复合内衬因材料不同而产生的膨胀应力，最后经过固化形成坚硬的烟囱整体防腐防渗内衬。该树脂纤维内衬既可以与外侧的钢制烟囱(或玻璃砖等防腐衬里)粘结固化成一体，也可以与外侧的钢质烟囱(或玻璃砖等防腐衬里)紧密贴合形成独立的具有足够强度的独立的防腐防渗内衬。根据防腐防渗内衬的总厚度确定树脂需要量。防腐防渗内衬的总厚度6-12mm。这个厚度的内衬完全能够满足烟囱的防腐防渗要求。

1、烟囱现场勘查测量

对烟囱的概况进行了解，如烟囱的直径、高度以及腐蚀程度进行测量确定。

2、烟囱内壁清理

烟囱内壁通常有膨化玻璃砖防腐层，内壁会出现剥落、碎裂和锈蚀斑痕。人工进行拆除后，可用机械打磨或用高压水进行喷射清理。

3、机织纤维布与隔离膜制筒

根据要求，每隔5-10米在机织纤维布5上覆隔离膜6。将选用的膜材料热合或喷涂在机织纤维布上。跟据烟囱的直径和高度缝制成与之相配的机织纤维布筒。机织纤维布用500g/m²,隔离膜用1mm厚，8cm宽的TPUR。

4、悬挂机织纤维布筒

利用高空吊篮和提升设备将缝制好的机织纤维布筒悬挂在烟囱顶端。顶端锁紧固定，其余部分用快速固化树脂进行点固定。快速固化可用环氧树脂与T31固化剂混配而成。

5、制复合纤维筒

用复合纤维3根据烟囱的直径和高度制成复合纤维筒。依据要求可以多层叠加至要求厚度。可用双层玻璃纤维与聚酯纤维缝编而成，厚度4mm。

6、固定复合纤维筒

通过专用提升设备将复合纤维筒吊装在机织纤维布筒的里侧。顶部锁紧固定，其余部位用快速固化树脂进行点固定。

7、配制复合树脂

根据防腐防渗内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4总量。依据树脂和固化剂的配比进行准确计量，按照要求用旋转折流进行搅拌混合。树脂用环氧树脂配以聚醚固化剂，控制树脂初凝时间大于48小时。

8、喷涂复合树脂

利用升降吊篮通过高压计量泵和喷枪将配制好的复合树脂均匀喷涂到复合纤维筒表面。喷枪的喷涂速度300kg/小时

9、机织纤维布与复合膜制成筒

通过热合或喷涂将复合膜1与深孔机织纤维布2形成一体，然后根据烟囱的高度和内径制成整体气密筒。深孔机织布用600g/m²，复合膜用耐热聚氨酯TPU。

10、垂直气压翻转

将上述整体气密筒通过恒定气压垂直翻转到已经喷涂复合树脂的复合纤维筒上，调整气体压力，使复合树脂均匀挤压传递并浸渍到复合纤维筒和机织布筒直至到烟囱的内壁表面。压力可控制在30-50cm水柱高。

11、维持恒压固化。

已经翻转成功的内衬保持恒定压力，维持一定时间树脂即可固化，并最终形成坚硬的符合防腐防渗要求的内衬。维持恒压在40cm水柱高100小时以上。

12、端口处理

内衬完全固化后，切除两端多余部分，然后用树脂胶进行端口密封。

13、检验验收

完成内衬施工后，进行内衬强度和厚度检测。达到要求即可。

实施例2

采用如图3所示的工艺步骤：

1、烟囱现场勘查测量

对烟囱的概况进行了解，如烟囱的直径、高度以及腐蚀程度进行测量确定。

2、烟囱内壁清理

烟囱内壁通常有膨化玻璃砖防腐层，内壁会出现剥落、碎裂和锈蚀斑痕。人工进行拆除后，可用机械打磨或用高压水进行喷射清理。

3、机织纤维布与隔离膜制筒

根据要求，每隔5-10米在机织纤维布5上覆隔离膜6。将选用的膜材料热合或喷涂在机织纤维布上。机织纤维布用550g/m²,隔离膜用厚度1.2mm，宽度10cm的PVC。跟据烟囱的直径和高度缝制成与之相配的机织纤维布筒。

4、悬挂机织纤维布筒

利用高空吊篮和提升设备将缝制好的机织纤维布筒悬挂在烟囱顶端。顶端锁紧固定，其余部分用快速固化树脂进行点固定。快速固化采用环氧树脂加T31固化剂。

5、制复合纤维软管

根据确定的防腐防渗内衬厚度，将复合纤维3和深孔机织纤维布2与复合膜1制成与烟囱的直径和高度相匹配的复合纤维软管。复合纤维为玻璃纤维加聚酯纤维。厚度3mm。深孔机织布用680g/m²丙纶布，复合膜用1mm的PVC。

6、配制复合树脂

根据内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4总量。依据树脂和固化剂的配比进行准确计量，按照要求进行搅拌混合。树脂用呋喃树脂，固化剂控制固化初凝时间大于40小时。

7、复合树脂灌入软管辊压浸渍

配制好的复合树脂4通过高压计量泵灌入到复合纤维软管里，然后用对辊机进行碾压并浸渍均匀，形成外膜树脂纤维软管。在进行灌注前，对软管进行抽真空处理。真空度0.05MPa。

8、垂直翻转树脂纤维软管

树脂纤维软管通过气压垂直翻转到已经装有机织纤维布5的烟囱7上。调整气体压力，使树脂纤维软管连续向上翻转。软管内的复合树脂4均匀挤压并浸渍到机织纤维布5筒直至烟囱7的内壁表面。

9、维持恒压至固化

对已经翻转成功的树脂纤维内衬保持恒定压力，维持一定时间树脂即可固化，并最终形成坚硬的符合防腐防渗要求的内衬。在50cm水柱高的压力下，维持大于110小时即可固化。

10、端口处理

内衬完全固化后，切除两端多余部分，然后用树脂胶进行密封。

11、检验验收

实例3

采用如图4所示工艺步骤进行实施。

1、烟囱现场勘查测量

对烟囱的概况进行了解，如烟囱的直径、高度以及腐蚀程度进行测量确定。

2、烟囱内壁清理

烟囱内壁通常有膨化玻璃砖防腐层，内壁会出现剥落、碎裂和锈蚀斑痕。人工进行拆除后，可用机械打磨或用高压水进行喷射清理。

3、依据烟囱现场勘查测量的直径和高度缝制成与之相配的多层复合软管。多层复合软管由机织纤维布5和复合纤维3和深孔机织布2与复合膜1制成。该软管在定制车间完成，如果允许可以在烟囱附近就近制作。考虑软管体积硕大，配备大型起吊设备进行移动。

4、根据内衬的厚度和烟囱的直径与高度计算所需复合树脂4量；通过计量泵将复合树脂4灌入到步骤1)的多层复合软管里，然后用分布机进行碾压并浸渍均匀，形成多层纤维树脂软管。通常软管的厚度4-8mm，复合树脂的用量在6-9kg/m²

5、多层纤维树脂软管通过气压垂直翻转到烟囱7上；调整气体压力，使多层纤维树脂软管连续向上或向下翻转；最后与烟囱7的内壁表面紧密粘合成一整体。浸渍好的多层纤维树脂软管运到烟囱底部外侧，利用气压进行翻转，气源由2台10m³/min的空压机提供。翻转压力控制在20-50cm水柱，在翻转过程中由水封溢流阀控制压力。

6、多层纤维树脂软管经过翻转后与烟囱内壁紧密结合。树脂一侧与烟囱内壁粘结，膜的一侧变成烟囱新的光滑内壁。经过一定时间，大于5天后，树脂完全固化。切除两端多余部分，然后用树脂胶进行端口密封，形成完整防腐防渗内衬。

本发明由于采用复合纤维树脂形成的防腐防渗内衬具有质量轻、防腐性强、整体性高的特点，可以确保电厂烟囱湿式脱硫后长期稳定运行。另外本发明的施工速度快可以为电厂带来巨大经济效益。

本发明公开和提出的电厂烟囱内壁防腐防渗内衬和利用垂直翻转法实现烟囱现场安装的方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。