專利名稱：防腐的耐酸耐熱混凝土及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種防腐材料及其制備方法和應用，具體地涉及防腐的耐酸耐熱混凝土及其制備方法和應用。
背景技術：
在工業領域中，例如脫硫設備、煙道或煙囪內、以及電解槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽或耐酸地坪，都需要采用防腐襯墊材料。
例如在能源工業領域，采用鋼排煙筒的工程中，在鋼排煙筒內側設置防腐層，可有效防止煙氣對鋼筒的腐蝕。在鋼排煙筒內側設置的防腐層類型主要有C-276鎳基耐腐蝕合金板、鈦板、發泡耐酸玻璃磚、耐腐蝕鱗片膠泥、耐酸涂料、耐酸耐熱輕質隔熱澆注料等。
C-276鎳基耐腐蝕合金板是一種含鎢的鎳-鉻-鉬合金，其硅、碳的含量極低，在氧化和還原狀態下，對大多數腐蝕介質具有優異的耐腐蝕性，出色的耐點腐蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕性能。C-276合金在10％硫酸沸騰試驗溶液中的腐蝕速率為0.35mm/y，而鈦板在99℃的20％H2SO4試驗溶液中腐蝕速率＞61.8mm/y。由于C-276軋制復合板價格較貴，每噸需10萬元，國內尚無應用于煙囪鋼內筒的實例，在發達國家應用較多。
根據鈦板材料的耐腐特性，一般認為，鈦板合金內襯是不帶再加熱裝置(GGH)海水脫硫系統最好的煙氣耐腐材料。有關資料顯示，硫酸在沸騰情況下，即使是濃度僅0.5％的硫酸也對鈦板產生強烈的腐蝕，從溫度和硫酸這兩個參數來看，溫度對鈦板的腐蝕影響更為嚴重。對工程已設有再加熱裝置(GGH)石灰-石膏法濕法脫硫系統的情況，是不適宜采用鈦板方案的。
發泡耐酸玻璃磚由美國賓高德公司開發，作為耐腐蝕材料用于脫硫電廠煙囪。發泡耐酸玻璃磚具有耐腐蝕和保溫的雙重性能，使原來的煙囪內襯和保溫層結構合二為一。發泡耐酸玻璃磚由專用的粘合材料直接粘貼于鋼排煙內筒內側內表面，并且由粘合材料對玻璃磚間的縫隙勾縫，阻斷了煙氣對煙囪內筒結構的腐蝕。發泡耐酸玻璃磚由于價格較高(每平方米約2千元)，用于煙囪的實例在國外較多，國內較少。目前國內已有部分建材廠也開始生產發泡耐酸玻璃磚及粘合材料，價格為進口材料的一半。但其質量與進口材料差距較大。
耐腐蝕鱗片膠泥具有抗滲性好、施工難度小、易修補、物理失效少和造價適中等的優點。因此，鱗片膠泥在電力、冶金和化工等行業中廣泛使用，尤其是電力系統中的煙氣脫硫系統裝置。但是，此材料易產生鼓泡、分層、剝離和開裂等情況，目前尚無在電廠煙囪中使用的實例。某電廠原準備在煙囪鋼內筒中使用，后因在鋼水平煙道內試用不理想，在運行不到一年時經檢查，發現剝落超過30％。
耐酸涂料的主要品種有MC型、OM型防腐耐熱涂料，以及如美國“大年紐科”制造廠生產的Durashieds等用于煙囪的防腐涂料。涂料價格低廉、施工和維修均很方便，缺點是涂層相對較薄，易破損，使用壽命較短。某電廠籌建處曾將進口的Durashieds涂料樣片浸在40％硫酸溶液中，不到一個星期就出現發泡等腐蝕現象。因此在工程中不宜采用涂料類產品。
耐酸耐熱輕質隔熱澆注料是由黑龍江省電力勘察設計院和鶴崗市富鑫不定型澆注材料有限公司合作研究開發的新煙囪防腐內襯材料，該材料耐腐蝕、隔熱性能均達到設計要求。但是，這種材料僅用于老式結構的單筒式鋼筋混凝土煙囪，代替磚砌內襯作為防腐材料，未解決確保承重結構的維護和安全問題，一般工程不適用。
上述幾種煙囪內襯防腐材料的不足之處在于有的價格昂貴，不適合工程的具體情況；有的雖然初期投資較少，但使用壽命較短，維修工作量大。因此，本領域迫切需要開發耐酸耐熱性能好、強度適宜、使用壽命較長、投資較少的防腐材料，可作為煙囪內襯防腐材料使用。
發明內容
本發明的目的在于獲得一種耐酸耐熱性能好、強度適宜、使用壽命較長、投資較少的防腐材料，可作為煙囪內襯等防腐材料。
在本發明的第一方面，提供了一種用于制備防腐的耐酸耐熱混凝土的組合物，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述膠結料包括水玻璃材料和固化劑，其中所述水玻璃材料的模數為2.4-3.0，且密度為1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.14-0.17。
本發明的一個優選例中，所述水玻璃材料為鈉水玻璃材料。
本發明的優選例中，所述混凝土還包括水玻璃材料用量的3-5wt％外加劑，所述外加劑為糠醇。
本發明的優選例中，組合物中的所述固化劑為氟硅酸鈉。
本發明的優選例中，組合物中的所述粉料為816耐酸粉料、電廠I級粉煤灰或其組合。
本發明的優選例中，組合物中的所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％細骨料，所述粗骨料的粒徑在5-25mm之間，所述細骨料的粒徑在0.16-5.0mm之間。較佳地，其中所述粗骨料包括石英石，所述細骨料包括石英砂，所述石英石的平均粒徑為6.0mm，所述石英砂的平均粒徑為1.0mm。
本發明的另一個方面提供一種煙囪，包括鋼排煙筒，所述鋼排煙筒內側設有防腐層，所述防腐層為一種用于制備防腐的耐酸耐熱混凝土的組合物，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述膠結料包括水玻璃材料和固化劑，其中所述水玻璃材料的模數為2.4-3.0，且密度為1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.14-0.17。
本發明的另一個方面提供一種組合物的用途，所述的組合物用于(a)制備脫硫設備、煙道或煙囪的防腐內襯材料；或(b)制備電解槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽或耐酸地坪的防腐內襯材料。
本發明的另一個方面提供一種混合物的用途，所述的混合物由15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料構成，所述的混合物用于(a)制備電解槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽或耐酸地坪的防腐內襯材料；或(b)制備脫硫設備、煙道或煙囪的防腐內襯材料。
具體實施例方式
本發明人經過廣泛而深入的研究，通過改進制備工藝，獲得了酸耐熱性能好、強度適宜、使用壽命較長、投資較少的防腐的耐酸耐熱混凝土，可并意外地發現其作為內襯防腐材料時防腐特別優異，故特別適合作為煙囪等設備的防腐內襯材料。在此基礎上完成了本發明。原材料中選擇合適的鈉水玻璃材料是最重要的環節，而鈉水玻璃材料的模數和密度是主要的因素，而原料的配合比是配制本發明的耐酸耐熱混凝土的關鍵。
膠結料本發明的組合物中膠結料的用量在15.0-17.2重量份之間。
本發明的膠結料包括模數為2.4-3.0、密度為1.38-1.42×103kg/m3的水玻璃材料和固化劑，所述水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.14-0.17。模數是指水玻璃材料中二氧化硅與氧化鈉或氧化鉀的分子數之比。
水玻璃材料是無機質的化學反應型膠凝材料，主要反應生成物是硅酸凝膠，其結構組成為硅氧鍵，這類材料具有優良的耐酸耐熱性能。并具有資源廣泛、使用方便和價格便宜的特點。
水玻璃材料可以選用市售的鉀水玻璃材料或鈉水玻璃材料。較佳地，選用鈉水玻璃材料。鈉水玻璃材料的優點在于，生產量大，價格低廉，而且澆灌的混凝土終凝時間較短，適合工程中使用。此外，也可以采用耐酸耐熱性能較好的鉀水玻璃材料。
水玻璃材料的模數在2.4-3.0；優選2.6-2.9。水玻璃材料的密度在1.38-1.42×103kg/m3之間。
本發明的耐酸耐熱混凝土優選密度較高的鈉水玻璃材料，其配制的混凝土孔隙率低、機械強度高、抗滲透性好。當鈉水玻璃材料模數較低時，應選擇較高密度的鈉水玻璃材料；當鈉水玻璃材料模數較高時，可選擇較低密度的鈉水玻璃材料。
例如，鈉水玻璃材料的模數一般選擇在2.4-3.0，當施工溫度較低時，宜采用模數較高的鈉水玻璃材料，當施工溫度較高時，宜采用模數較低的鈉水玻璃材料。
更佳地，可以加入外加劑提高混凝土的密實度。加入的外加劑包括本領域常規的外加劑，如NNO、多羥醚化三聚氰銨、糠醇等。較佳地，采用糠醇作為主要外加劑。例如，普通鈉水玻璃混凝土的孔隙大、抗滲性差、不耐結晶鹽的腐蝕，因而也不適合用于耐久性要求高的工程中。只有提高鈉水玻璃混凝土的密實度，才能提高其抗滲性能，降低結晶鹽的腐蝕，增加使用壽命。摻加糠醇后的混凝土密實度大大提高，使其具有良好的耐酸穩定性。糠醇在酸液作用下，能進一步形成不溶不熔的體形結構，具有遏制酸液滲透的能力。因此這種混凝土對結晶鹽腐蝕有較好的耐蝕能力。有資料表明普通水玻璃配筋混凝土半浸在20％H2SO4中，3個月便出現裂縫，其外露的表面出現硫酸鹽結晶，疏松而崩裂；而密實的水玻璃配筋混凝土在同樣條件下，浸泡14年既未出現順筋裂縫，也沒有結晶破壞的絲毫跡象，這就保證了配筋密實型水玻璃混凝土在酸性介質中使用的可靠性。
外加劑的用量為鈉水玻璃材料用量的3-5wt％。
與膠結料同時使用的固化劑是氟硅酸鈉。氟硅酸鈉是應用較廣、效果較好的固化劑，其分子式為Na2SiF6，外觀為白色結晶粉末、有微毒。鈉水玻璃混凝土的固化過程實際上是硅酸鈉與氟硅酸鈉的化學反應過程，化學反應式如下2Na2O·nSiO2+Na2SiF6+2(n+1)H2O→6NaF+(2n+1)Si(OH)4反應過程中生成大量的硅酸凝膠(Si(OH)4)，這種具有膠體性質的硅酸凝膠將耐酸粉料、骨料粘結成一個整體，并逐漸脫水縮合形成具有硅氧鍵的體型結構，導致混凝土的固化。
水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.14-0.17。較佳地，水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.15-0.16。
粉料本發明的組合物中粉料的用量在20.3-23.0重量份之間，優選21.0-22.2重量份。
混凝土的粉料可以選用本領域常用的粉料鑄石粉、石英石粉、816粉等。優選816耐酸粉料、電廠生產的I級粉煤灰或其組合。根據試用效果，816耐酸粉料和電廠生產的I級粉煤灰具有良好的耐酸耐熱性能，是組成耐酸耐熱混凝土的優選粉料。
816耐酸粉料(例如，可購自上海維佳斯特種防腐材料有限公司)是由原生礦料經1200℃～1300℃高溫煅燒，磨細而成。原生礦料系流紋斑巖，主要成份是石英，周圍是微細鱗片狀的云母基層，經高溫煅燒后，流紋斑巖除原有石英外，其云母類的礦物已轉變成為玻璃質，形成了新的結構較為致密的微粒狀石英。
粉煤灰選自電廠鍋爐燃燒后產生的I級粉煤灰，其主要成份有玻璃微珠。玻璃微珠具有良好的耐酸性能，外形圓整光滑，粒度很小，平均粒徑為11.57μm。在混凝土中能起到滾珠潤滑和填充空隙作用，從而改善混凝土的顆粒級配，增加流動性和密實度，提高混凝土的抗滲性能。
骨料本發明的組合物中的骨料的用量在58.1-62.3重量份之間。
本發明的骨料包括粗骨料和細骨料。所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％細骨料。
粗骨料的粒徑在5-25mm之間，較佳地，在5-10mm之間。細骨料的粒徑在0.16-5.0mm之間，較佳地，在1.0-2.0mm之間。本領域常用的粗骨料包括石英石、花崗石、安山石等。本領域常用的細骨料，包括石英砂、天然河砂等。
在本發明的優選例中，粗骨料的耐酸度不小于95wt％，浸酸安定性合格，含水率不大于0.5％，吸水率不大于1.5％，含泥量為0。細骨料的耐酸度不小于95％，浸酸安定性合格，含水率不大于0.5％，含泥量為0。
較佳地，本發明將石英石和石英砂分別作為耐酸耐熱混凝土的粗、細骨料。
原材料的配合比本發明的混凝土包括15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0％重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料。較佳地，所述膠結料包括鈉水玻璃材料和占鈉水玻璃材料重量3-5wt％的外加劑。所述骨料中包括57.0-60.0％粗骨料和40.0-43.0％細骨料。
例如，當溫度20℃、濕度≤70％，通風條件、施工機具良好時，本發明的耐酸耐熱混凝土的質量配合比如下模數為2.4-2.8；密度為1.38-1.40×103kg/m3的鈉水玻璃材料0.588氟硅酸鈉 0.092816耐酸粉料 0.726糠醇(購自無錫市先達化工紡織有限公司) 0.088I級粉煤灰0.182石英砂(粒徑1.0-1.6mm)1.057石英石(粒徑5.0-10.0mm) 1.467本發明的耐酸耐熱混凝土的配合比與施工時的環境、溫度、濕度、機具等狀況有關，施工時按實際情況需作適當調整。
混凝土的施工工序鋼筒內壁除銹→埋件焊接→涂刷環氧涂料→撒石英砂→綁扎鋼筋→模板支設→混凝土澆灌→養護→酸洗。
以下結合具體實施例，進一步闡明本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。比例和百分比基于重量，除非特別說明。
實施例1混凝土組合物的制備當溫度20℃、濕度≤70％，通風條件、施工機具良好時，本發明的耐酸耐熱混凝土的質量配合比如下模數為2.4-2.8；密度為1.38-1.40×103kg/m3的鈉水玻璃材料0.588氟硅酸鈉 0.092816耐酸粉料 0.726糠醇(購自無錫市先達化工紡織有限公司) 0.088I級粉煤灰 0.182石英砂1.057石英石1.467經攪拌后，按要求灌注，得到耐酸耐熱混凝土。
實施例2襯有防腐的耐酸耐熱混凝土的煙囪的制造煙氣脫硫后設備、煙道、煙囪等的施工有所差異，其中煙囪的施工較復雜，現以高240米鋼內筒為例說明本發明的耐酸耐熱混凝土的施工方法。
耐酸耐熱混凝土的施工主要工序如下鋼筒內壁除銹→埋件焊接→涂刷環氧涂料→撒石英砂→綁扎鋼筋→模板支設→混凝土澆灌→養護→酸洗。
為完成這些施工內容，必需先搭設筒頂起吊鋼架、安裝能上能下移動的施工平臺和運送施工人員及施工材料的吊籠與井架。
主要施工過程如下1、施工準備施工平臺、吊籠、起吊鋼框架、鋼模板及支架的制作2、起吊設施安裝底部卷揚機、頂部鋼框架、施工平臺和吊籠安裝3、錨筋焊接、筒壁除銹、刷涂料、撒沙子、扎鋼筋網4、鋼內筒內壁支模、澆灌混凝土循環施工直到鋼筒頂部5、鋼內筒內壁混凝土表面進行酸處理6、拆除施工平臺、吊籠、頂部鋼框架、底部卷揚機等設施，在煙囪外側安裝起吊井架及樓梯，同時由鋼筒施工單位安裝鋼漏斗鋼漏斗內焊錨筋、除銹、刷涂料、扎鋼筋網、支模板、澆灌混凝土、拆模板、酸處理等，7、拆除起吊井架及樓梯。
鋼內筒內壁防腐施工技術方案如下在煙囪底部按裝兩臺卷揚機，一臺卷揚能力為5000kg，帶動施工平臺，鋼絲繩直徑為24mm；另一臺卷揚能為3000kg，帶動吊籠，鋼絲繩直徑為16mm。施工平臺用于鋼內筒內壁防腐施工，吊籠用于施工材料和人員的上下。卷揚機采用電動單筒型，每臺卷揚機由1根鋼絲繩通過滑輪與施工平臺或吊籠相連。在施工平臺四周(間隔90°)同時用四根直徑為13mm的鋼絲繩固定在頂部鋼結構框架和底部的地錨上，防止施工平臺的擺動。并在鋼絲繩上各安裝一只爬升機，與卷揚機同時控制升降，確保施工人員安全和平臺平穩。這四根鋼絲繩同時作為施工平臺的保險鋼絲繩。
施工平臺施工平臺用于焊接、除銹、刷涂料、扎鋼筋、安裝模板、灌注混凝土等工作。施工平臺為環形布置，外半徑2700mm，內半徑1150mm，平臺寬度1550mm。施工平臺板擱置于8號槽鋼上，8號槽鋼通過8根吊桿組成4個門形吊架用鋼絲繩和滑輪及卷揚機相連，由卷揚機控制施工平臺的上下移動。施工平臺側面設置1100mm高的防護圍欄，局部卸料與人員進出處設置活動欄桿。
施工平臺下部可設置輔助平臺，輔助平臺用于裝拆模板。輔助平臺的設置有利于加快施工進度，但增加施工平臺的重量和施工的復雜性，經多方面研究，認為本項目施工中可不采用輔助平臺的施工方案，僅利用施工平臺的上下移動，完成澆灌耐酸耐熱混凝土的施工。
吊籠在施工平臺的中部安裝吊籠，吊籠直徑1900mm，高度2500mm，內設0.2立方米混凝土料箱一只。施工人員和施工所需的材料、工具由吊籠垂直運輸到施工平臺上，吊籠通過頂部的鋼絲繩和滑輪及卷揚機相連，由卷揚機控制吊籠的上下移動。吊籠四周均設置1100mm高的防護圍欄，局部裝卸料與人員進出處設置活動欄桿。吊籠上升的最高位置是與施工平臺相平，由限位開關控制。
煙囪頂部起吊用鋼結構框架的安裝由施工人員利用滑輪從煙囪鋼平臺樓梯把d13的鋼絲繩搬至226m煙囪頂部平臺。
將滑輪固定在229m鋼筋混凝土外筒頂部外側，用d13鋼絲繩與地面卷揚機連接，將煙囪頂部起重用的把桿鋼管、鋼絲繩等材料吊到226m平臺。
在煙囪頂部226m平臺上，利用鋼內筒直爬梯固定起重把桿(起重量為500kg，鋼絲繩直徑為13mm)將煙囪頂部鋼結構框架桿件、電焊機等施工工具分別吊至頂部平臺上。
在226m平臺上，安裝起吊用鋼結構框架，框架柱采用I25a，頂部橫梁采用I36a、其余梁采用125a。各平面內均設置鋼支撐，保證結構的穩定性。
內襯耐酸耐熱混凝土施工鋼內筒內襯耐酸耐熱混凝土采用鋼模板，模板高度1000mm，寬度400mm。每塊模板由d121x4環形鋼管支撐，模板與鋼管之間通過螺栓進行調節間距。澆灌一、二、三、四模時各用兩根環形鋼管支撐，當澆第五模之前，拆除第一模的模板和環形鋼管，移至第四模的位置安裝。每層混凝土的澆灌高度為200mm，如此反復循環，分層連續澆灌，直至完成。
澆灌混凝土的步驟為1、攪拌完畢、裝料 8分鐘2、吊籠提升 20分鐘3、卸料 8分鐘
4、吊籠下降 20分鐘5、入模、振搗 20分鐘6、安裝模板 60分鐘注1)卷揚機吊籠的升降速度按12m/分鐘計算2)耐酸耐熱混凝土的初凝時間為2小時3)混凝土澆灌每層高度200mm，體積0.19m3，約500kg自攪拌裝料至卸料完，吊籠重新開始裝料，共需56分鐘；澆灌完畢、安裝模板共需88分鐘。按此計算均小于混凝土的初凝時間2小時。澆灌1000mm高度混凝土需時間5小時12分鐘，澆灌三塊模板時間超過12小時。
施工縫的處理鋼內筒內襯混凝土采用分層連續澆灌施工，分層澆灌時上部一層在下部初凝之前完成。如有意外情況超過初凝時間，則應在下一層混凝土凝固之后按施工縫的方法處理。即在混凝土初凝后即鑿毛，在第二次澆灌之前將該面清理干凈，薄涂一層鈉水玻璃膠泥，稍干后再繼續澆灌。
鋼內筒頂部3米范圍內的混凝土由于起吊支架高度的原因，改為由在施工平臺上搭建小平臺，利用滑輪和人力將混凝土提升到小平臺上，再進行立模和澆灌混凝土。
鋼內筒防腐內襯的施工需與鋼筒施工安裝單位密切配合，施工中要求鋼內筒下部鋼漏斗部分需待上部筒壁內襯施工完成、施工平臺和吊籠拆除后才能安裝。鋼漏斗內襯施工時，將在煙道口外搭設起吊井架，垂直運輸混凝土。漏斗內采用木模澆灌混凝土。
吊籠、施工平臺、起吊鋼框架的拆除按“如何裝上去，如何拆下來”的原則進行。吊籠和施工平臺下降至煙囪底部拆除，起吊鋼框架的拆除人員必須系好安全繩，把桿件割小后，在鋼筋混凝土煙囪外部用把桿從上而下吊到地面。
實施例3性能測試按DL/T901--2004《火力發電廠煙囪(煙道)內襯防腐材料》中所述的方法，測試耐酸耐熱混凝土的體積密度、初凝和終凝時間、抗壓強度、耐酸性、耐熱性、耐水性和抗滲性能。
對上述性能的測試，最主要的耐酸性，測試過程簡述如下耐酸性的測定從試樣浸酸后外觀變化(浸酸安定性)和強度變化比值兩個方面進行。
將同批制備的試樣分為三組，每組三塊。記錄每組各塊外觀狀態。
a)外觀變化(浸酸安定性)。將試樣分為三組，第一組作對比基準，第二組全浸酸，第三組半浸酸。將第二組試樣放入常溫下40％H2SO4溶液中浸泡30天。將第三組試樣在酸中浸泡三天，取出置于空氣中三天，再浸泡------交替進行。試驗完成后，觀察并記錄試樣外觀的腐蝕、剝落、裂紋、膨脹及局部鼓泡等情況。
b)強度變化比值。將試樣從酸液中取出，再用清水沖洗數次，擦干，并經110℃±5℃24小時烘干，冷卻到常溫后，按YB/T5201測試樣的抗壓強度，然后計算與第一組的強度變化比值。
技術要求和試驗結果對照見下表1。
表1技術要求和試驗結果對照
表中fo--試樣經110℃烘干后的常溫抗壓強度fs--試樣浸酸后的常溫抗壓強度fr--試樣加熱后的常溫抗壓強度fsh--試樣浸水后的常溫抗壓強度討論我國是一個以燃煤為主要能源結構的國家，燃煤煙氣中的粉塵、氧化物、硫化物、氯氧化物等是大氣的主要污染源。其中二氧化硫造成了酸雨等污染情況。因此，對二氧化硫的防治是勢在必行。目前，國內外燃煤火電廠中煙氣脫硫，是控制二氧化硫排放的主要措施。其中濕法石灰石洗滌法是當今世界各國應用最多和最成熟的工藝，國家電力公司已將濕法石灰石脫硫工藝確定為火電廠脫硫的主導工藝。但是我國的煙氣脫硫處理技術尚處于起步階段，對脫硫后煙囪的防腐措施沒有統一的規定，各設計單位對此認識差距較大，煙囪的防腐措施也是多種多樣，缺乏實際使用經驗。
濕法脫硫工藝主要流程是，鍋爐的煙氣從引風機出口側的煙道接口進入煙氣脫硫系統。在煙氣進入脫硫吸收塔之前經增壓風機升壓，然后通過煙氣一煙氣加熱器(GGH)，將煙氣的熱量傳輸給吸收塔出口的煙氣，使吸收塔入口煙氣溫度降低，有利于吸收塔安全運行，同時吸收塔出口的清潔煙氣則由GGH加熱升溫，煙氣溫度升高，有利于煙氣擴散排放。經過GGH加熱器加熱后煙氣溫度一般在80℃左右，可使煙囪出口處達到更好的擴散條件和避免煙氣形成白霧。GGH之前設的增壓風機，用以克服脫硫系統的阻力，加熱后的清潔煙氣靠增壓風機的壓送排入煙囪。
煙氣經過脫硫后，雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少，但是，洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果并不好。由于經濕法脫硫，煙氣濕度增加、溫度降低，煙氣極易在煙囪的內壁結露，煙氣中殘余的三氧化硫溶解后，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。通過對運行中脫硫煙囪的情況調查發現，脫硫煙囪內的煙氣有以下特點1)煙氣中水份含量高，煙氣濕度很大；2)煙氣溫度低，脫硫后的煙氣溫度一般在40～50℃之間，經GGH加溫器升溫后一般在80℃左右；3)煙氣中含有酸性氧化物，使煙氣的酸露點溫度降低；4)煙氣中的酸液的濃度低，滲透性較強，對煙囪結構有很強的腐蝕性；5)煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，低于氯酸露點溫度時，就會產生嚴重的腐蝕。
在鍋爐啟動過程或脫硫裝置因故障而解列時，煙氣可不進入脫硫裝置，而通過旁路煙道進入煙囪排向大氣。由于脫硫煙囪內煙氣的上述特點，在煙囪設計時應注意如下影響1)煙氣濕度大，含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，煙囪內側結構致密度差的材料內部很易遭到腐蝕，影響結構耐久性。
2)低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
3)酸液的溫度在40-80℃時，對結構材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例，40-80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3-8倍。
由此可知，排放脫硫煙氣的煙囪比排放普通未脫硫煙氣的煙囪對防腐蝕設計要求要高得多。故在設計脫硫煙囪時，煙囪內壁的防腐蝕措施應進一步加強。
此外，由于在煙囪運行時，煙氣有可能不進入脫硫裝置，而通過旁路煙道進入煙囪。此時，煙氣溫度較高，一般在130℃左右，故設計煙囪時，還必須考慮在此溫度工況下運行對煙囪的影響。
目前，電廠煙囪主要在以下三種工況下運行1)排放未經脫硫的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在130℃左右。在此條件下，煙囪內壁處于干燥狀態，煙氣對煙囪內壁的腐蝕情況相當輕微。
2)排放經濕法脫硫后的煙氣，并且煙氣經GGH系統加熱，進入煙囪的煙氣溫度在80℃左右，煙囪內壁有輕微結露，導致排煙內筒內側積灰。根據排放煙氣成分等條件的不同，結露狀況將有所變化。
3)排放經濕法脫硫后的煙氣，進入煙囪的煙氣溫度在40℃左右，煙囪內壁有嚴重結露，沿筒壁有結露的酸液流淌。
此外，煙囪設計時還應考慮在鍋爐事故狀態排放煙氣的溫度，一般該溫度在300℃左右。
因此鋼內筒內襯材料的選擇必須考慮以下四個方面的因素1)技術可行性，需滿是復雜化學環境下的防腐要求；2)經濟合理，較低的建筑成本，一次性投資費用要低；3)施工條件好，質量控制方便，施工周期短；4)運行維護費用低，方便檢修。
本發明的耐酸耐熱混凝土是針對火力發電廠在煙氣脫硫后，由于煙氣溫度降低，對脫硫設備、煙道、煙囪產生較強腐蝕的工況，需在防腐內襯材料方面，選擇一種耐煙氣腐蝕性能好、投資又較低的防腐內襯材料而研制的。耐腐性能好、價格較低、施工方便的優點，是用于脫硫設備、煙道、煙囪防腐方面比較合適的一種防腐內襯材料。
本發明的耐酸耐熱混凝土是密實型鈉水玻璃類防腐材料，密實型水玻璃類材料具有極優良的耐酸性能，有資料表明它對酸的耐蝕能力表現在試件經浸泡后，強度不是下降而是上升，并且隨浸酸時間的延長，強度呈增長的趨勢。同時還具有很高的耐熱性，使用溫度可達300℃。而且本發明的耐酸耐熱混凝土建筑成本較低，僅為鈦板內襯的六分之一；進口玻璃磚的四分之一；國產玻璃磚的二分之一。
本發明的耐酸耐熱混凝土與其它防腐內襯材料的比較如下表2表2本發明的耐酸耐熱混凝土與其它防腐內襯材料的比較
此外，本發明的混凝土按不同的材料配比經過反復多次試驗，在獲得初步結果并符合電力行業標準《火力發電廠煙囪(煙道)內襯防腐材料》(DL/901--2004)的技術要求后，委托有資質的試驗部門國電電力建設研究所按一定的配合比進行試驗，其試驗結果完全符合電力行業標準的技術要求。
綜上所述，本發明的耐酸耐熱混凝土是用于鋼內筒防腐方面效果顯著的一種防腐內襯材料。該材料不僅可用于火力發電廠脫硫系統的設備、煙道、煙囪鋼內筒的防腐，也可用于治金、化工、電鍍等行業的電介槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽及耐酸地坪等項目。
在本發明提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本發明的上述講授內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種用于制備防腐的耐酸耐熱混凝土的組合物，其特征在于，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述膠結料包括水玻璃材料和固化劑，其中所述水玻璃材料的模數為2.4-3.0，且密度為1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化劑的重量份數比為1∶0.14-0.17。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述水玻璃材料為鈉水玻璃材料。
3.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述混凝土還包括水玻璃材料用量的3-5wt％外加劑，所述外加劑為糠醇。
4.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述固化劑為氟硅酸鈉。
5.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述粉料為816耐酸粉料、電廠I級粉煤灰或其組合。
6.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％細骨料，所述粗骨料的粒徑在5-25mm之間，所述細骨料的粒徑在0.16-5.0mm之間。
7.如權利要求6所述的組合物，其特征在于，其中所述粗骨料包括石英石，所述細骨料包括石英砂，所述石英石的平均粒徑為6.0mm，所述石英砂的平均粒徑為1.0mm。
8.一種煙囪，包括鋼排煙筒，所述鋼排煙筒內側設有防腐層，其特征在于，所述防腐層為如權利要求1所述的混凝土。
9.如權利要求1所述的組合物的用途，其特征在于，所述的組合物用于(a)制備脫硫設備、煙道或煙囪的防腐內襯材料；或(b)制備電解槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽或耐酸地坪的防腐內襯材料。
10.一種混合物的用途，所述的混合物由15.0-17.2重量份的膠結料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料構成，其特征在于，所述的混合物用于(a)制備電解槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽或耐酸地坪的防腐內襯材料；或(b)制備脫硫設備、煙道或煙囪的防腐內襯材料。
全文摘要
本發明提供了一種用于制備防腐的耐酸耐熱混凝土的組合物，所述的混凝土包括15.0－17.2重量份的膠結料、20.3－23.0重量份的粉料、58.1－62.3重量份的骨料。本發明的組合物制得的防腐材料耐酸耐熱性能好、強度適宜、使用壽命較長、投資較少。該組合物不僅可用于火力發電廠脫硫系統的設備、煙道、煙囪鋼內筒的防腐，也可用于治金、化工、電鍍等行業的電介槽、酸堿槽、三廢槽、沖洗槽及耐酸地坪等項目。
文檔編號C04B14/06GK1962527SQ20051011030
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優先權日2005年11月11日
發明者文端, 潘炎根, 朱明康 申請人:中國電力工程顧問集團華東電力設計院, 上海維佳斯特種防腐材料有限公司