防腐的耐酸耐热混凝土及其应用的制作方法

专利名称：防腐的耐酸耐热混凝土及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防腐材料及其制备方法和应用，具体地涉及防腐的耐酸耐热混凝土及其制备方法和应用。
背景技术：
在工业领域中，例如脱硫设备、烟道或烟囱内、以及电解槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽或耐酸地坪，都需要采用防腐衬垫材料。
例如在能源工业领域，采用钢排烟筒的工程中，在钢排烟筒内侧设置防腐层，可有效防止烟气对钢筒的腐蚀。在钢排烟筒内侧设置的防腐层类型主要有C-276镍基耐腐蚀合金板、钛板、发泡耐酸玻璃砖、耐腐蚀鳞片胶泥、耐酸涂料、耐酸耐热轻质隔热浇注料等。
C-276镍基耐腐蚀合金板是一种含钨的镍-铬-钼合金，其硅、碳的含量极低，在氧化和还原状态下，对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性，出色的耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀性能。C-276合金在10％硫酸沸腾试验溶液中的腐蚀速率为0.35mm/y，而钛板在99℃的20％H2SO4试验溶液中腐蚀速率＞61.8mm/y。由于C-276轧制复合板价格较贵，每吨需10万元，国内尚无应用于烟囱钢内筒的实例，在发达国家应用较多。
根据钛板材料的耐腐特性，一般认为，钛板合金内衬是不带再加热装置(GGH)海水脱硫系统最好的烟气耐腐材料。有关资料显示，硫酸在沸腾情况下，即使是浓度仅0.5％的硫酸也对钛板产生强烈的腐蚀，从温度和硫酸这两个参数来看，温度对钛板的腐蚀影响更为严重。对工程已设有再加热装置(GGH)石灰-石膏法湿法脱硫系统的情况，是不适宜采用钛板方案的。
发泡耐酸玻璃砖由美国宾高德公司开发，作为耐腐蚀材料用于脱硫电厂烟囱。发泡耐酸玻璃砖具有耐腐蚀和保温的双重性能，使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。发泡耐酸玻璃砖由专用的粘合材料直接粘贴于钢排烟内筒内侧内表面，并且由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝，阻断了烟气对烟囱内筒结构的腐蚀。发泡耐酸玻璃砖由于价格较高(每平方米约2千元)，用于烟囱的实例在国外较多，国内较少。目前国内已有部分建材厂也开始生产发泡耐酸玻璃砖及粘合材料，价格为进口材料的一半。但其质量与进口材料差距较大。
耐腐蚀鳞片胶泥具有抗渗性好、施工难度小、易修补、物理失效少和造价适中等的优点。因此，鳞片胶泥在电力、冶金和化工等行业中广泛使用，尤其是电力系统中的烟气脱硫系统装置。但是，此材料易产生鼓泡、分层、剥离和开裂等情况，目前尚无在电厂烟囱中使用的实例。某电厂原准备在烟囱钢内筒中使用，后因在钢水平烟道内试用不理想，在运行不到一年时经检查，发现剥落超过30％。
耐酸涂料的主要品种有MC型、OM型防腐耐热涂料，以及如美国“大年纽科”制造厂生产的Durashieds等用于烟囱的防腐涂料。涂料价格低廉、施工和维修均很方便，缺点是涂层相对较薄，易破损，使用寿命较短。某电厂筹建处曾将进口的Durashieds涂料样片浸在40％硫酸溶液中，不到一个星期就出现发泡等腐蚀现象。因此在工程中不宜采用涂料类产品。
耐酸耐热轻质隔热浇注料是由黑龙江省电力勘察设计院和鹤岗市富鑫不定型浇注材料有限公司合作研究开发的新烟囱防腐内衬材料，该材料耐腐蚀、隔热性能均达到设计要求。但是，这种材料仅用于老式结构的单筒式钢筋混凝土烟囱，代替砖砌内衬作为防腐材料，未解决确保承重结构的维护和安全问题，一般工程不适用。
上述几种烟囱内衬防腐材料的不足之处在于有的价格昂贵，不适合工程的具体情况；有的虽然初期投资较少，但使用寿命较短，维修工作量大。因此，本领域迫切需要开发耐酸耐热性能好、强度适宜、使用寿命较长、投资较少的防腐材料，可作为烟囱内衬防腐材料使用。

发明内容
本发明的目的在于获得一种耐酸耐热性能好、强度适宜、使用寿命较长、投资较少的防腐材料，可作为烟囱内衬等防腐材料。
在本发明的第一方面，提供了一种用于制备防腐的耐酸耐热混凝土的组合物，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述胶结料包括水玻璃材料和固化剂，其中所述水玻璃材料的模数为2.4-3.0，且密度为1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.14-0.17。
本发明的一个优选例中，所述水玻璃材料为钠水玻璃材料。
本发明的优选例中，所述混凝土还包括水玻璃材料用量的3-5wt％外加剂，所述外加剂为糠醇。
本发明的优选例中，组合物中的所述固化剂为氟硅酸钠。
本发明的优选例中，组合物中的所述粉料为816耐酸粉料、电厂I级粉煤灰或其组合。
本发明的优选例中，组合物中的所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％细骨料，所述粗骨料的粒径在5-25mm之间，所述细骨料的粒径在0.16-5.0mm之间。较佳地，其中所述粗骨料包括石英石，所述细骨料包括石英砂，所述石英石的平均粒径为6.0mm，所述石英砂的平均粒径为1.0mm。
本发明的另一个方面提供一种烟囱，包括钢排烟筒，所述钢排烟筒内侧设有防腐层，所述防腐层为一种用于制备防腐的耐酸耐热混凝土的组合物，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述胶结料包括水玻璃材料和固化剂，其中所述水玻璃材料的模数为2.4-3.0，且密度为1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.14-0.17。
本发明的另一个方面提供一种组合物的用途，所述的组合物用于(a)制备脱硫设备、烟道或烟囱的防腐内衬材料；或(b)制备电解槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽或耐酸地坪的防腐内衬材料。
本发明的另一个方面提供一种混合物的用途，所述的混合物由15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料构成，所述的混合物用于(a)制备电解槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽或耐酸地坪的防腐内衬材料；或(b)制备脱硫设备、烟道或烟囱的防腐内衬材料。
具体实施例方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得了酸耐热性能好、强度适宜、使用寿命较长、投资较少的防腐的耐酸耐热混凝土，可并意外地发现其作为内衬防腐材料时防腐特别优异，故特别适合作为烟囱等设备的防腐内衬材料。在此基础上完成了本发明。原材料中选择合适的钠水玻璃材料是最重要的环节，而钠水玻璃材料的模数和密度是主要的因素，而原料的配合比是配制本发明的耐酸耐热混凝土的关键。
胶结料本发明的组合物中胶结料的用量在15.0-17.2重量份之间。
本发明的胶结料包括模数为2.4-3.0、密度为1.38-1.42×103kg/m3的水玻璃材料和固化剂，所述水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.14-0.17。模数是指水玻璃材料中二氧化硅与氧化钠或氧化钾的分子数之比。
水玻璃材料是无机质的化学反应型胶凝材料，主要反应生成物是硅酸凝胶，其结构组成为硅氧键，这类材料具有优良的耐酸耐热性能。并具有资源广泛、使用方便和价格便宜的特点。
水玻璃材料可以选用市售的钾水玻璃材料或钠水玻璃材料。较佳地，选用钠水玻璃材料。钠水玻璃材料的优点在于，生产量大，价格低廉，而且浇灌的混凝土终凝时间较短，适合工程中使用。此外，也可以采用耐酸耐热性能较好的钾水玻璃材料。
水玻璃材料的模数在2.4-3.0；优选2.6-2.9。水玻璃材料的密度在1.38-1.42×103kg/m3之间。
本发明的耐酸耐热混凝土优选密度较高的钠水玻璃材料，其配制的混凝土孔隙率低、机械强度高、抗渗透性好。当钠水玻璃材料模数较低时，应选择较高密度的钠水玻璃材料；当钠水玻璃材料模数较高时，可选择较低密度的钠水玻璃材料。
例如，钠水玻璃材料的模数一般选择在2.4-3.0，当施工温度较低时，宜采用模数较高的钠水玻璃材料，当施工温度较高时，宜采用模数较低的钠水玻璃材料。
更佳地，可以加入外加剂提高混凝土的密实度。加入的外加剂包括本领域常规的外加剂，如NNO、多羟醚化三聚氰铵、糠醇等。较佳地，采用糠醇作为主要外加剂。例如，普通钠水玻璃混凝土的孔隙大、抗渗性差、不耐结晶盐的腐蚀，因而也不适合用于耐久性要求高的工程中。只有提高钠水玻璃混凝土的密实度，才能提高其抗渗性能，降低结晶盐的腐蚀，增加使用寿命。掺加糠醇后的混凝土密实度大大提高，使其具有良好的耐酸稳定性。糠醇在酸液作用下，能进一步形成不溶不熔的体形结构，具有遏制酸液渗透的能力。因此这种混凝土对结晶盐腐蚀有较好的耐蚀能力。有资料表明普通水玻璃配筋混凝土半浸在20％H2SO4中，3个月便出现裂缝，其外露的表面出现硫酸盐结晶，疏松而崩裂；而密实的水玻璃配筋混凝土在同样条件下，浸泡14年既未出现顺筋裂缝，也没有结晶破坏的丝毫迹象，这就保证了配筋密实型水玻璃混凝土在酸性介质中使用的可靠性。
外加剂的用量为钠水玻璃材料用量的3-5wt％。
与胶结料同时使用的固化剂是氟硅酸钠。氟硅酸钠是应用较广、效果较好的固化剂，其分子式为Na2SiF6，外观为白色结晶粉末、有微毒。钠水玻璃混凝土的固化过程实际上是硅酸钠与氟硅酸钠的化学反应过程，化学反应式如下2Na2O·nSiO2+Na2SiF6+2(n+1)H2O→6NaF+(2n+1)Si(OH)4反应过程中生成大量的硅酸凝胶(Si(OH)4)，这种具有胶体性质的硅酸凝胶将耐酸粉料、骨料粘结成一个整体，并逐渐脱水缩合形成具有硅氧键的体型结构，导致混凝土的固化。
水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.14-0.17。较佳地，水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.15-0.16。
粉料本发明的组合物中粉料的用量在20.3-23.0重量份之间，优选21.0-22.2重量份。
混凝土的粉料可以选用本领域常用的粉料铸石粉、石英石粉、816粉等。优选816耐酸粉料、电厂生产的I级粉煤灰或其组合。根据试用效果，816耐酸粉料和电厂生产的I级粉煤灰具有良好的耐酸耐热性能，是组成耐酸耐热混凝土的优选粉料。
816耐酸粉料(例如，可购自上海维佳斯特种防腐材料有限公司)是由原生矿料经1200℃～1300℃高温煅烧，磨细而成。原生矿料系流纹斑岩，主要成份是石英，周围是微细鳞片状的云母基层，经高温煅烧后，流纹斑岩除原有石英外，其云母类的矿物已转变成为玻璃质，形成了新的结构较为致密的微粒状石英。
粉煤灰选自电厂锅炉燃烧后产生的I级粉煤灰，其主要成份有玻璃微珠。玻璃微珠具有良好的耐酸性能，外形圆整光滑，粒度很小，平均粒径为11.57μm。在混凝土中能起到滚珠润滑和填充空隙作用，从而改善混凝土的颗粒级配，增加流动性和密实度，提高混凝土的抗渗性能。
骨料本发明的组合物中的骨料的用量在58.1-62.3重量份之间。
本发明的骨料包括粗骨料和细骨料。所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％细骨料。
粗骨料的粒径在5-25mm之间，较佳地，在5-10mm之间。细骨料的粒径在0.16-5.0mm之间，较佳地，在1.0-2.0mm之间。本领域常用的粗骨料包括石英石、花岗石、安山石等。本领域常用的细骨料，包括石英砂、天然河砂等。
在本发明的优选例中，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％，含泥量为0。细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％，含泥量为0。
较佳地，本发明将石英石和石英砂分别作为耐酸耐热混凝土的粗、细骨料。
原材料的配合比本发明的混凝土包括15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0％重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料。较佳地，所述胶结料包括钠水玻璃材料和占钠水玻璃材料重量3-5wt％的外加剂。所述骨料中包括57.0-60.0％粗骨料和40.0-43.0％细骨料。
例如，当温度20℃、湿度≤70％，通风条件、施工机具良好时，本发明的耐酸耐热混凝土的质量配合比如下模数为2.4-2.8；密度为1.38-1.40×103kg/m3的钠水玻璃材料0.588氟硅酸钠 0.092816耐酸粉料 0.726糠醇(购自无锡市先达化工纺织有限公司) 0.088I级粉煤灰0.182石英砂(粒径1.0-1.6mm)1.057石英石(粒径5.0-10.0mm) 1.467本发明的耐酸耐热混凝土的配合比与施工时的环境、温度、湿度、机具等状况有关，施工时按实际情况需作适当调整。
混凝土的施工工序钢筒内壁除锈→埋件焊接→涂刷环氧涂料→撒石英砂→绑扎钢筋→模板支设→混凝土浇灌→养护→酸洗。
以下结合具体实施例，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。比例和百分比基于重量，除非特别说明。
实施例1混凝土组合物的制备当温度20℃、湿度≤70％，通风条件、施工机具良好时，本发明的耐酸耐热混凝土的质量配合比如下模数为2.4-2.8；密度为1.38-1.40×103kg/m3的钠水玻璃材料0.588氟硅酸钠 0.092816耐酸粉料 0.726糠醇(购自无锡市先达化工纺织有限公司) 0.088I级粉煤灰 0.182石英砂1.057石英石1.467经搅拌后，按要求灌注，得到耐酸耐热混凝土。
实施例2衬有防腐的耐酸耐热混凝土的烟囱的制造烟气脱硫后设备、烟道、烟囱等的施工有所差异，其中烟囱的施工较复杂，现以高240米钢内筒为例说明本发明的耐酸耐热混凝土的施工方法。
耐酸耐热混凝土的施工主要工序如下钢筒内壁除锈→埋件焊接→涂刷环氧涂料→撒石英砂→绑扎钢筋→模板支设→混凝土浇灌→养护→酸洗。
为完成这些施工内容，必需先搭设筒顶起吊钢架、安装能上能下移动的施工平台和运送施工人员及施工材料的吊笼与井架。
主要施工过程如下1、施工准备施工平台、吊笼、起吊钢框架、钢模板及支架的制作2、起吊设施安装底部卷扬机、顶部钢框架、施工平台和吊笼安装3、锚筋焊接、筒壁除锈、刷涂料、撒沙子、扎钢筋网4、钢内筒内壁支模、浇灌混凝土循环施工直到钢筒顶部5、钢内筒内壁混凝土表面进行酸处理6、拆除施工平台、吊笼、顶部钢框架、底部卷扬机等设施，在烟囱外侧安装起吊井架及楼梯，同时由钢筒施工单位安装钢漏斗钢漏斗内焊锚筋、除锈、刷涂料、扎钢筋网、支模板、浇灌混凝土、拆模板、酸处理等，7、拆除起吊井架及楼梯。
钢内筒内壁防腐施工技术方案如下在烟囱底部按装两台卷扬机，一台卷扬能力为5000kg，带动施工平台，钢丝绳直径为24mm；另一台卷扬能为3000kg，带动吊笼，钢丝绳直径为16mm。施工平台用于钢内筒内壁防腐施工，吊笼用于施工材料和人员的上下。卷扬机采用电动单筒型，每台卷扬机由1根钢丝绳通过滑轮与施工平台或吊笼相连。在施工平台四周(间隔90°)同时用四根直径为13mm的钢丝绳固定在顶部钢结构框架和底部的地锚上，防止施工平台的摆动。并在钢丝绳上各安装一只爬升机，与卷扬机同时控制升降，确保施工人员安全和平台平稳。这四根钢丝绳同时作为施工平台的保险钢丝绳。
施工平台施工平台用于焊接、除锈、刷涂料、扎钢筋、安装模板、灌注混凝土等工作。施工平台为环形布置，外半径2700mm，内半径1150mm，平台宽度1550mm。施工平台板搁置于8号槽钢上，8号槽钢通过8根吊杆组成4个门形吊架用钢丝绳和滑轮及卷扬机相连，由卷扬机控制施工平台的上下移动。施工平台侧面设置1100mm高的防护围栏，局部卸料与人员进出处设置活动栏杆。
施工平台下部可设置辅助平台，辅助平台用于装拆模板。辅助平台的设置有利于加快施工进度，但增加施工平台的重量和施工的复杂性，经多方面研究，认为本项目施工中可不采用辅助平台的施工方案，仅利用施工平台的上下移动，完成浇灌耐酸耐热混凝土的施工。
吊笼在施工平台的中部安装吊笼，吊笼直径1900mm，高度2500mm，内设0.2立方米混凝土料箱一只。施工人员和施工所需的材料、工具由吊笼垂直运输到施工平台上，吊笼通过顶部的钢丝绳和滑轮及卷扬机相连，由卷扬机控制吊笼的上下移动。吊笼四周均设置1100mm高的防护围栏，局部装卸料与人员进出处设置活动栏杆。吊笼上升的最高位置是与施工平台相平，由限位开关控制。
烟囱顶部起吊用钢结构框架的安装由施工人员利用滑轮从烟囱钢平台楼梯把d13的钢丝绳搬至226m烟囱顶部平台。
将滑轮固定在229m钢筋混凝土外筒顶部外侧，用d13钢丝绳与地面卷扬机连接，将烟囱顶部起重用的把杆钢管、钢丝绳等材料吊到226m平台。
在烟囱顶部226m平台上，利用钢内筒直爬梯固定起重把杆(起重量为500kg，钢丝绳直径为13mm)将烟囱顶部钢结构框架杆件、电焊机等施工工具分别吊至顶部平台上。
在226m平台上，安装起吊用钢结构框架，框架柱采用I25a，顶部横梁采用I36a、其余梁采用125a。各平面内均设置钢支撑，保证结构的稳定性。
内衬耐酸耐热混凝土施工钢内筒内衬耐酸耐热混凝土采用钢模板，模板高度1000mm，宽度400mm。每块模板由d121x4环形钢管支撑，模板与钢管之间通过螺栓进行调节间距。浇灌一、二、三、四模时各用两根环形钢管支撑，当浇第五模之前，拆除第一模的模板和环形钢管，移至第四模的位置安装。每层混凝土的浇灌高度为200mm，如此反复循环，分层连续浇灌，直至完成。
浇灌混凝土的步骤为1、搅拌完毕、装料 8分钟2、吊笼提升 20分钟3、卸料 8分钟
4、吊笼下降 20分钟5、入模、振捣 20分钟6、安装模板 60分钟注1)卷扬机吊笼的升降速度按12m/分钟计算2)耐酸耐热混凝土的初凝时间为2小时3)混凝土浇灌每层高度200mm，体积0.19m3，约500kg自搅拌装料至卸料完，吊笼重新开始装料，共需56分钟；浇灌完毕、安装模板共需88分钟。按此计算均小于混凝土的初凝时间2小时。浇灌1000mm高度混凝土需时间5小时12分钟，浇灌三块模板时间超过12小时。
施工缝的处理钢内筒内衬混凝土采用分层连续浇灌施工，分层浇灌时上部一层在下部初凝之前完成。如有意外情况超过初凝时间，则应在下一层混凝土凝固之后按施工缝的方法处理。即在混凝土初凝后即凿毛，在第二次浇灌之前将该面清理干净，薄涂一层钠水玻璃胶泥，稍干后再继续浇灌。
钢内筒顶部3米范围内的混凝土由于起吊支架高度的原因，改为由在施工平台上搭建小平台，利用滑轮和人力将混凝土提升到小平台上，再进行立模和浇灌混凝土。
钢内筒防腐内衬的施工需与钢筒施工安装单位密切配合，施工中要求钢内筒下部钢漏斗部分需待上部筒壁内衬施工完成、施工平台和吊笼拆除后才能安装。钢漏斗内衬施工时，将在烟道口外搭设起吊井架，垂直运输混凝土。漏斗内采用木模浇灌混凝土。
吊笼、施工平台、起吊钢框架的拆除按“如何装上去，如何拆下来”的原则进行。吊笼和施工平台下降至烟囱底部拆除，起吊钢框架的拆除人员必须系好安全绳，把杆件割小后，在钢筋混凝土烟囱外部用把杆从上而下吊到地面。
实施例3性能测试按DL/T901--2004《火力发电厂烟囱(烟道)内衬防腐材料》中所述的方法，测试耐酸耐热混凝土的体积密度、初凝和终凝时间、抗压强度、耐酸性、耐热性、耐水性和抗渗性能。
对上述性能的测试，最主要的耐酸性，测试过程简述如下耐酸性的测定从试样浸酸后外观变化(浸酸安定性)和强度变化比值两个方面进行。
将同批制备的试样分为三组，每组三块。记录每组各块外观状态。
a)外观变化(浸酸安定性)。将试样分为三组，第一组作对比基准，第二组全浸酸，第三组半浸酸。将第二组试样放入常温下40％H2SO4溶液中浸泡30天。将第三组试样在酸中浸泡三天，取出置于空气中三天，再浸泡------交替进行。试验完成后，观察并记录试样外观的腐蚀、剥落、裂纹、膨胀及局部鼓泡等情况。
b)强度变化比值。将试样从酸液中取出，再用清水冲洗数次，擦干，并经110℃±5℃24小时烘干，冷却到常温后，按YB/T5201测试样的抗压强度，然后计算与第一组的强度变化比值。
技术要求和试验结果对照见下表1。
表1技术要求和试验结果对照


表中fo--试样经110℃烘干后的常温抗压强度fs--试样浸酸后的常温抗压强度fr--试样加热后的常温抗压强度fsh--试样浸水后的常温抗压强度讨论我国是一个以燃煤为主要能源结构的国家，燃煤烟气中的粉尘、氧化物、硫化物、氯氧化物等是大气的主要污染源。其中二氧化硫造成了酸雨等污染情况。因此，对二氧化硫的防治是势在必行。目前，国内外燃煤火电厂中烟气脱硫，是控制二氧化硫排放的主要措施。其中湿法石灰石洗涤法是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺，国家电力公司已将湿法石灰石脱硫工艺确定为火电厂脱硫的主导工艺。但是我国的烟气脱硫处理技术尚处于起步阶段，对脱硫后烟囱的防腐措施没有统一的规定，各设计单位对此认识差距较大，烟囱的防腐措施也是多种多样，缺乏实际使用经验。
湿法脱硫工艺主要流程是，锅炉的烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫系统。在烟气进入脱硫吸收塔之前经增压风机升压，然后通过烟气一烟气加热器(GGH)，将烟气的热量传输给吸收塔出口的烟气，使吸收塔入口烟气温度降低，有利于吸收塔安全运行，同时吸收塔出口的清洁烟气则由GGH加热升温，烟气温度升高，有利于烟气扩散排放。经过GGH加热器加热后烟气温度一般在80℃左右，可使烟囱出口处达到更好的扩散条件和避免烟气形成白雾。GGH之前设的增压风机，用以克服脱硫系统的阻力，加热后的清洁烟气靠增压风机的压送排入烟囱。
烟气经过脱硫后，虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少，但是，洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好。由于经湿法脱硫，烟气湿度增加、温度降低，烟气极易在烟囱的内壁结露，烟气中残余的三氧化硫溶解后，形成腐蚀性很强的稀硫酸液。通过对运行中脱硫烟囱的情况调查发现，脱硫烟囱内的烟气有以下特点1)烟气中水份含量高，烟气湿度很大；2)烟气温度低，脱硫后的烟气温度一般在40～50℃之间，经GGH加温器升温后一般在80℃左右；3)烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低；4)烟气中的酸液的浓度低，渗透性较强，对烟囱结构有很强的腐蚀性；5)烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸，它的化合温度约为60℃，低于氯酸露点温度时，就会产生严重的腐蚀。
在锅炉启动过程或脱硫装置因故障而解列时，烟气可不进入脱硫装置，而通过旁路烟道进入烟囱排向大气。由于脱硫烟囱内烟气的上述特点，在烟囱设计时应注意如下影响1)烟气湿度大，含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性。
2)低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。
3)酸液的温度在40-80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40-80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。
由此可知，排放脱硫烟气的烟囱比排放普通未脱硫烟气的烟囱对防腐蚀设计要求要高得多。故在设计脱硫烟囱时，烟囱内壁的防腐蚀措施应进一步加强。
此外，由于在烟囱运行时，烟气有可能不进入脱硫装置，而通过旁路烟道进入烟囱。此时，烟气温度较高，一般在130℃左右，故设计烟囱时，还必须考虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。
目前，电厂烟囱主要在以下三种工况下运行1)排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在130℃左右。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁的腐蚀情况相当轻微。
2)排放经湿法脱硫后的烟气，并且烟气经GGH系统加热，进入烟囱的烟气温度在80℃左右，烟囱内壁有轻微结露，导致排烟内筒内侧积灰。根据排放烟气成分等条件的不同，结露状况将有所变化。
3)排放经湿法脱硫后的烟气，进入烟囱的烟气温度在40℃左右，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露的酸液流淌。
此外，烟囱设计时还应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度，一般该温度在300℃左右。
因此钢内筒内衬材料的选择必须考虑以下四个方面的因素1)技术可行性，需满是复杂化学环境下的防腐要求；2)经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低；3)施工条件好，质量控制方便，施工周期短；4)运行维护费用低，方便检修。
本发明的耐酸耐热混凝土是针对火力发电厂在烟气脱硫后，由于烟气温度降低，对脱硫设备、烟道、烟囱产生较强腐蚀的工况，需在防腐内衬材料方面，选择一种耐烟气腐蚀性能好、投资又较低的防腐内衬材料而研制的。耐腐性能好、价格较低、施工方便的优点，是用于脱硫设备、烟道、烟囱防腐方面比较合适的一种防腐内衬材料。
本发明的耐酸耐热混凝土是密实型钠水玻璃类防腐材料，密实型水玻璃类材料具有极优良的耐酸性能，有资料表明它对酸的耐蚀能力表现在试件经浸泡后，强度不是下降而是上升，并且随浸酸时间的延长，强度呈增长的趋势。同时还具有很高的耐热性，使用温度可达300℃。而且本发明的耐酸耐热混凝土建筑成本较低，仅为钛板内衬的六分之一；进口玻璃砖的四分之一；国产玻璃砖的二分之一。
本发明的耐酸耐热混凝土与其它防腐内衬材料的比较如下表2表2本发明的耐酸耐热混凝土与其它防腐内衬材料的比较


此外，本发明的混凝土按不同的材料配比经过反复多次试验，在获得初步结果并符合电力行业标准《火力发电厂烟囱(烟道)内衬防腐材料》(DL/901--2004)的技术要求后，委托有资质的试验部门国电电力建设研究所按一定的配合比进行试验，其试验结果完全符合电力行业标准的技术要求。
综上所述，本发明的耐酸耐热混凝土是用于钢内筒防腐方面效果显著的一种防腐内衬材料。该材料不仅可用于火力发电厂脱硫系统的设备、烟道、烟囱钢内筒的防腐，也可用于治金、化工、电镀等行业的电介槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽及耐酸地坪等项目。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种用于制备防腐的耐酸耐热混凝土的组合物，其特征在于，所述的混凝土包括15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料，所述胶结料包括水玻璃材料和固化剂，其中所述水玻璃材料的模数为2.4-3.0，且密度为1.38-1.42×103kg/m3，所述水玻璃材料、固化剂的重量份数比为1∶0.14-0.17。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述水玻璃材料为钠水玻璃材料。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述混凝土还包括水玻璃材料用量的3-5wt％外加剂，所述外加剂为糠醇。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述固化剂为氟硅酸钠。
5.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述粉料为816耐酸粉料、电厂I级粉煤灰或其组合。
6.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述骨料中包括57.0-60.0wt％粗骨料和40.0-43.0wt％细骨料，所述粗骨料的粒径在5-25mm之间，所述细骨料的粒径在0.16-5.0mm之间。
7.如权利要求6所述的组合物，其特征在于，其中所述粗骨料包括石英石，所述细骨料包括石英砂，所述石英石的平均粒径为6.0mm，所述石英砂的平均粒径为1.0mm。
8.一种烟囱，包括钢排烟筒，所述钢排烟筒内侧设有防腐层，其特征在于，所述防腐层为如权利要求1所述的混凝土。
9.如权利要求1所述的组合物的用途，其特征在于，所述的组合物用于(a)制备脱硫设备、烟道或烟囱的防腐内衬材料；或(b)制备电解槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽或耐酸地坪的防腐内衬材料。
10.一种混合物的用途，所述的混合物由15.0-17.2重量份的胶结料、20.3-23.0重量份的粉料、58.1-62.3重量份的骨料构成，其特征在于，所述的混合物用于(a)制备电解槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽或耐酸地坪的防腐内衬材料；或(b)制备脱硫设备、烟道或烟囱的防腐内衬材料。
全文摘要
本发明提供了一种用于制备防腐的耐酸耐热混凝土的组合物，所述的混凝土包括15.0－17.2重量份的胶结料、20.3－23.0重量份的粉料、58.1－62.3重量份的骨料。本发明的组合物制得的防腐材料耐酸耐热性能好、强度适宜、使用寿命较长、投资较少。该组合物不仅可用于火力发电厂脱硫系统的设备、烟道、烟囱钢内筒的防腐，也可用于治金、化工、电镀等行业的电介槽、酸碱槽、三废槽、冲洗槽及耐酸地坪等项目。
文档编号C04B14/06GK1962527SQ20051011030
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者文端, 潘炎根, 朱明康 申请人:中国电力工程顾问集团华东电力设计院, 上海维佳斯特种防腐材料有限公司