某油田電廠冷卻塔冬季產生凍害的原因及分析

1.氣候方面

某油田熱電廠位于東北嚴寒地區,冬季漫長且氣候非常寒冷,一般約有5個月(11月～次年3月)的時間最低氣溫在-40～-30℃。

2.施工方面

2.1施工時間

在該地區,由于受氣候影響無冰凍期只有6個月(4月中旬～10月中旬),所以冷卻塔的施工一般分兩年進行。第一年主要是進行塔基、塔筒部分施工;第二年主要是塔芯內部施工,如淋水架構、填料及配水系統的安裝。對于大慶地區來說,氣溫進入攝氏零度的時間來得較早,當第一年塔筒施工快到頂時,一般已是深秋,甚至冬初。施工單位為了完成本年度的施工任務,趕在入冬前結束施工,一般都加快施工進度,故塔頂剛性環的混凝土施工質量就會受到影響,受影響較大的部位(如塔頂剛性環),在惡劣的運行環境下,將首先損壞。

2.2施工質量

a.混凝土的配合比

由于冷卻塔的混凝土澆筑量比較大,需進行多批次攪拌。若某批次的混凝土配合比控制得不好,則此批次的混凝土澆筑出的構件質量就會受到影響。受影響大的部位(如淋水架構柱、塔進風口處等)在惡劣的運行環境下,將首先損壞。

b.混凝土的振搗

混凝土振搗的強度和時間控制的好壞,對澆筑出混凝土的構件質量也會產生影響。若某一部分混凝土振搗控制得不好,就會使混凝土內留有氣泡或使混凝土中的骨料過度下沉而構件表面只有水泥漿。這些振搗不好的混凝土在其內部都存有小氣泡,在表面往往也存在細小的裂縫和小坑,通過這些表層細小的裂縫,水分就會滲透到混凝土內部。當冬季氣溫較低,塔內運行環境惡劣,空氣濕度大,塔內、外溫差變化較大時,侵入到混凝土內部的水分就會結冰膨脹,使表層細小的裂縫缺陷加大。當氣溫高時結冰又融化,外界進一步補充水分,氣溫低時又開始結冰膨脹,頻繁出現凍融現象。這些振搗質量不好部位的混凝土,將會出現表皮疏松、脫落,有的甚至露出骨料和鋼筋,最典型的就是塔頂剛性環。

c.塔筒防水涂料的涂刷

冷卻塔在運行過程中,塔筒內壁經常受著濕熱水蒸汽流的沖刷,對筒壁的混凝土有一定的侵蝕作用,因此對冷卻塔塔筒內壁進行防水防腐的處理,在其表面涂刷防水防腐涂料,抵御水汽對冷卻塔內混凝土構件侵襲,使水不能侵入混凝土內部,是非常重要的。調查發現,這3座塔的塔筒內壁均有多處出現混凝土表皮和防水涂料脫落,其原因主要是涂刷防水涂料時筒壁混凝土表面不清潔和沒有徹底干透造成的。因為這3座塔的塔筒壁都是采用附著式三角架施工方法施工的,筒壁的防水涂料涂刷應當是下層筒壁施工完徹底干燥后再進行涂刷,但在施工過程中,施工單位往往為了搶時間、趕進度,對筒壁混凝土表面的浮漿、毛刺和積灰等清除得不徹底,甚至在筒壁混凝土沒有徹底干燥后就進行筒壁防水涂料的涂刷,這樣就使得涂料與筒壁表面混凝土粘附不牢,且由于筒壁混凝土內的一部分水分沒有蒸發掉,當冬季氣溫較低,塔內、塔外溫差變化較大時,筒壁混凝土內這部分沒有蒸發掉的水,就會在筒壁內形成結冰—凍脹—融化—再結冰—再凍脹—再融化的惡性循環。筒壁長期在這種凍融循環作用下,將會出現表皮疏松、脫落,久而久之破損面會越來越大,會影響到冷卻塔的使用壽命和安全運行。

3.運行維護方面

當冬季到來時,若按設計說明中要求的冷卻塔運行方式運行,是可以防止冷卻塔凍害發生的;但在實際運行時,有些防凍設施并未啟運(如分區配水等),致使塔內部分淋水架構結冰,嚴重時形成了冰柱和冰墻。當冷卻塔產生結冰后,又采用了人工打冰。這是一種既消極又危險的解決方法,加上部分防凍設施損壞,無法正常運行,使之不能達到應有的防凍作用。