造粒塔内壁防腐技术方案的选择
张凤魁
（鲁化好阳光生态肥业有限公司，山东 滕州277527）
［摘 要］简介尿素造粒塔的结构特点、腐蚀机理及相关防腐设计、施工技术标准，着重对环氧树脂玻璃钢、乙烯基酯树脂涂料、聚脲喷涂3种造粒塔防腐方案，从技术、投资、工期等方面进行对比分析，提出优化选择方案。
［关键词］造粒塔；防腐方案；聚脲喷涂；环氧树脂玻璃钢；乙烯基酯树脂涂料
［中图分类号］TQ 441.41 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）03-0036-04
1 造粒塔的结构特点
造粒塔是尿素及高塔复合肥生产中的一个重要装置，现在较大型的造粒塔，其直径多在18～24 m，塔高多在90～100 m，最高可达120 m。一般采用自然通风，就其构造来讲是一座构筑物，但就其功能来说，又是1台十分重要的非金属化工设备，且在生产中具有不可替代性。
造粒塔主要由喷淋层、筒体、刮料层3部分构成。喷淋层位于塔的顶部，用于安置造粒设备（高塔复合肥装置还安装物料混合设备）；筒体是一个圆筒形钢筋混凝土结构，设有下部进风和顶部排风通道，作为喷淋液滴的冷却空间；下部刮料层为锥形物料收集口，一般为混凝土结构或钢结构。
造粒塔现普遍采用滑模施工，现浇过程中均加入水泥外加剂，因此整体结构密实，抗渗等级大为提高。
2 造粒塔的腐蚀机理
尿素对砼的腐蚀是一个物理过程:尿素极易溶于水，潮解或冲塔时溶解的尿素以很强的渗透性渗到砼表层,冷却后形成结晶，尿素结晶后其体积可达尿液体积的1.67～1.93倍，在砼表层孔隙中形成很大的膨胀力，随着尿素溶解—渗入—干燥结晶（膨胀）过程的反复进行,渗入砼的尿素越来越多，结晶所形成的膨胀力越来越大，当这个力超过了砼的强度极限时，砼表层就会产生裂纹、疏松、剥落等破坏现象。随着时间的推移，砼会被逐层剥落。当砼腐蚀到一定深度时，尿素会渗到钢筋处，对钢筋造成腐蚀，其结果是双重破坏作用，一是腐蚀产生的铁的氧化物的膨胀作用加速砼的剥落;二是钢筋因腐蚀变细，强度大大降低。至此,腐蚀已对造粒塔的安全生产构成严重威胁。
尿素颗粒是由熔融尿液经过造粒塔塔顶喷头喷射而形成的，尿素造粒喷头出液温度一般为140 ℃左右，在塔顶存在高温潮湿气雾的扩散、渗透；在尿素颗粒下降冷却的过程中，塔内基本形成气、液、固三相，对塔内壁产生腐蚀影响——当生产出现不正常情况时，高温尿液还会直接喷射到塔壁上。另外，平时洗塔（塔底清理）或大修期间，用热水清洗塔壁也是造成塔内壁腐蚀的最直接而重要的原因［1］。
此外，混凝土内部的碱集料反应，也会造成造粒塔的腐蚀。碱集料反应又称“混凝土癌症”，是混凝土工程必须注意的一个问题。水泥石中的强碱(K2O和Na2O) 与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成一层致密的碱——硅酸盐凝胶，此凝胶体遇水后会产生膨胀，使骨料与水泥石之间的界面胀破，导致混凝土整体破坏。除碱集料反应外，高温下骨料中的活性碳酸盐易受热分解，这也是塔壁混凝土内部破坏的一种形式［2］。
3 相关防腐工程标准要求
（1）GB 50046—2008《工业建筑物防腐蚀设计规范》的腐蚀等级分类中，对气态氨和固态尿素的腐蚀等级划归为弱腐蚀，对液体尿素、固态硝酸铵、固态氯化铵的腐蚀等级划归为中度腐蚀，对液态硝酸铵的腐蚀等级划归为强腐蚀。由此可以看出，对复合肥造粒塔的耐腐蚀要求更高一些。在实际设计和施工过程中，应按照强腐蚀等级进行考虑，对混凝土强度、裂缝控制等级及最大裂缝宽度允许值、混凝土保护层最小厚度等指标，以及基础和垫层、基础梁、混凝土结构表面及外露件的防护措施等提出严格要求。
（2）HG/T 20672—2005《尿素造粒塔设计规定》强调：造粒塔的防腐，主要通过施工过程中提高密实混凝土的质量来实现，要求造粒塔在滑模施工过程中，混凝土中要添加一定量的减水剂，出模后喷涂养护剂，密实混凝土的抗渗等级不低于08 MPa；而塔内壁各种涂料防腐面只宜作为其补救（补充）措施。涂料层要求选择聚氨酯、高氯化聚乙烯涂料、聚乙烯含氟涂料、氯磺化聚乙烯或造粒塔专用涂料等，要求其厚度不小于150 μm。当密实混凝土造粒塔的质量难以保证时，在涂层中可贴1～2层玻璃布或采用环氧玻璃钢面层［4］。
（3）GB 50212—2002《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》中第3部分“基层处理及要求”中，除对混凝土施工提出基本的要求外，特别对找平构造作了限制，防止防腐蚀层产生的应力与水泥皮的强度不服而脱层；第6部分“树脂类防腐蚀工程”中在原规范第三款基础上增加了“树脂玻璃鳞片胶泥制作的整体面层”内容，推荐尿素造粒塔防腐基体树脂为乙烯基酯树脂、环氧树脂和不饱和聚酯树脂，并对原材料和制成品的质量、树脂类材料的配制、树脂玻璃钢的施工工艺以及养护和质量检查方面提出了具体的要求。
4 防腐方案及其对比
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期