烟囱防腐：内蒙古东胜热电厂2×330MW机组工程烟囱防腐

1 概述

内蒙古东胜热电厂2×330MW机组工程位于鄂尔多斯市境内的柴家梁厂址。本期装机容量为2×330MW，电厂规划容量为4×330MW供热发电机组，本期予留扩建条件。本工程同步建设全烟气脱硫装置，烟气脱硫工艺为石灰石——石膏湿法脱硫，按本工程环评要求安装GGH系统，经可研审定本工程拟建一座210m高钢筋混凝土套筒烟囱。初设阶段对安装GGH与不安装GGH对烟囱的影响进行技术经济比选。

近年来，随着国家环保标准的逐步提高和大众环境意识的增强，国内新建火电厂工程都要求进行烟气脱硫处理。在我国，烟气脱硫处理还属于起步阶段，已建成投运且完全按烟气脱硫处理运行的火电厂工程项目不多，因此，烟气脱硫后烟囱腐蚀的调查研究资料较少，运行后实践经验还没有形成。在国家和电力行业烟囱的现行设计标准中，均未对进行脱硫处理的烟囱防腐设计做出具体规定，国内的各电力设计院主要是依据自己的经验和参考资料进行设计。从国内外燃煤电厂烟气脱硫装置运行状况来看，存在着设和不设GGH系统两种情况，是否需设GGH系统应结合工程具体情况，并从技术、经济、环境三方面分析论证后确定。 本文仅从设GGH与不设GGH对烟囱的影响进行技术经济比选。

2 脱硫烟气的特点和腐蚀性

目前，电厂烟囱主要在以下四种工况下运行：

（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。

（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，烟囱内壁有轻微的结露。

（３）排放经湿法脱硫后的烟气，不设GGH系统, 进入烟囱的烟气温度在50℃左右，烟囱内壁有严重的结露，沿筒壁有结露的酸液流淌。

（４）脱硫后，因各种原因停开的FGD，在这种情况下烟气的工况是干湿交替运行。

本工程可能的运行工况为后三种。具有关资料显示，烟气脱硫后酸露点温度有明显下降，当烟气脱硫效率为 90%时酸露点为83.5~90℃, 当烟气脱硫效率为95%时酸露点为70.5~82.1℃。湿法脱硫工艺对烟气中的SO2脱硫效率很高，一般都能达到95%以上，但对造成烟气腐蚀主要成分的SO3脱除效率不高，约20%左右，且湿法脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀物质，是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀。

一般的烟气湿法脱硫处理是采用加设GGH系统（烟气加热系统）来提高脱硫处理后的烟气温度（80℃左右），以减缓烟气冷凝结露产生的腐蚀性液体，此时，烟气对烟囱内部腐蚀将明显减轻。从理论上讲，采用GGH系统能有利于减缓烟气的腐蚀（即提高烟气温度，减少结露），但烟气湿度、水分这些诱发腐蚀的因素依然存在，因此，烟气脱硫后，对烟囱的腐蚀隐患并未消除。 而湿法脱硫处理且不设GGH的烟气温度低（50℃左右）、湿度大，腐蚀烟气处于全结露状态。因而腐蚀性更强，对烟囱的防腐要求更高。

3 湿法脱硫对烟囱防腐材料的要求

湿烟囱内衬材料的可靠性至关重要，如果烟气中腐蚀性液体和颗粒物对烟囱内衬造成损坏，将造成严重后果，因此，对烟囱防腐材料应满足下列要求：

（１）不易脱落，防腐寿命长。由于烟囱的防腐工程费时、费力、维修不方便，防腐材料应使用寿命长，免维护周期长的材料。

（２）耐高温、耐酸性介质腐蚀性能好，可以长期在酸性环境中承受高温烟气的冲击。

（３）热震稳定性好，可抵御温度急冷急热变化所带来的热疲劳。

（４）防水抗渗性能优良，能阻止酸液进一步渗透，保护混凝土基材不受酸液侵袭。

（５）耐磨性能优良，强度高，可经受气流中介质的长期冲刷。

4 烟囱结构材料、防腐材料的选用及特性烟囱防腐

烟气运行压力与烟气的温（湿）度和烟囱的结构型式密切相关，烟气温度低，其上抽力就小，流速就低 ，容易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产生压力。

从目前了解的国外湿法脱硫烟囱资料看，火电厂烟囱基本上都是套筒式或多管式烟囱，对套筒式或多管式烟囱，排烟内筒的材料选择一般有两种：钢内筒和耐酸砖内筒，从材料的抗渗密闭性来看，钢内筒优于砖内筒，但造价较高。

对于工艺设GGH系统，烟囱可采用全负压套筒式钢筋混凝土烟囱，其排烟筒材料采用耐酸砖，用硅酸钾耐酸胶泥砌筑并设封闭层，分段支承于钢筋混凝土外筒上。对于不设GGH系统，从对烟气的抗渗防腐考虑，烟囱内筒易选用耐腐蚀性强、密闭性好、整体性强、自重轻和强度高的钢内筒。因耐酸砖内筒砖缝处抗渗、密闭性和整体性较差，不可避免的存在渗透和腐蚀问题，存在检修和维护甚至内筒更换问题，而这不但导致发电机组停运，而且内筒更换的施工也相当繁琐和复杂。

钢内筒的内壁需考虑耐腐蚀金属面层或玻璃砖贴面层，即钛钢复合板或泡沫玻璃砖。对于我们来说，不设GGH的湿法脱硫烟囱防腐设计是一个新课题，国内没有试验和检测数据，而耐腐蚀材料采用玻璃砖贴面层的目前在国内采用的较少，且工期较长。鉴于目前国外经验，在不设GGH的情况下，内衬采用钛钢复合板是安全可靠的。

关于经济性，通过有关资料显示，取消GGH系统后采用钛复合板的套筒烟囱投资约4000万，较取消前要增加2000多万，采用玻璃砖贴面层的套筒烟囱投资约为3000万，较取消前要增加1000多万。

5 结论及建议

由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换，因此，从长期运行安全角度考虑，对于工艺设GGH系统，烟囱采用全负压套筒式钢筋混凝土烟囱，其排烟筒材料采用耐酸砖，用硅酸钾耐酸胶泥砌筑是合适的。对于不设GGH系统，烟囱内筒采用钛钢复合板这种抗渗防腐和耐久的材料是一种理性的选择，经济比较也是合理的。