湿法烟气脱硫机组烟囱防腐措施_

摘要:介绍了脱硫烟气对烟自的影响;探讨了脱硫后烟囱的选型原则，提出了脱硫后钢烟自的防腐措施，并对内衬的选型提出了建议。
关健词:湿法脱硫;湿烟囱;防腐
近年来湿法烟气脱硫工艺在火电厂得到了广泛应用，由于脱硫后烟气的温度较低，只有40一80℃，烟囱内壁呈微湿状态或淋水状态。为此选择一个适合此运行工况的烟囱，对于电厂的安全、经济运行至关重要。
脱硫对烟囱的影响
烟气经过脱硫后，虽然二氧化硫含量大大减少，但是，洗涤方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好，一般以50%计[lj。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。脱硫烟囱内的烟气具有很强的腐蚀性，具有如下特点:
a-烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度，在20℃和1个标准大气压下，氟化氢、氯元素和氯化氢的质量分数超过0.025%、0.1%和0.1%时，腐蚀等级(化学荷载)为高级。
b.烟气凝结液中酸的含量较低，渗透性较强，对烟囱结构有很强的腐蚀性。
c.烟气中的氯离子遇到水蒸汽形成氯酸，其化合温度约60℃，当低于氯酸露点温度时，会产生严重的腐蚀，即使是氯化物很少也会造成严重腐蚀。
d.烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低，一般为65℃，稍高于水的露点，而脱硫后的烟气温度一般在40一50℃，湿度很大并处于饱和状态，该温度低于烟气结露温度。烟气容易冷凝结露，并在潮湿环境下产生腐蚀性的液滴。常规湿法烟气脱硫系统多采用加设烟气加热系统(GGH)来提高脱硫处理后排放的烟气温度(约80℃以上)，以减缓烟气冷凝结露产生的腐蚀性水液液体。从理论上讲，采用烟气加热系统(GGH)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。已脱硫后，烟气温度低，上抽力小，流速低，容易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产生压力，局部会出现正压区，这时易对排烟筒壁产生渗透压力，加快腐蚀进程。
f.酸液的温度在4。一80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40一80℃时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3一8倍。
g.国内电厂脱硫装置一般均设置旁路，如果旁路有未处理过的原烟气与处理后的净烟气混合，原烟气吸收净烟气中夹带的大量水分，生成硫酸和亚硫酸，使腐蚀加重。
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更严格。
2脱硫后烟囱选型及施工方案比较
2.1脱硫烟囱的选型
DL5022一1993《火力发电厂土建结构设计技术规定》要求:当排放强腐蚀性烟气时，宜采用多管式或套筒式烟囱结构型式，即把承重的钢筋混凝土外筒和排烟内筒分开，使外筒受力结构不与强腐蚀性烟气相接触。600MW机组宜采用1台炉配1根排烟管方案，加之目前国内脱硫烟囱的防腐蚀设计还缺乏经验，采用可以维护检修的多管式烟囱较为安全可靠。采用套筒多管式烟囱主要有以下优点:
a-脱硫后烟气湿度大，当采用单筒式烟囱时，由于材料、结构致密度差，含有腐蚀性介质的烟气在烟气压力和湿度梯度的双重作用下，烟囱结构内部(包括筒壁、保温和内衬)易遭到腐蚀，影响结构耐久性和使用寿命。而套筒式烟囱具有检修和维护空间，一旦需要，可立即对排烟内筒实施维护并补强。
b.2台炉运行工况可能不同，采用1炉1管方式烟气运行互不影响，同时也符合设计规范的要求。
c.套筒式多管烟囱维修条件好。一旦某个排烟筒有腐蚀问题，可立即对其进行局部补修，不会影响到发电设施的正常运行。
己套筒式多管烟囱排烟量大、上升热浮力大，较多地增加了排烟的抬升高度，扩散稀释效果好，对环境保护也有着较大的意义。
对于套筒式多管烟囱，排烟内筒的结构材料选择一般有钢内筒型结构和砖砌内筒型结构2种。采用耐酸砖排烟筒，结构自重大，施工质量难以达到每条灰缝密实，排烟筒结构的整体性和气密性均较钢排烟筒差，耐酸砖砌筑灰缝是排烟筒耐腐蚀的薄弱环节，且抗震性能也较钢排烟筒差。耐酸砖排烟筒的施工条件较差，施工周期较钢排烟筒长，且砖排烟筒施工多为高空作业，质量较难控制，运行中检修维护工作量大，但其造价较钢内筒烟囱要低。采用钢排烟筒，结构自重轻，气密性好，在钢排烟筒内侧设置的防腐层，可有效防止烟气对钢筒的腐蚀。因此，建议排烟内筒材料选择以钢内筒为宜。
2.2钢内筒烟囱施工方案的比较
钢内筒施工前都需将烟囱内部的钢平台安装完毕，然后再进行钢内筒的安装，从目前国内已经和正在施工的钢内筒施工工艺来看，主要有气压顶升法、液压提升法、液压顶升法3种。
2.2.1气压顶升法
该方法利用压缩空气将钢内筒逐节顶起。首先在烟囱下部将1节烟囱焊好，然后用压缩空气顶起，顶升1节后，下部拼装焊接下1节钢内筒。气压顶升法是以钢板单片拼装，因为中间有密封装置，不可能在烟囱外部钢板制作场地提前制作成1个圆筒节，这样就对烟囱内部的现场拼接提出较高的要求，拼接时必须保证筒体的圆度，否则将产生漏气现象。气压顶升法具有安全性好、可靠性高、工期短、工艺成熟度高的特点。
2.2.2液压提升法
液压提升法是利用液压系统为动力进行钢内筒的提升，钢内筒先在预制场组合成1段直筒，然后运至烟囱内部就位，启动顶部液压提升系统，提升1节后，将提前拼接完成的第2个标准节从外面推人，进行节与节之间的拼装，液压泵站安装于烟囱最顶层钢平台上。近几年液压提升法在电厂施工中广泛应用于汽包、定子的提升。
2.2.3液压顶升法
液压顶升法原理与液压提升法相同，但是提升动力改在下部，这种方法已应用于石洞口电厂、外高桥电厂。
3脱硫后烟囱钢内筒防腐设计烟囱钢内筒要选择一个合适的内衬，必须考虑以下几方面的因素:
a.技术上应满足复杂化学环境下的防腐要求;
b.较低的建筑成本，一次性投资费用要低;
c.施工容易进行，速度快，周期短;
d.运行维护费用低，且检修方便。
需注意的是，用材的选择不仅应考虑初期成本，还应考虑装置的可靠运行周期(即大修周期)和总使用寿命等相关问题，以便作出经济上的合理决定。欧美等发达国家电厂烟气脱硫开始的时间比较早，根据国内外的经验，目前湿法脱硫后的烟囱钢内筒内衬防腐主要有3类形式:第1类采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴，隔绝烟气和钢内筒接触，如发泡耐酸玻璃砖内衬;第2类贴衬薄板，采用耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬，内衬材料包括铁板、镍基合金板或铁-镍基耐蚀合金板;第3类采用耐酸耐热混凝土和玻璃鳞片涂层等防酸腐蚀涂料。
3.1衬钦板的烟囱
钦是一种强耐腐蚀材料，这是由于铁的表面容易生成稳定的钝化膜，钝化膜由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钦构成，在许多环境中是很稳定的，并且一旦局部遭到破坏还具有瞬间再修补的特性。因此钦在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好，甚至可与铂媲美。但是这层氧化膜被破坏后，若不存在修复的环境介质，这时钦的腐蚀速度比铁还大。
烟囱内衬钦板有2种工艺，一种是采用挂板，一种是采用钦钢复合板。钦钢复合板是一种较合适的组合材料，也是国际烟囱设计标准推荐的方案。它真正做到了结构(钢)、防腐(钦)各司其职，发挥各自的优势。钦钢复合板是一种成熟的组合材料，有专门的国家标准对其设计、安装和检
验提出要求，缺点是造价较高。
福建后石电厂是由日本三菱公司设计的，烟囱钢管内表面采用了挂贴1.6~厚的铁板的防腐方案，在我国是湿烟囱首次应用钦板的例子。近期已开工的华润常熟电厂3X600MW机组，采用多管钢内筒烟囱，其烟囱内管采用了钦钢复合板(TAZ+Q235)，钦板厚度1.2mm。
3.2衬镍基合金的烟囱
美国配用的均是镍基复合板(材料C276+Q235)钢烟囱。据了解，在国外镍基复合板比铁复合板便宜，但国内生产的镍基复合板比钦复合板(TA2)价格要高，因此采用衬镍基合金的烟囱投资比钦钢复合板烟囱会有所增加。目前国内电厂还没有应用镍基复合板钢烟囱的例子。
3.3发泡耐酸玻璃砖内衬
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烟筒内表面，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。发泡耐酸玻璃砖以优质的泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术形成防腐衬里，在化学环境与温度大幅变化的情况下，都具有防腐能力。发泡耐酸玻璃砖具有耐酸腐蚀、高绝热性、耐高温、低热膨胀系数、安装简便等特性。但是由于国内还不能生产发泡耐酸玻璃砖，其价格较高。
3.4脱硫钢烟囱内衬选择建议
在脱硫系统设C凌子H的情况下，钢烟囱可考虑衬发泡耐酸玻璃砖、衬钾水玻璃耐酸砂浆层或刷防腐涂料层十耐酸耐热混凝土。建议优先考虑衬发泡耐酸玻璃砖。
在脱硫系统不设GGH的情况下，钢烟囱可考虑衬镍基耐蚀合金板C一276、衬钦板TAZ、衬发泡耐酸玻璃砖。建议优先考虑衬镍基耐蚀合金板C-276或衬钦板TAZ。

文章来自：滑模机械网

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