湿法脱硫工艺对钢筋混凝土烟囱的腐蚀性分析.pdf

22 内 蒙 古 电 力 技 术 I N N E R MON G O L I A E L E C T R I C P OWE R 2 0 0 7年第 2 5卷第 3期 湿法脱硫工艺对钢筋混凝土烟囱的腐蚀性分析 Ca us t i c i t y An a l y s i s o f W e t De s u l p h u r i z a t i o n Te c h no l o g y t o Re i n f o r c e d Co n c r e t e S mo ke s t a c k 武彩 霞 ( 包头第二 热电厂， 内蒙古 包头0 1 4 0 3 0 ) 摘要】火电厂湿法脱硫工艺中， 烟囱内壁的耐酸防腐很难处理， 本文介绍了通过提高 内 衬的抗渗能力及严密性 ， 提 高烟 囱的耐酸防腐性能 ， 实践证 明是十分有效的。 关键词】单筒式耐腐型烟 囱； 电厂湿法脱硫工艺应用 中图分类号】T V 2 7 9 7 + 4 2 ； X 7 0 1 文献标识码】B 文章编号】 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 0 7 ) 0 3 0 0 2 2 0 3 1 问题 的提出 随着国民经济的持续稳定增长对电力需求量 的 增加 ， 促进了火力发电行业 的发展和规模 的扩大 ， 使 得污染物的排放量不断增加。为防止火 电厂排放造 成 的污染 ， 改善和提高环境质量 ， 我国制定了 火电 厂大气污染物排放标准 ( G B 1 3 2 2 3 1 9 9 6 ) ，以控制 火 电行业污染物的排放 ， 防止污染 ， 保护环境。 近几年来 。 依据国家法律法规的要求 。 借鉴和学 习国外的先进经验 。 对于大 、 中型发电机组 ， 其锅炉 尾部除了设置电除尘器等设施 以外 。还增加 了脱硫 装置。 脱硫分为干法脱硫和湿法脱硫两种形式。 脱硫 后的烟气介质与未脱硫的烟气介质不同 ，脱硫后的 烟气温度与未脱硫的烟气温度也不同。对烟囱的腐 蚀程度也不尽相 同。 根据调查和国外资料介绍 ： 湿法 脱硫后的烟气对烟 囱的腐蚀程度增强 了。 因此 ， 对湿 法脱硫烟 囱的结构型式的选择 。对于保证火力发电 厂的安全稳定运行 ， 非常重要。 2 湿法脱硫的烟气特点及腐蚀性 2 1 烟气特点 通常进行湿法脱硫的烟囱。 其烟气有如下特点 ： ( 1 )烟气中水分含量高 ， 湿度大 ； ( 2 )烟气温度低 ( 大约在 4 0 8 0之间) ； ( 3 )烟气中含有少量的低温氟化物和亚硫酸 ， 对烟囱的钢筋混凝土结构有较 强的腐蚀性。 烟气中 的酸液浓度低 ， 加上高湿运行工况 ， 属较难防范的低 温稀酸腐蚀 。 2 2 脱 硫烟 气 的腐蚀 性 由于脱硫烟 囱烟气的上述特点 ，对烟囱结构设 计产生如下影响： ( 1 )由于烟气温度低 ， 降低 了烟囱内的烟气抽 力 ， 如采用传统的烟 囱设计形式 。 烟囱内侧基本呈正 压运行 。但湿法脱硫机组在烟气处于正压运行 的情 况下 。 烟囱结构将面临着严重的腐蚀 ， 这无论是对发 电机组的安全运行 。还是烟 囱的使用寿命都带来不 利 的影响 。 ( 2 )由于烟气湿度大 。 又由于烟 囱内部所采用 的材料结构致密性差 ， 含有腐蚀性介质的烟气 ， 在烟 气压力和湿度的双重作用下 ， 烟 囱结构内部( 包括筒 壁 。 保温和内衬 ) 很易遭到腐蚀 ， 影响结构耐久性和 使用寿命 。 ( 3 )对烟囱的腐蚀 ， 低浓度酸液比高浓度酸液 的腐蚀性更强 ，酸液温度在 4 0 8 0时的腐蚀速度 比在其它温度时高出约 3 8倍 。因此 ， 烟 囱的主体 结构最好与排烟结构分离 ， 各司其 职 ， 各尽所能 ， 或 者对传统的烟囱采取更高标准的防腐措施 ，并 由正 压排烟改为全负压排烟 ，从而提高烟 囱结构的耐久 性和使用寿命 。 收稿 日期】2 0 0 7 - - -0 1 1 0 作者简介】武彩霞( 1 9 6 5 一) ， 女， 毕业于河海大学建工系， 学士学位， 高级工程师， 现从事土建专业技术管理工作。 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年第2 5 卷第3 期 内 蒙 古 电 力 技 术 2 3 综上所述 ，脱硫烟囱比普通烟囱在防腐设计要 求方面要高得多，这和以往进行的传统烟 囱设计观 念有所不 同。 3 湿法脱硫烟 囱的设计现状 3 1 脱硫 烟 囱设计 的要 求和重 点 湿法石灰石脱硫工艺 ，是国家电力公司确定的 火电厂脱硫主导工艺 ，也是 当今世界各国应用较多 和 比较成熟的工艺，由于国内湿法脱硫烟囱历史较 短 ，专项 的腐蚀调查研究资料很少 ，经验不多 ， 因 此 ， 烟囱设计规范对脱硫烟 囱的设计 尚无明确说明， 只是从烟气的腐蚀性等级对烟 囱的防腐设计进行了 要求。 目前 ， 国内在建的 3 0 0 6 0 0 MW 湿法脱硫烟 囱一般采用套筒式或单筒式耐腐型烟囱。 无论是套筒或单筒耐腐性烟囱的设计 ，都要 以 安全经济 、 适用可靠的原则 ， 要考虑耐久性和一定 的 维护条件 ， 要进行综合成本核算 ， 从烟囱材料的使用 环境 、 烟气条件 、 设计使用年限 、 施工质量 、 施工难 度 、 施工速度等多方面进行 比较后 ， 才能确定 出适合 某工程特点的设计形式。 3 2套筒烟 囱设计的特点 套筒式烟 囱是把钢筋混凝土外筒和排烟内筒分 开的烟囱形式 。在外筒与内筒问留有一定的检修空 间 ， 使外筒受力结构不与强腐蚀性烟气相接触 ， 便于 对排烟筒进行维护与检修。 目前 已采用的套筒烟囱：外筒皆为钢筋混凝土 筒体结构 ， 内筒有两种 ， 一种为钢 内筒 ， 为满足防腐 要求，在钢内筒内采取 了各种防腐措施。另一种为 砖 内筒。 ( 1 )钢 内筒内衬钛板 ； 钢烟囱内壁复合钛合金； 钢套筒 内壁粘贴泡沫玻璃砖 ；钢内筒耐酸浇筑料 内 衬 ； 钢 内筒耐腐蚀鳞片胶泥内衬 ； 也有直接采用 J N S 耐硫酸露点钢作为钢内筒 。 ( 2 )目前采用相对较多 的砖内筒 的套筒 形式 ， 采用钢支架支撑耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒 ，一般来 讲 ，同规模的钢套筒烟 囱比砖套筒烟囱造价提高一 半以上( 5 0 ) 。 3 - 3 单筒耐腐型烟囱设计 的特点 单筒耐腐型烟 囱是常规单筒烟囱的改型。 ( 1 )外筒 的上段接 近直筒形式 ， 使烟气接近负 压 运行 。 ( 2 )加强外筒内壁的防腐做法 。 ( 3 )加强保温 隔热材料的致密性 ， 隔绝湿烟气 的水平渗透。真正使烟 囱的承重结构得到一劳永逸 的保护 ， 满足设计使用年限。 常规 的单筒烟囱一般采用耐酸胶泥砌筑耐酸砖 或耐火砖 ， 隔热层采用岩棉 ， 玻璃丝棉或憎水珍珠岩 板。 当采用湿法脱硫时， 耐酸砖或耐火砖的耐酸性能 毋庸置疑 ， 但其材料 的致密性差 ， 抗渗能力差 ， 使其 隔热性能大为降低。更重要的一点是由于内衬采用 人工砌筑 ， 灰缝难 以保证 密实， 容易造成烟气泄露 ， 降低隔热层的隔热性能，且容易在钢筋混凝土筒壁 内侧形成结露， 对承重外筒造成腐蚀 ， 因此提高内衬 的抗渗能力及严密性是单筒烟 囱设计的关键。对 内 衬表面进行釉化处理可提高其抗渗能力 ，通常做法 是采用烧结型耐酸釉面砖 ， 耐酸胶泥砌筑勾缝 。 也可 采用现浇保温层 ， 如现浇发泡型聚氨脂树脂 ， 既能起 到保温效果 ， 还能兼作密封层 ， 使内外筒之间彻底隔 离，杜绝烟气渗漏 ，并在烟囱混凝土筒壁内侧涂刷 O M 耐酸防腐抗渗表面处理剂四遍 ，中间夹两层玻 璃丝布， 来提高烟囱的防腐性能。 4 烟 囱选型方案 采 用 2台炉 共用 1座 钢 筋混 凝 土 烟 囱 的方 式 ， 烟 囱高度 为 2 1 0 m， 上出 口直径 7 5 m， 由于电厂采 用湿法石灰石脱硫 ，目前有 3种烟囱形式供比较和 选择 。 4 1 耐腐型单筒烟囱( 方案 1 ) 耐腐型单筒烟囱为常规烟囱， 为满足防腐要求 ， 在外筒内壁采用改性呋喃玻璃布( 两布四涂) 或刷两 道 O M耐酸防腐抗渗表面处理剂 ，中间夹一层玻璃 丝布防腐。烟囱内衬采用烧结型耐酸釉面砖 ， 耐酸 胶泥砌筑 ， 抗渗耐酸胶泥勾缝 ， 以增 强 内衬的抗渗 能力 。保温 层采 用 8 0 m m厚 现 浇发 泡 聚氨 脂或 1 0 0 mm厚 的憎水珍珠岩板 ， 憎 水率 9 8 ， 兼作 密 封层 ， 使 内外筒彻底 隔离开 ， 避免 由于 内筒砌筑不 密实引起 的烟气渗漏 。筒 身上段采用接近负 压的 烟 囱形式 。 这种类型的烟囱高度为 2 1 0 m，上 出口直径为 7 5 m， 壁厚 2 0 c m， 下 口直径为 2 1 m， 壁厚为 6 0 c m， 共设 2 0层环 形悬 壁 。 华北 电力勘测设计 院设计的此种烟 囱在唐山技 改 电厂投产已 2 a多了，山西电力勘测设计院设计 的此种烟囱在永剂电厂( 2 3 0 0 MW) 、 包头第二热电 厂( 2 3 0 0 MW) 、 太原第 二热 电厂 ( 2 3 0 0 MW) 、 大 唐运城 电厂( 2 6 0 0 MW) 均被采用。 维普资讯 http:/ 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 0 7 年第2 5 卷第3 期 4 2 砖砌套筒式烟囱( 方案 2 ) 砖砌套筒式烟囱外筒同普通钢筋混凝 土烟 囱， 内筒采用耐酸釉面砖内筒， 耐酸胶泥砌筑 抗渗耐酸 胶泥勾缝 ， 保温层采 用玻璃丝棉 ( 双面玻璃纤维 布 包裹 ) 厚 1 0 0 mm， 每隔 2 5 m左右设一层支撑平 台， 采用钢支架端部浇注钢筋混凝土环梁支 承耐酸砖 内衬 ，钢支架采用镀锌防腐 。在 内外筒壁之 间设 7 0 0 m m宽钢梯沿外筒 内壁盘旋而上 ，钢梯边采用 镀锌防腐。 此种形式的烟囱。 在内蒙古电力勘测设计院设计 的乌拉 山 ( 2 x 3 0 0 Mw) 、包头第 三热 电厂( 2 x 3 0 0 MW) 、 包头第一热电厂( 2 x 3 0 0 MW) 等工程中被采用。 4 - 3 套筒 式钢 内筒 内衬 钛板 ( 钛 合金 ) 烟 囱 ( 方 案 3 ) 2炉合 1座套筒式钢内筒 内衬钛板烟 囱。设 1 个直径为 6 5 m钢排烟筒 ， 内筒 高度 2 1 0 m。 钢筋混 凝土外筒高 2 0 0 m。外筒上口直径为 1 6 2 m，壁厚 3 0 0 m m， 下 口直径为 2 1 m， 壁厚 7 0 0 m m， 对此类烟 囱内垂直交通 。 国内设计一般仅考虑设置钢梯， 不设 置电梯 ， 钢内简直接支承于烟 囱零米地面标高处 ， 该 方 法在 国内外 电厂烟 囱工 程 中应用 较 为普通 。 烟 囱内部沿高度每隔 3 O 4 0 m布置 1个钢结 构平台， 作为检修工作平台 ， 钢排烟内筒外侧设置厚 度 8 0 m m保温层 ， 烟囱顶部平台以上部位 的钢 内筒 保温层外须用不锈钢板包裹。 钢内筒 由厚度为 1 O 1 6 m m的钛合金钢板卷成 弧形后焊接而成。钢内筒外面沿高度每 6 m左右间 隔设置 1 个钢性环 ( T型钢或加 劲角钢 ) ， 在检修平 台和吊装平台标高处设有钢 内筒稳定装置，以保证 钢内筒的横向整体稳定 ， 内筒结构设计计算时 ， 不必 预留腐蚀 富裕度 ， 内侧钛板也不必采取防腐措施。 此种类 型的烟 囱在福建省 漳州后 石 电厂( 6 6 0 0 MW) ， 在建的常熟 电厂( 2 6 0 0 MW) ， 均被采用。 5 3种烟 囱方 案技 术经济分析 具体情况见表 1 。 表 1 3种烟 囱方案技术经济分析表 烟 囱形式 单 筒式耐腐型砖砌套筒式 套筒式钢内筒 内衬钛板 由上表可以看 出，耐腐型单筒烟囱造价 比砖砌 套筒式烟囱低 4 5 0万元 。比套筒式钢内筒 内衬钛板 低 1 6 5 0万 元 以上 3种方案优缺点如下 ： ( 1 )方案 1耐腐性能好 ， 施工方便简单 ， 施工周 期短， 施工经验丰富 ， 抗震性能好 ， 造价最低。 但维护 条件差。 ( 2 )方案 2耐腐蚀性能较方案 1 好 。 并具有检 修维护条件 ， 但造价高， 施工难度较大 ， 周期长 ， 结构 自重大 ， 并需定期进行维护钢结构 。 由于内筒支承连 接构造为焊接形成 。 内筒 自由长度较高 。 抗震性能较 差 。 ( 3 )方案 3的耐腐性能最好 ， 具有检修维护条 件 ， 但焊接难度大 ， 对焊工 的技术要求相当高 ， 造价 最高 6 结论 根据 以上技术经济比较 和现有工程经验及 烟 囱设计规范 GB 5 0 0 5 1 2 0 0 2中第 1 O 2 、 2 3条 ， 从经 济实用角度以及施工经验考虑 ，包头第二热电厂优 先采用单筒式耐腐 型钢筋砼烟 囱。 编 辑 ： 刘宇 萍 ( 上接第 2 1页)时 。可适 当提高低压缸汽封进汽压 力 ， 并对安全门 、 防爆门、 负压 系统进行查漏 、 堵漏工 作 ， 直至溶氧合格。 ( 4 )凝结水过冷却度 ： 正常情况下凝结水过冷 却度控制在 3。 c 之内 ，空冷系统聚集空气或环境温 度越低 、 进汽负荷越小的情况下 ， 凝结水过冷却度越 大 。 此时也越容易造成局部系统冻结 。 可采用增加负 荷、 启动备用真空泵 、 停运风机或使风机倒转的方法 进行调整 ， 以减少凝结水过冷却度。 3 结束语 2 0 0 6年一2 o 0 7年采暖期 ， 包头第二热电厂 3号 直接空冷供热机组最大采暖抽汽量为 3 8 0 t h ， 直接 空冷系统运行正常 ， 特别是在尖寒期机组分别启 、 停 4次 。 没有结冻现象 ， 反映 出防冻措 施正确 、 执行 到 位 。其他同类型电厂可借鉴。 编辑 ： 刘宇 萍 维普资讯 http:/