脱硫烟囱防腐蚀技术及材料样本

1、1、WFGD烟囱的几种设计方案及比较脱硫后进入烟囱的烟气与不脱硫的烟气在工况上有显著差异，对烟囱的腐蚀 大大增强，因此，烟囱设计必须充分考虑腐蚀问题。传统的烟囱设计应做较大的 改变，以确保有脱硫装置烟囱的安全、可*。1脱硫工艺及脱硫后烟气的腐蚀性1.1脱硫工艺简介当前，燃煤电厂烟气脱硫（简称FGD）较成熟的工艺主要有石灰 石-石膏湿法脱硫、干法脱硫、海水脱硫等，其中石灰石一石膏湿法脱硫较经 济、可*,已广泛使用。经脱硫后洁净烟气排向烟囱，在进入烟囱前有2种不同 工艺，采用烟气热交换器（GGH）或不设烟气热交换器。1.2湿法脱硫后烟气的腐蚀性经湿法脱硫后，进人烟囱内的烟气有以下特点：（1）烟气中

2、水分 含量高，烟气湿度很大；（2）烟气温度低，一般在80C左右，如不设烟气热交 换器，烟气温度只有45C; （3）烟气中含氯化物、氟化物和亚硫酸等强腐蚀性 物质对烟囱有很强的腐蚀性；（4）烟气含硫酸浓度低，产生的低浓度酸溶液比高 浓度酸液对烟囱内筒的腐蚀性更强。低浓度酸液在4080C时，烟气极容易在烟 囱的内壁结雾形成腐蚀性很强的酸液，对结构材料的腐蚀速度比其它温度时高 出数倍。如上所述，湿法脱硫后的烟气腐蚀性不降反升。根据国际工业协 会钢烟囱标准规范（1999 / ）中有关规定：”湿法脱硫后的浓缩或饱和烟气 条件，一般按强腐蚀等级考虑。”2当前常见的几种烟囱设计方案2.1方案1-双筒钢内筒方

3、案钢内筒由厚度为1016 mm的钢板卷成后焊接而成。钢内筒内径 一般为6.06.5 m,钢内筒外壁沿每6 m高左右间隔设置1个刚性环（T型钢或加 劲角钢）。钢内筒直接支承于烟囱0 m地面标高处。烟囱内壁沿每隔3040 m 高布置1个钢结构检修工作平台。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。钢排烟内筒外侧设置厚度80150 mm保 温层。钢内筒为了更有效防脱硫后烟气的强腐蚀，当前采用4种内筒型式（见3. 3节）。2.2方案2:双筒砖内筒方案砖内筒采用上釉的耐酸、耐热砖及耐酸胶泥砌筑。砖内筒外侧 设置厚80120mm的保温层，烟囱顶部平台以上部位的砖内筒保温层

4、外需用不锈 钢板包裹。砖内筒厚200 mm,内简直径6.07.0 m,每1015m设钢平台作为砖 内筒的分段支承平台（兼做检修平台）。2.3方案3:常规烟囱方案常规烟囱方案，即钢筋混凝土做外筒，内敷隔热层、耐酸砖内 衬。33种烟囱设计方案的比较3.13种烟囱的可*性比较根据火力发电厂土建结构设计技术规定修编大纲（讨论稿） 第9.1.3.1条：单筒式及套筒式烟囱，600 MW级机组1台炉配1支单筒或套筒 式烟囱；根据9.1.3.2条：多管式烟囱，600 MW级机组，每管配1台炉。以上规定是由于考虑600 MW电厂的重要性，且考虑烟囱技术的 先进性、安全性、可检修性而做出的。方案1、方案2均为筒中

5、筒方案，不 会因为烟气泄漏而腐蚀作为烟囱承重结构的钢筋混凝土外筒，因此，该2种方 案安全可*,且内筒可检修。方案3烟囱形式实际上为传统的单管烟囱（与上述土规大纲完全不相符）。它 的显著缺点是：酸液经过内衬的不饱满的砌体灰缝，渗透到混凝土筒身混凝土 中，由于腐蚀性强的酸液的渗透，导致筒身混凝土被严重腐蚀，影响烟囱使用 寿命。当前有的烟囱设计在外筒与隔热层之间增设2层呋喃玻璃钢隔离层，但由 于化学防腐材料的耐久性问题（主要是老化），也难以保证钢筋混凝土不被腐蚀 性强的湿烟气腐蚀。另按火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程第3.0.6.1条说 明：当排放强腐蚀性烟气时，应采用多管式或套筒烟囱（直筒型内筒

6、）；方案1、 方案2均为筒中筒型式，符合上述规定，而方案3（传统烟囱）非筒中筒，不应 采用。3.2双筒钢内筒和双筒砖内筒烟囱的比较根据电规土水（1997）8号文附件火力发电厂高烟囱设计研讨会 议纪要对烟囱出口烟速的选择原则规定：选择烟囱出口烟速的基础是应按烟气 腐蚀等级确定烟筒内是负压或允许局部正压运行。按不同的烟压对烟囱材质有不 同的要求。由于直筒式砖内筒的套筒式烟囱（方案2）中，砖内筒内表面毛糙且有 凸肩（A=0.05）,当太高的烟气出口流速产生的摩擦阻力超过烟囱自拔力时，筒 内会存在局部正压，这在脱硫后强腐蚀性烟气条件是不允许的。而且砖内筒采用 耐酸砂浆砌筑，竖向灰缝不饱满，酸液易透过竖

7、缝腐蚀保温层并产生泄漏。而套 筒式钢内筒烟囱（方案1）的钢内筒摩擦阻力系数低，可采用较高烟速及出口烟 速，且可正压运行，无泄漏问题，适用于强腐蚀性烟气。按湿法脱硫后强腐蚀性 烟气的运行及可*性分析，在强腐蚀性烟气条件下，不允许采用方案2的烟囱型 式。鉴于湿法脱硫后进入烟囱的烟气为强腐蚀，不应采用方案2的烟囱型式（特 别是不设GGH湿法除硫烟囱）。3.3双筒钢内简烟囱几种内简型式的比较双筒钢内筒烟囱常见以下几种内筒型式：（1）钛钢复合板内筒（钛板厚1.6 mm）。钛钝化能力强，对海水、 氯化物盐溶液、硝酸等有很好的耐蚀性，但钛在硫酸中稳定性差。因此应先确 定脱硫后烟气中的硫酸浓度，再确定是否使用

8、纯钛板。当硫酸浓度较大时，应考 虑采用钛钼合金钢复合板。防腐性能更好的还有镍合金钢复合板，常见镍合金有 31、59合金，不论是对氧化性酸，还是还原性酸（如盐酸、硫酸），均具有优 良的耐腐蚀性能，腐蚀率很低。（2）Q235钢板内筒。表面用专用粘胶膜的专用粘合剂把玻璃钢砖 （厚38 mm或51 mm）安装在钢内筒表面，玻璃砖及粘膜形成内衬系统，阻挡、 抵抗酸烟气凝结水对钢内筒的腐蚀。国外有不少工程实例，中国未见使用实例。耐硫酸露点钢板内筒。内表面喷涂钾水玻璃耐酸砂浆50 mm, 内配2层等距铅丝网，铅丝网用锚筋拉固于钢内筒上。耐硫酸露点钢内筒。内表面喷涂耐酸、耐热涂料，外表面喷 涂耐候油漆。以上4

9、种内筒中，(1)、 (2)项内筒防腐性能好，但造价昂贵，使用31、59镍 板则更昂贵。第3项内筒耐酸砂浆易出现裂缝，酸液易渗蚀钢内筒，第4项内筒 使用化工涂料，其抗腐蚀性能稳定性、耐久性远非金属复合箔层可比，其使用 寿命难以确定。4设计湿法脱硫烟囱的建议湿法脱硫烟囱的设计在中国刚起步，还没有较长的运行实践来验证，设计只能 借鉴外国经验。设计中遇到的主要问题是业主对脱硫烟囱的运行情况认识不足； 或虽然知道脱硫后烟气腐蚀强，不愿采用抗腐蚀性强的烟囱内筒型式；甚至为 了节约投资，节省烟囱投入，使设计者无法设计。这种情况会使湿法脱硫烟囱防 腐性能降低，故作者建议如下：湿法脱硫烟囱中烟气湿度大，温度低，

10、烟气对烟囱的腐蚀应 按强腐蚀考虑。烟囱作为火电厂的主要构筑物，应作为重要的建筑看待，其设计 是否合理，除工程造价外，安全运行是十分重要的。由于烟气脱硫后的腐蚀是化 学、物理和机械等因素迭加的非常复杂的过程，设计时采用钛或钛钼合金钢复 合板内筒虽然一次投资大，但寿命为15-20年甚至更长，这期间节约的维修成 本及停机损失相当可观，且安全可*。对湿法脱硫烟囱内筒的设计，建议严格遵守火力发电厂烟煤 粉管道设计技术规程(DIMT5121200o)中关于烟囱设计有关规定，应采用直筒 型钢内筒，套筒式和多管式，600 MW燃煤机组宜1炉1支钢内筒，对不设GGH 脱硫的烟囱，钢内筒宜采用钛钢或钛钼合金钢复合

11、板内筒。烟气再热及湿烟气排放方式探讨脱硫工程技术部李虎湿法脱硫系统在吸收塔脱硫反应完成后，烟温降至45C55C。这些吸收塔出口 的含饱和水蒸气的净烟气，主要成分为水蒸气、二氧化硫、三氧化硫等酸性气 体。低温下含饱和水蒸气的净烟气很容易产生冷凝酸，据实测，在净烟道或烟囱 中的凝结物PH值约为12之间，硫酸浓度可达60%,具有很强的腐蚀性。为了避免强腐蚀，一般在吸收塔脱硫后对烟气进行再热升温。湿法脱硫烟气 再加热的方法主要有：气一气加热器；水一气加热器；气一汽加热器；利用冷 却塔余热加热烟气；旁路烟气法等。（1）气一气加热器。气一气加热器是蓄热式加热的一种，即常说的GGH。用 它将未脱硫的烟气（一

12、般为130150C）去加热已脱硫的烟气，一般加热到 80C左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐蚀烟道、烟囱内壁，并可提高烟气 抬升高度。其工作原理与电厂中使用的回转式空气预热器原理相同。由于再热器 热端烟气含硫量高，温度高，冷端温度低，含水量大，故一般需要在其进出口 使用耐腐蚀材料，如搪玻璃、考登钢等，气流分布板可采用塑料，导热区一般 用搪瓷钢。这些部件的制作要求很高，否则很快就会发生腐蚀。一台300MW机组 烟气脱硫系统的GGH的传动齿轮直径一般可达23m, 一台GGH的价格占整个脱 硫设备投资的10%左右，造价昂贵。此种加热系统的主要缺点是烟气的泄漏、粉 尘的黏附与堵塞，及热烟气会冷凝部分硫酸在蓄热板上并带到烟气中，因此需 配套有密封装置和清洗装置（压缩空气、低/高压水）。（2）水一气加热器。该种加热器又称管式烟气换热器或无泄漏气一气加热器。 它分为两部