燃煤热电厂烟囱结构及防腐

目前，随着《火力厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）实施，二氧化硫的排放要求提高，燃煤电厂烟气脱硫效率高、技术成熟的工艺有石灰石-石膏湿法脱硫，氨法脱硫，海水脱硫等，其中石灰石-石膏湿法脱硫工艺较为经济，可靠，应用越来越广泛。经脱硫后的洁净烟气排向烟囱不设烟气加热系统工艺（GGH），脱硫后的烟气温度在50℃~60℃左右。经过脱硫后，虽然烟气中SO2的含量大大减少，但是SO3脱除率低，燃煤中约有0.5%~2%的硫在燃烧过程中转化为SO3，大概有20%的SO3被脱出，其余SO3以气溶胶的形式被烟气带出，脱硫后烟气湿度增加，烟温低于露点温度，形成的冷凝酸液对烟囱内壁进行腐蚀。因此，烟气脱硫后，对烟囱的腐蚀隐患并未消除，相反，脱硫后的烟气环境（低湿、高湿等）使腐蚀状况进一步加剧。2013年5月1日正式实施的《烟囱设计规范》（GB50051-2013）中的规定，湿法脱硫后的烟气应为强腐蚀性湿烟气。因此烟囱排放内筒材料应满足耐腐蚀、耐温骤变，耐冷热交替带来的应力变化需求，抗渗透等性能。目前，国内外湿法脱硫后的烟囱结构采用以下几种方案：
（1）采用套筒烟囱，钢内筒衬防腐金属材料，国内工程多采用钛板复合板内衬。
（2）采用耐腐蚀的轻质隔热的制品粘贴，如采用宾高德新型防腐材料。
（3）采用整体玻璃钢烟囱。
1.工程案例
浙江台州临港热电有限公司新建3台180t/h高温高压循环流化床锅炉配两台B15高温高压背压式汽轮机，预留一炉一机的场地，烟囱设计以四炉终期规模考虑。项目采用石灰石-石膏湿法脱硫，根据项目环评批复，烟囱高度100m，项目设计阶段对烟囱结构及防腐方案进行深入分析与比选。
2.烟囱方案进行技术比选
（1）采用双套筒烟囱，钢内筒为钛钢复合板，分为两个内筒4台锅炉分两个出口内径3.2m的钢内筒，外部采用烟囱混凝土外筒，外筒底部外径13m。4台锅炉同时运行时烟囱单筒出口流速19.5m/s，单台锅炉运行流速9.8m/s。套筒烟囱是将混凝土承重外筒与排烟内筒相互脱开的一种结构形式，承重外筒不直接受烟气的高温和腐蚀的作用。钢内筒采用自立式，直接支承于烟囱0m地面标高处。内筒采用钛钢复合板，由厚度为10mm~16mm的钢板卷制成后焊接而成，内衬钛钢板厚度1.2mm，钢内筒外壁沿每6m高左右间隔设置1个刚性环。烟囱内壁每隔30m~40m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。钢内筒外设置厚度120mm保温层。
钛是一种很耐腐蚀的材料，这是由于钛表面容易生成稳定的钝化膜，钝化膜是由几纳米到几十钠米厚的极薄的氧化钛构成，在许多环境中是很稳定的，而且一旦局部破坏具有瞬间再修补的特性。因此钛在酸性、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他有色金属耐腐性好。但是钛钢复合板施工难度大，施工质量难以控制导致的缝隙腐蚀和氢脆，同时钛中的杂质存在，显著影响钛的物理、化学性质及耐腐蚀性能。特别是一些间隙，它们使钛晶格发生畸变，而影响钛的各种性能。采用钛钢复合板内筒方案还应注意焊缝区域渗漏问题。
（2）采用单筒混凝土烟囱内衬宾高德玻璃砖方案4台锅炉采用单筒排放，出口内径4.2m，烟囱混凝土外筒底部外径9m。四台锅炉同时运行时烟囱出口流速22m/s，单台锅炉运行流速5.6m/s，烟气流速较慢，但大于烟囱出口平均风速的1.5倍，还是满足最小风速的要求。宾高德玻璃砖主要材料是低膨胀硅酸硼玻璃，是在美国大陆生产的新型防腐材料，已在全世界多个国家火力发电厂项目烟囱内筒及烟道工程中成功使用，防腐效果良好。宾高德优越的防腐性能，对SO2/SO3气体环境能对基层起到完全保证的作用，能抵御除氢氟酸以外的各种酸类的腐蚀，对水和水蒸汽、酸和酸蒸汽都有气密性，不吸附吸收液体，对气体和凝结水具有抗渗透性能。环保性能好，宾高德是无机物，不会燃烧，不会造成环境污染。便于施工，宾高德砖与普通发泡玻璃砖类似，不易损坏，施工过程中易切割，易粘贴，具有自重轻和极好的隔热性能。宾高德系统配套的伸缩节处理方案成熟可靠，大量的项目实例调研未发现渗漏情况。宾高德性能指标见表1。