例谈电厂烟囱防腐设计和结构选型

1、目前国内脱硫烟囱防腐设计与应用的现状

目前国内在进行烟气脱硫后烟囱防腐设计时，一般根据湿法脱硫过程中是否采用烟气加热装置（GGH）分别考虑。若采用GGH装置，国内各设计院一般采用钢内筒内刷防腐涂料或内衬釉面砖、耐酸砖，少数采用钢内筒内衬玻璃砖。若无GGH装置，则将节约下来的GGH运行和维护费用，用于烟囱防腐改造和提高其自身的防护等级，在高地震烈度区，通常做法是采用复合钛板钢内筒，衬玻璃砖钢内筒或耐硫酸露点腐蚀钢板内筒刷耐酸耐热特种防腐涂料等措施。

根据近几年火力发电厂湿法脱硫烟囱设计的工程实践及调查资料显示，以烟囱排烟筒或内衬防腐层渗漏、脱落造成的腐蚀最为严重，其次在烟道入口约30m和烟囱出口约10m段，烟气冲刷造成防腐层磨损、开裂的实例也较多。烟囱防渗、防腐蚀效果与设计选型、材料采购和施工质量密不可分，而采购材料的品质、施工质量保证程度等因素影响至关重要。

2009年8月20日至21日在上海市召开的火力发电厂脱硫烟囱防腐技术研讨会，通过技术交流及对调研结果进行的统计和分析，反映出我国脱硫烟囱防腐出现的问题较多，涉及面广，比例较高。根据这次技术交流及调研结果表明，目前导致我国脱硫烟囱防腐出现问题的主要原因，一是防腐材料本身的质量不能满足脱硫后烟气环境的要求，且没有建立严格的防腐产品准入制度；二是没有可遵循的相关设计、施工和验收规范；三是企业管理观念及重视程度不够。

对此，这次会议给出了脱硫烟囱防腐设计得的主要设计原则：

a） 1000MW级机组脱硫烟囱应采用\"一炉配一管\"，600MW级机组脱硫烟囱宜采用\"一炉配一管\"。不设GGH的脱硫烟囱不宜采用耐酸胶泥砌筑耐酸砖的单筒或套筒结构。

b） 宜采用整体性能良好的防腐材料，并适当提高脱硫烟囱防腐设计标准。 c） 对老烟囱的防腐改造方案，应根据老烟囱改造后的服务年限、脱硫工艺（是否设置GGH）以及运行工况（是否设置旁路烟道）等条件，采用安全、可靠的防腐处理方案。

d） 湿法脱硫设GGH的烟囱，排烟筒内宜为全程负压。

e） 重视脱硫烟囱的防腐细部设计。

（i） 做好冷凝液的收集，合理选择酸液排水口的位置及排水管径，并做好牛腿以及烟囱与烟道结合部位的设计，防止酸液渗漏。

（ii） 加强烟气入口和烟囱顶部紊流区范围内防冲刷方案，避免出现冲刷现象。

2、技术经济比较

烟囱是电厂功能性较强的重要建筑物，如果烟囱受损轻则造成机组停机维修，其直接的损失将是巨大的，特别是大型机组，可能比烟囱本身造价还高；重则危及电厂的安全运行，其后果不堪设想。所以烟囱设计应遵循\"安全可靠、可维护、经济、方便施工\"的原则。

该工程为2台350MW机组、抗震烈度为6度、百年一遇基本风压为0.65kPa、烟气采用湿法脱硫工艺时，烟气具强腐蚀性。不设GGH时，烟气湿度大，易结露形成大量腐蚀性酸液，使烟囱长期处理浸泡状态，对烟囱内筒的腐蚀性较强；根据《大中型火力发电厂设计规范》中规定：\"当排放强腐蚀性烟气时，宜采用套筒式、多管式烟囱\"，故本工程烟囱应选用套筒式方案，即内外筒相互分开。

根据本工程烟囱的运行条件，对各种可行的烟囱方案进行技术经济比较如下： 2.内筒采用耐酸玻璃钢制作成品。 共同优点

1. 内外筒分开，消除外筒承重结构的腐蚀隐患；

2. 采用双筒时，二台机组运行工况不同时，烟气互不影响，有利于烟气抬升，易于满足环保要求；检修方便，易于维护；

3. 采用双筒时，排烟筒检修不会两台锅炉同时停机，避免造成较大经济损失。

4. 一炉一筒，检查维修方便，单筒维修，运行安全可靠性较高。 技术特点

1. 对不上GGH湿法脱硫烟囱，烟气温度在恶劣环境适应性一般。 2.筒外不需保温

1. 对不上GGH湿法脱硫烟囱，烟气温度在恶劣环境适应性优良。 2. 防腐性能可靠；

1. 对不上GGH湿法脱硫烟囱，烟气温度在℃恶劣环境适应性良好。 2. 防腐性能好； 3. 筒外不需保温。 缺点及 存在问题

1. 粘结剂及泡沫玻璃砖的粘结施工需要严格把关。 2. 拼接总砖缝太长，很难保证施工质量。

3. 进口宾高德价格昂贵，造价高。国产价格相对便宜，但质量难以保证。 1. 钛合金复合钢板价格昂贵，造价高。 2. 钛板拼接焊缝容易引起局部腐蚀。 1. 目前国内使用业绩少。

2. 玻璃钢成品内筒价格昂贵，造价较高。 3. 施工速度一般，对施工工艺要求高 预估总造价 （不含基础） 3800万元 4200万元 3700万元 3、结论

从保证烟囱结构主体的使用寿命角度出发，且考虑到本工程的重要性以及具备可维修的条件，推荐采用双内筒套筒式结构。

经上述各方面论证比较可知，钛合金板内衬双钢内筒套筒式烟囱，虽然价格昂贵，但耐腐蚀性能优良，有较长的运行业绩，具有可检查维修条件。

国产泡沫玻璃砖，砖的耐腐蚀性有保障，但国产粘结剂的抗老化能力、耐久性和耐高温性能都有待时间的考验，其性能不稳定，近年来出现质量事故较多，故本工程不考虑采用。进口宾高德玻璃砖抗腐蚀性、抗老化能力及耐久性均较国产的泡沫玻璃砖高，且与内筒的粘结性较有保障，但造价偏高。

耐酸钢内筒涂耐热耐酸涂料双内筒套筒式烟囱，由于耐酸钢本身具有一定防腐性能，再涂耐酸防腐涂料，其防腐性能可满足本工程烟囱在各种运行条件下的要求，且采用双筒方案，具有可检查维修条件。在已运行的工程中，该方案出现防腐失效的原因在于除锈、涂料的施工质量没有得到保证。且对于不设置GGH的情况，由于烟气湿度大，易结露形成大量腐蚀性酸液，使内筒长期处于腐蚀浸泡状态，较多工程出现防腐涂料脱落的情况，因此，本工程不考虑采用耐酸钢内筒涂耐热耐酸涂料的方案。

FRP玻璃钢内筒具有一定维修的条件，目前存在风险主要是国内应用业绩相对较少，造价相对较高，但耐腐蚀性能突出，后期维护工作量小，具有较大的吸引力。

综合各方面因素，以\"技术可靠、经济适用、方便施工，兼顾维修\"为原则，从耐腐蚀性能优、确保电厂稳定运行的角度考虑对于不上GGH的运行条件推荐采用：悬挂式复合钛钢板双内筒的钢筋混凝土套筒式烟囱方案。