濕法脫硫煙囪的防腐設計

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

現階段，國家越來越重視環保，不管是新建電廠還是在役電廠，都要求對煙氣進行脫硫處理，最大限度降低對環境的污染。

目前，鍋爐脫硫系統主要采用不設置煙氣加熱裝置的濕法脫硫工藝。該工藝對煙氣的濕度和溫度都帶來較大改變。濕度增大，溫度降到45℃至50℃，煙氣溫度低，使煙氣中的水冷凝并凝結在煙囪內壁，煙氣中的酸性介質溶解在冷凝液中形成酸液。沿著煙囪壁向下流的酸液，由于水分部分蒸發，酸濃度越來越大。由于煙氣溫度降低、密度增大，煙囪的自抽功能隨之減弱，導致煙囪內部正壓區變大。煙氣和酸液在壓力作用下，滲透性變強，進而腐蝕破壞性增強。所以，此種工況下的煙囪需要重點進行防腐設計。

1 煙囪結構

在濕法脫硫應用前，最常見的結構形式是單筒煙囪。

伴隨行業的發展及標準的更新完善，現階段，國內外的行業標準均對濕法脫硫工藝的煙氣性質和煙囪型式做了明確的規定。

(1)GB 50051-2013《煙囪設計規范》第11.2.4條規定：濕法脫硫的配套煙囪應采用套筒式或多管式結構[1]。

(2)國際煙囪協會的規范指出，濕法脫硫后的煙氣溫度低、濕度大、硫酸含量高，屬于“強”化學腐蝕等級，煙囪應采用套筒式或多管式結構。

(3)美國電力研究院《濕煙囪設計指導》提供的調研數據表明，濕法脫硫的煙氣為強腐蝕等級，煙囪防腐設計尤為重要。

因此，采用濕法脫硫的配套煙囪，需設計為套筒式或多管式結構，外筒采用鋼筋混凝土，內筒(排煙筒)采用復合板、碳鋼襯磚或者玻璃鋼。

由于單筒煙囪長期處于工作狀態，基本不具備內部檢修的條件，不能及時發現耐蝕層的損傷或破壞，進而不能及時維修，一旦在煙囪外壁出現腐蝕跡象，即表明其內部的腐蝕情況已經相當嚴重，會嚴重影響煙囪的安全運行。這正是濕法脫硫煙囪需要設計為套筒或多管式的原因。

2 內筒(排煙筒)防腐方案

防腐方案的選擇主要考慮經濟性、施工周期和投運后的使用壽命等方面。目前，濕法脫硫煙氣排煙筒的防腐蝕方案主要有鈦鋼復合板、碳鋼內襯玻璃磚防腐系統以及玻璃鋼(FPR)材料。

2.1鈦鋼復合板(Q235B+TA2)排煙筒

鈦鋼復合板是一種復合材料，耐蝕性非常好，是近年來行業推崇的濕法脫硫煙囪防腐材料。復層鈦板厚度一般取1.2mm，基層Q235B厚度按計算取值。其優點有以下幾個方面：①具備鋼內筒整體性、密封性的特點；②防腐效果好，使用壽命長；③是一種成熟材料，設計、采購、施工都有標準可循；④施工周期短，目前有較多的工程實例。

鈦鋼復合板的缺點是造價較高。

某公司停機情況下對煙囪中鈦鋼復合板排煙內筒的檢查情況見圖1。

圖1 煙囪內筒鈦層表面照片

從照片可知，經過多年運行后，鈦鋼復合板排煙內筒內表面的鈦材料面層的顏色和光亮情況正常。

某工程公司對5座濕法脫硫(無煙氣加熱裝置)的配套煙囪(內筒為鈦鋼復合板材料)進行調研，結果表明，總體情況良好，部分焊縫處有輕微腐蝕，局部鈦表面氧化膜出現破損，不影響煙囪運行，是施工質量缺陷造成的上述問題，材料本身的可靠性好。

2.2 Q235B鋼筒內襯玻璃磚防腐系統排煙筒

玻璃磚防腐系統主要由底漆、黏接劑和玻璃磚組成，不但具有良好的耐蝕性，而且具備隔熱性能，鋼筒外側不需要另做保溫。玻璃磚可在多種基體表面施工，如鋼內筒、混凝土、高強塑料等。玻璃磚的來源有國產玻璃磚和賓高德玻璃磚(美國進口)等。某單位曾做過賓高德玻璃磚防腐內襯煙囪(濕法脫硫工藝，無煙氣加熱裝置)的調研，局部鏟除玻璃磚并取樣分析，結果表明，使用情況良好，沒有發現嚴重的破損、開裂問題。玻璃磚耐沖刷性能較弱，鋼內筒煙道入口段玻璃磚表面外敷黏接劑，主要是保護玻璃磚，經過多年運行，膠黏劑層沒有嚴重磨損和粉化跡象，能有效保護該處玻璃磚，其他位置的黏接劑也沒有發現明顯老化。

調研的國產玻璃磚防腐系統的結果如下：其材料耐蝕性能相較于進口的賓高德玻璃磚差些，具體差異也與施工質量有關。調研發現，鋼筒內表面玻璃磚防護層出現脫落(見圖2)和滲漏腐蝕孔洞(見圖3)，整體運行情況較差。

圖2 玻璃磚脫落

圖3 鋼內筒腐蝕

Q235B鋼筒內襯玻璃磚防腐系統的優點有以下幾個方面：①鋼內筒外表面不需要再設置保溫層，節省保溫費用；②防腐效果好，使用壽命長(賓高德玻璃磚)；③適用范圍廣，可以在鋼內筒、混凝土等內表面施工。

Q235B鋼筒內襯玻璃磚防腐系統的缺點如下：①施工周期長；②國產玻璃磚內襯系統材料性能和施工質量差，基本不滿足濕法脫硫煙囪的運行要求，有待改進；③賓高德玻璃磚內襯系統材料性能和施工質量好，但造價高。

2.3 玻璃鋼(FPR)排煙筒

玻璃鋼是一種兼具結構性和功能性的新型復合材料，其主要由樹脂和強度較高的玻璃增強纖維復合而成。其結構性(強度和剛度)由玻璃增強纖維提供，其功能性(耐蝕性)由樹脂提供[2]。

玻璃鋼排煙筒的優點如下：①強度高、密度小(其密度為普通碳鋼的0.25倍)；②具有良好的耐

腐蝕性；③導熱性差，具備良好的隔熱性能(排煙筒不需設置保溫層)；④造價較低。

玻璃鋼排煙筒的缺點如下：①市場上材料種類繁多，性能參差不齊。采購過程中，質量控制難度大，容易出現由于材料選擇不當致使排煙筒的強度、耐蝕性不滿足運行要求的情況；②施工質量要求高，如控制不好，同樣會導致煙囪不滿足運行要求；③安全性較差，導致國內發生數起施工火災和運行中火災事故。

3 結語

通過對無煙氣加熱裝置的濕法脫硫煙囪結構及防腐方案的論述，得出以下結論。

(1)煙囪結構選擇：應采用套筒式或者多管式(根據具體機組規模)。

(2)排煙筒選擇：①從可靠性/使用壽命(質量)方面考慮，應選擇鈦-鋼復合板或者Q235B內襯賓高德玻璃磚防腐系統；②從施工周期(進度)方面考慮，應選擇鈦鋼復合板；③相關資料研究表明，鈦-鋼復合板方案和Q235B內襯賓高德玻璃磚防腐系統總造價相當(包括混凝土外筒部分)，所以從成本方面考慮，兩者都可以。

綜上所述，從質量、進度、成本綜合考慮，新建煙囪首選鈦鋼復合板方案，利舊煙囪則選用內襯賓高德防腐系統。