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燃煤发电厂排放脱硫烟气烟囱设计浅析 燃煤发电厂排放脱硫烟气烟囱设计浅析 张兰春 侯学众 摘 要：摘 要： 本文介绍燃煤火力发电厂烟囱在排放不同工况脱硫烟气条件下烟囱型式与防腐 隔离层的选择，针对目前排放脱硫烟气的烟囱设计进行探讨，以求实现安全、经济、实用的 设计原则 关键词：关键词：烟囱；排烟筒；脱硫烟气；GGH；防腐隔离层； 一． 前言 为减少燃煤火电厂排放烟气对大气环境的污染，严格执行《火电厂大气污染物排放标 准》 ， 国家环保总局规定自 2005 年 1 月 1 日起新建燃煤火力发电厂烟气排放要同期配套建设 脱硫设施，2004 年 1 月 1 日以前建设的火电机组达不到“排放标准”的应限期改造，烟气 经过脱硫处理达到排放标准后方可直接排放到大气环境烟气脱硫后的温度、成分、运行工 况与脱硫前有很大区别，本文探讨了排放脱硫烟气烟囱的设计选型问题 二． 火力发电厂脱硫烟气腐蚀性特点 1、烟气脱硫工艺及烟气温度特点 目前国内烟气脱硫工艺有湿法脱硫、干法脱硫、半干半湿法脱硫、循环流化床脱硫等多 种脱硫工艺其中石膏-石灰石湿法脱硫工艺因技术成熟、脱硫效率高应用最为普遍 火电厂锅炉排放的高温烟气一般在 130-160℃，烟气经过湿法脱硫吸收塔洗涤后一般为 40-50℃。

设置烟气加热装置（GGH）增温后，烟气可以达到 70-80℃左右 2、国内烟气腐蚀性调查 1991-1998 年，西北电力设计院在有关单位的配合下对 10 个电厂的 16 座普通单筒钢筋 混凝土烟囱进行了调查，取得了大量的实际资料及相关数据，得出以下几个方面结论： （1）烟气温度低于 150℃，烟囱内部均不同程度存在腐蚀现象，主要与煤质含硫量有 关 （2）烟气处于正压运行的烟囱，烟囱内部腐蚀较重，内衬及保温层密闭性效果较差的 烟囱，钢筋混凝土外壁有不同程度的腐蚀现象 （3）由于沿烟囱高度方向烟气压力不同，筒身混凝土腐蚀沿烟囱高度方向则分布并不 均匀，烟囱中上部腐蚀较为严重 （4）一般烟囱筒壁内表面都结露，保温层很潮湿 （5）采用湿法脱硫装置的烟囱，烟气温度 50℃左右，烟气含水量大，冷凝酸液排出量 大；应重视冷凝稀酸液的渗透和隔离，对冷凝稀酸液采取聚集和排除措施 3、低温烟气的腐蚀性特点 由于国内烟气脱硫腐蚀研究资料较少， 经验也不多， 国内烟囱设计标准中对排放脱硫烟 气的烟囱防腐设计尚无明确说明国际工业烟囱协会（International Committee On Industrial Chimneys）在其发布的《钢烟囱标准规程》 （Model Code For Steel Chimneys） （1999 年第 1 版）中对脱硫后的烟气腐蚀性能有这样的说明： （1）烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将提高腐蚀程度； （2）处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条件通常被视为高腐蚀等级； （3）确定含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级（化学荷载）是按 SO3的含量值为依据； （4） 烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸， 其化合温度约为 60℃， 低于氯酸露点温度时， 就会产生严重的腐蚀，即使是化合中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。

三． 烟囱设计方案的选择 1、烟囱结构形式的选择 《烟囱设计规范》 （GB50051-2002） 、 《火力发电厂土建结构设计技术规定》 （DL5022-93）以 及《工业建筑防腐蚀设计规范》 （GB50046-95）等有关规范根据烟气对排烟筒的腐蚀程度，对烟 囱结构型式的选择规定： （1）当排放强腐蚀性烟气时，宜采用多管式或套筒式烟囱； （2）当排放中等腐蚀性烟气时，可根据烟囱的重要性宜采用多管式或套筒式烟囱，采 用单筒式烟囱应设置多重防腐措施； （3）当排放弱腐蚀性烟气时，可采单筒式烟囱，应采取有效的防腐措施 2、排烟筒形式的选择 采用湿法脱硫的烟气温度一般在 40℃～50℃之间，烟气冷凝后产生大量的腐蚀性较强 的酸性液体，同时由于烟气温度低、湿度大、流速低，容易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产 生压力排烟筒应选用闭性好、抗渗防腐性能强的钢排烟筒根据有关资料，40℃-80℃的 低浓度酸液对普通钢材的腐蚀速度比其他温度环境高出 3-8 倍， 因此钢排烟筒的内壁须进行 防腐处理 脱硫烟气经 GGH 烟气加热装置升温后一般在 70℃～80℃之间，烟气温度相对较高，湿 度也有所减小。

采用等径直管排烟筒时，有利于提高烟气上抽力，大部分湿烟气快速由排烟 筒排入大气，不易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产生压力，烟气冷凝结露相对较少排烟筒 优先采用密封性能好的钢筒， 当排烟筒外侧采取相应的密封措施后， 也可以采用砌筑材料排 烟筒 四． 钢排烟筒内部防腐隔离层的选择 由于国内烟气脱硫历史较短，专项的腐蚀调查研究资料很少，经验也不多，并且国内烟 囱设计标准中对脱硫处理的烟囱防腐设计尚无明确说明 对于脱硫后烟气对烟囱结构的腐蚀 性分析主要是借鉴国外的资料和做法， 国内设计行业主要是依据自己的经验和参考资料进行 设计电力行业常用的几种防腐隔离层主要有以下几种 1、金属防腐隔离层 金属防腐隔离层的厚度一般为 1-1.2mm，采用爆炸复合、爆炸-轧制复合、直接轧制等 加工工艺，将耐腐蚀效果极好的钛、镍金属与钢板结合形成钛（镍）-钢复合板该材料防 腐效果及耐久性很好，但焊接技术要求高，工程造价高目前国内排放低温脱硫烟气 （40-50℃）的钢排烟筒多采用金属复合钛板，如华能玉环电厂 4×1000MW 烟囱、山西王曲 电厂 2×600MW 烟囱等 2、发泡玻璃砖隔离层 发泡玻璃砖是无机材料硼硅玻璃经发泡后形成的， 采用专用粘接剂粘贴在钢质排烟筒内 侧。

该材料具有轻质、耐高温、耐腐蚀、低导热性特点，形成的隔离层密闭性能好，结构安 全性高，运行期间维护费用低发泡玻璃砖具有良好的隔热效果，兼作钢排烟筒的隔热层 早期发泡玻璃砖多采用美国汉高公司的产品， 烟囱造价相对偏高 目前国内已有多家企业生 产发泡玻璃砖及其配套的粘接剂，价格相对比较低，施工相对简单，应用比较广泛如山西 霍州电厂、江苏利港电厂等 3、钾水玻璃耐酸砂浆隔离层 钾水玻璃 （硅酸钠） 与砂浆料按照一定比例配制的钾水玻璃耐酸砂浆， 采用喷涂方式 （一 般为 50mm 厚）固定在排烟筒内侧由于防腐隔离层与钢材膨胀系数不同，钢排烟筒产生纵 向变形时钾水玻璃砂浆会产生裂缝， 为此防腐层内配有防止开裂的钢筋网， 而且在防腐砂浆 与钢排烟筒内壁之间再涂刷一层防腐隔离涂料作为第二道防线 钾水玻璃耐酸砂浆具有耐高 温、 抗渗性强、 耐酸性好、 抗冲击等优点 但防腐隔离层开裂会使烟气对排烟筒存在腐蚀性，安全性相对较低，运行维护比较复杂该方案材料费用比较低，应用广泛如北仑港电厂、 韩城第二发电厂等 4、复合涂层隔离层 复合涂层种类较多，一般包括底层结合层、中间防腐隔离层、防腐面层复合涂层中间 隔离内层一般为树脂鳞片材料。

复合涂层防腐隔离层具有抗渗性强、耐酸性好、变形能力与 钢材接近， 在排烟筒产生纵向变形时不易出现裂缝， 有效地阻止了腐蚀性烟气与钢排烟筒的 接触适用于烟气温度不大于 200℃的工作环境，在国内外脱硫设备及烟道中应用广泛，材 料价格适中，施工难度也不大，近几年已有用于排烟筒的工程实践，如洛阳新安电厂 五、烟囱经济技术比较 以内陆地区 240m/2×6.5m 双排烟筒烟囱为例，考虑钢结构和耐酸砖砌体两种排烟筒形 式，钢排烟筒防腐隔离层考虑金属防腐隔离层、发泡玻璃砖、复合涂层三种方案，对几种常 用烟囱进行综合经济比较 表 1 烟囱各方案经济方案比较 烟囱方案 组成项目造价 （万元） 钢 结 构 排 烟 筒 耐酸砖砌 体排烟筒金属隔离层发泡玻璃砖复合涂层 钾水玻璃砂浆钢排烟筒 2704 715 935 935 0 玻璃丝棉保温 19 0 19 19 41 发泡玻璃砖 0 1023 0 0 0 复合涂层 0 0 465 0 耐酸轻质混凝土排烟筒 0 0 0 0 357 钾水玻璃砂浆 0 0 0 350 42 基础、混凝土外筒、钢结构平台 1331 1331 1331 1331 1868 烟囱总造价（万元） 4054 3069 2750 2635 2308 备注 以上费用均为工程取费前价格 六、结束语 一般来说，排放低温脱硫烟气无 GGH 烟温加热装置时应采用钢结构排烟筒；防腐隔离层 选择钛-复合钢板或发泡玻璃砖；排放 GGH 装置升温脱硫烟气优先考虑钢排烟筒，防腐隔离层 选择发泡玻璃砖，复合涂层式钾水玻璃耐酸砂浆；在保证烟气沿排烟筒全高程呈负压运行时 可以采用砌体排烟筒，但应采取有效密封措施。

单机容量在 600MW 级以上的烟囱应考虑每台 锅炉对应单独排烟筒，以便于维护检修总之，烟囱的设计选型应根据烟气的腐蚀程度、烟 气温度、湿度、烟气在排放过程中存在的压力参数、烟囱的重要性等多种因素确定在确保 结构的安全前提下，充分考虑工程造价低、运行维护方便等因素 注：本文发表在《城市发展研究时代论坛》2006 年 。