濕法脫硫煙囪的防腐設(shè)計(jì)

(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

現(xiàn)階段，國家越來越重視環(huán)保，不管是新建電廠還是在役電廠，都要求對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理，最大限度降低對(duì)環(huán)境的污染。

目前，鍋爐脫硫系統(tǒng)主要采用不設(shè)置煙氣加熱裝置的濕法脫硫工藝。該工藝對(duì)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(jié)在煙囪內(nèi)壁，煙氣中的酸性介質(zhì)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(fā)，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(dǎo)致煙囪內(nèi)部正壓區(qū)變大。煙氣和酸液在壓力作用下，滲透性變強(qiáng)，進(jìn)而腐蝕破壞性增強(qiáng)。所以，此種工況下的煙囪需要重點(diǎn)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。

1 煙囪結(jié)構(gòu)

在濕法脫硫應(yīng)用前，最常見的結(jié)構(gòu)形式是單筒煙囪。

伴隨行業(yè)的發(fā)展及標(biāo)準(zhǔn)的更新完善，現(xiàn)階段，國內(nèi)外的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均對(duì)濕法脫硫工藝的煙氣性質(zhì)和煙囪型式做了明確的規(guī)定。

(1)GB 50051-2013《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》第11.2.4條規(guī)定：濕法脫硫的配套煙囪應(yīng)采用套筒式或多管式結(jié)構(gòu)[1]。

(2)國際煙囪協(xié)會(huì)的規(guī)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(qiáng)”化學(xué)腐蝕等級(jí)，煙囪應(yīng)采用套筒式或多管式結(jié)構(gòu)。

(3)美國電力研究院《濕煙囪設(shè)計(jì)指導(dǎo)》提供的調(diào)研數(shù)據(jù)表明，濕法脫硫的煙氣為強(qiáng)腐蝕等級(jí)，煙囪防腐設(shè)計(jì)尤為重要。

因此，采用濕法脫硫的配套煙囪，需設(shè)計(jì)為套筒式或多管式結(jié)構(gòu)，外筒采用鋼筋混凝土，內(nèi)筒(排煙筒)采用復(fù)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(tài)，基本不具備內(nèi)部檢修的條件，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)耐蝕層的損傷或破壞，進(jìn)而不能及時(shí)維修，一旦在煙囪外壁出現(xiàn)腐蝕跡象，即表明其內(nèi)部的腐蝕情況已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，會(huì)嚴(yán)重影響煙囪的安全運(yùn)行。這正是濕法脫硫煙囪需要設(shè)計(jì)為套筒或多管式的原因。

2 內(nèi)筒(排煙筒)防腐方案

防腐方案的選擇主要考慮經(jīng)濟(jì)性、施工周期和投運(yùn)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(fù)合板、碳鋼內(nèi)襯玻璃磚防腐系統(tǒng)以及玻璃鋼(FPR)材料。

2.1鈦鋼復(fù)合板(Q235B+TA2)排煙筒

鈦鋼復(fù)合板是一種復(fù)合材料，耐蝕性非常好，是近年來行業(yè)推崇的濕法脫硫煙囪防腐材料。復(fù)層鈦板厚度一般取1.2mm，基層Q235B厚度按計(jì)算取值。其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①具備鋼內(nèi)筒整體性、密封性的特點(diǎn)；②防腐效果好，使用壽命長；③是一種成熟材料，設(shè)計(jì)、采購、施工都有標(biāo)準(zhǔn)可循；④施工周期短，目前有較多的工程實(shí)例。

鈦鋼復(fù)合板的缺點(diǎn)是造價(jià)較高。

某公司停機(jī)情況下對(duì)煙囪中鈦鋼復(fù)合板排煙內(nèi)筒的檢查情況見圖1。

圖1 煙囪內(nèi)筒鈦層表面照片

從照片可知，經(jīng)過多年運(yùn)行后，鈦鋼復(fù)合板排煙內(nèi)筒內(nèi)表面的鈦材料面層的顏色和光亮情況正常。

某工程公司對(duì)5座濕法脫硫(無煙氣加熱裝置)的配套煙囪(內(nèi)筒為鈦鋼復(fù)合板材料)進(jìn)行調(diào)研，結(jié)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(xiàn)破損，不影響煙囪運(yùn)行，是施工質(zhì)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(nèi)襯玻璃磚防腐系統(tǒng)排煙筒

玻璃磚防腐系統(tǒng)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(cè)不需要另做保溫。玻璃磚可在多種基體表面施工，如鋼內(nèi)筒、混凝土、高強(qiáng)塑料等。玻璃磚的來源有國產(chǎn)玻璃磚和賓高德玻璃磚(美國進(jìn)口)等。某單位曾做過賓高德玻璃磚防腐內(nèi)襯煙囪(濕法脫硫工藝，無煙氣加熱裝置)的調(diào)研，局部鏟除玻璃磚并取樣分析，結(jié)果表明，使用情況良好，沒有發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的破損、開裂問題。玻璃磚耐沖刷性能較弱，鋼內(nèi)筒煙道入口段玻璃磚表面外敷黏接劑，主要是保護(hù)玻璃磚，經(jīng)過多年運(yùn)行，膠黏劑層沒有嚴(yán)重磨損和粉化跡象，能有效保護(hù)該處玻璃磚，其他位置的黏接劑也沒有發(fā)現(xiàn)明顯老化。

調(diào)研的國產(chǎn)玻璃磚防腐系統(tǒng)的結(jié)果如下：其材料耐蝕性能相較于進(jìn)口的賓高德玻璃磚差些，具體差異也與施工質(zhì)量有關(guān)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，鋼筒內(nèi)表面玻璃磚防護(hù)層出現(xiàn)脫落(見圖2)和滲漏腐蝕孔洞(見圖3)，整體運(yùn)行情況較差。

圖2 玻璃磚脫落

圖3 鋼內(nèi)筒腐蝕

Q235B鋼筒內(nèi)襯玻璃磚防腐系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①鋼內(nèi)筒外表面不需要再設(shè)置保溫層，節(jié)省保溫費(fèi)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(nèi)筒、混凝土等內(nèi)表面施工。

Q235B鋼筒內(nèi)襯玻璃磚防腐系統(tǒng)的缺點(diǎn)如下：①施工周期長；②國產(chǎn)玻璃磚內(nèi)襯系統(tǒng)材料性能和施工質(zhì)量差，基本不滿足濕法脫硫煙囪的運(yùn)行要求，有待改進(jìn)；③賓高德玻璃磚內(nèi)襯系統(tǒng)材料性能和施工質(zhì)量好，但造價(jià)高。

2.3 玻璃鋼(FPR)排煙筒

玻璃鋼是一種兼具結(jié)構(gòu)性和功能性的新型復(fù)合材料，其主要由樹脂和強(qiáng)度較高的玻璃增強(qiáng)纖維復(fù)合而成。其結(jié)構(gòu)性(強(qiáng)度和剛度)由玻璃增強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)如下：①強(qiáng)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(dǎo)熱性差，具備良好的隔熱性能(排煙筒不需設(shè)置保溫層)；④造價(jià)較低。

玻璃鋼排煙筒的缺點(diǎn)如下：①市場上材料種類繁多，性能參差不齊。采購過程中，質(zhì)量控制難度大，容易出現(xiàn)由于材料選擇不當(dāng)致使排煙筒的強(qiáng)度、耐蝕性不滿足運(yùn)行要求的情況；②施工質(zhì)量要求高，如控制不好，同樣會(huì)導(dǎo)致煙囪不滿足運(yùn)行要求；③安全性較差，導(dǎo)致國內(nèi)發(fā)生數(shù)起施工火災(zāi)和運(yùn)行中火災(zāi)事故。

3 結(jié)語

通過對(duì)無煙氣加熱裝置的濕法脫硫煙囪結(jié)構(gòu)及防腐方案的論述，得出以下結(jié)論。

(1)煙囪結(jié)構(gòu)選擇：應(yīng)采用套筒式或者多管式(根據(jù)具體機(jī)組規(guī)模)。

(2)排煙筒選擇：①從可靠性/使用壽命(質(zhì)量)方面考慮，應(yīng)選擇鈦-鋼復(fù)合板或者Q235B內(nèi)襯賓高德玻璃磚防腐系統(tǒng)；②從施工周期(進(jìn)度)方面考慮，應(yīng)選擇鈦鋼復(fù)合板；③相關(guān)資料研究表明，鈦-鋼復(fù)合板方案和Q235B內(nèi)襯賓高德玻璃磚防腐系統(tǒng)總造價(jià)相當(dāng)(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(zhì)量、進(jìn)度、成本綜合考慮，新建煙囪首選鈦鋼復(fù)合板方案，利舊煙囪則選用內(nèi)襯賓高德防腐系統(tǒng)。