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1、湿法脱硫塔顶直排烟囱技术陈美秀 李福才 周和琛(浙江天蓝环保技术有限公司，杭州，311202)摘要：本文分析比较了湿法脱硫后净烟气的排放技术，认为吸收塔塔顶直排烟囱技术具有良好的推广前景。并以某钢铁厂320m2烧结机烟气脱硫工程为例，从直排烟囱的高度、流速、材质、结构、保温等方面进行设计、分析，得出了直排烟囱技术成熟、占地小、流程简洁、投资维护费用低等优点。关键词：湿法 脱硫 直排烟囱The direct-connected chimney technology on the top of wet desulphurization towerChen Meixiu, Li Fucai, Zho
2、u HechenZhejiang Tianlan Environmental Protection Technology Co., LTD, Hangzhou, 311202 Abstract: This paper analyzed and compared the clean technologies for the emissions after wet flue gas desulfurization, showing that the direct-connected chimney technology on the top of absorption tower has a go
3、od promotion prospects. Taking a 320 m2 sintering machine flue gas desulfurization project conducted in Sichuan Dazhou Steel company for example, we investigated the effects of height of chimney blades, gas velocity, materials, constructive structures, insulation, etc., showing that the direct-conne
4、cted chimney technology possessed the advantages of mature technology, needing relatively small space, concise process, low costs for investment and maintenance, etc.Keywords: wet process, desulfurization, direct-connected chimney technology1、引言烟气经湿法FGD装置脱硫后，仍含有少量SO3、SO2、氟化物和氯化物等强腐蚀性物质，使得湿烟道和湿烟囱的内壁暴
5、露于硫酸、亚硫酸、氯化物和氟化物的冷凝物、气溶胶状物质等低pH值环境中，处于腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。故配备湿法FGD装置的烟囱须进行防腐蚀处理，否则将会大大缩短烟囱的使用寿命。塔顶设直排防腐烟囱技术（简称直排烟囱技术）在大中型发电机组、烧结机组湿法脱硫工程中都有成功应用的业绩，是目前国内开始大力推广的湿烟囱防腐技术。该方法具有投资低、施工周期短、运行可靠、维护方便等优点，适用于新建、改建工程。2、排放技术比较大中小型机组、烧结机等锅炉/炉窑尾部增设湿法脱硫装置后，须对通过湿烟气的烟囱进行防腐处理，目前国内外常用的湿烟囱防腐处理方法主要有三种：1）对原烟囱实施防
6、腐处理； 2）将冷却塔作为湿烟气排放烟囱；3）在吸收塔塔顶设直排防腐烟囱。对原烟气烟囱实施防腐处理方法是目前国内外应用最为广泛的湿烟囱防腐处理方法。该方法流程清晰、运行相对可靠，一般适用于新建工程；对于改建工程，实施该方法具有一定的困难。首先，要对原有旧烟囱内壁实施防腐，如不设临时烟囱，必须同时较长时间停运所有配套主机，给主厂带来很大的经济损失；如设临时烟囱，将会增加脱硫系统的整体造价。其次，目前国内外适应于湿烟囱内壁防腐的材料很多，性能及防腐蚀结构形式也不尽相同，如合金钢、泡沫玻璃砖、防腐涂料等；旧烟囱内部复杂，防腐方案难以确定：采用合金钢的施工难度很大,价格也十分昂贵；内衬泡沫玻璃砖对烟囱
7、截面积等因素比较敏感，未能确定是否适用；表面涂以涂料难度很大,效果也有待验证。在国内，旧烟囱防腐是一个正在探索的新课题,有很多企业在开展烟囱防腐研究工作，目前为止尚未有可靠的解决方案与相应的规范。将冷却塔作为湿烟气排放烟囱的方法仅适用于火力发电机组，其可提高火电系统的能源利用效率、简化烟气系统、减少设备投资、节约土地资源，在欧美国家已经得到广泛应用，但在国内只有三河电厂、高碑店电厂等少数电厂建成投运，具体影响还待进一步的验证。在吸收塔塔顶设直排防腐烟囱，经湿法脱硫后的烟气温度较低且较为稳定，故烟囱防腐只需选用与吸收塔相同的防腐材料即可，这样不仅降低防腐成本而且最重要的是更能确保防腐使用寿命。采
8、用此种防腐烟囱，脱硫前热烟气与脱硫后湿烟气各自走独立烟囱，烟囱防腐施工检修时不会影响主机的正常运行，维护方便。在吸收塔塔顶设直排防腐烟囱技术作为新兴的湿烟囱防腐技术，具有很好的推广前景。3、直排烟囱设计3.1烟囱高度设计烟囱高度的射击既要满足大气污染物的稀释要求，又要考虑节省投资，保证地面浓度不超过环境质量标准。烟气经脱硫除尘装置后其粉尘及SO2浓度将大大下降，依照火力发电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）计算烟气抬升高度，结合点源扩散的高斯模式估算污染物的最大落地浓度，参照当地环保部门的相关要求，确定合理的烟囱高度。3.2烟气流速烟囱设计时，倘若出口流速设计不当，有可能会出现烟
9、羽下洗或烟囱雨现象。当烟气流速低于烟囱出口高度风速1.5倍时，容易产生烟羽下洗现象(烟气下洗就是当风吹过烟囱时,会在烟囱的背风侧产生尾迹,尾迹中为低压区,如果烟气排出后,其动力或浮力不足,就会被低压拖入尾迹中) 1。根据美国对湿烟囱的调查，如果出口烟速高于10m/s，则很少有烟羽下洗的情况。当烟气流速设计过高时将会带来两个问题：一是系统阻力增加，二是会带出凝结水，形成严重的烟囱雨，影响周围的环境。结合烟囱雨和烟囱内壁防腐材料的表面粗糙度、表面附着力等因素考虑，烟速不宜超过20m/s。故湿烟囱出口烟气流速一般推荐为15-20m/s，可有效防止烟羽下洗以及烟囱雨的现象。3.3烟囱材质结合湿烟气温度
10、低、腐蚀性强等特性，直排烟囱一般采用两种材质：1）碳钢+防腐衬里；2）整体玻璃钢。碳钢+防腐衬里材质结合了钢的力学性能和防腐衬里的耐腐蚀性能，具有高强度、高防腐、抗老化、寿命长、造价低等优点，应用较为普遍。目前防腐衬里主要有玻璃鳞片和橡胶，其中玻璃鳞片应用居多。采用该方案施工难度较大、施工要求较高、施工时间相对较长。整体玻璃钢具有重量轻、防腐耐磨性能优、寿命长、施工方便等优点，但具有弹性模量低、易老化、强度低、附属构架大等缺点。3.4结构设计3.4.1烟囱结构设计烟囱结构设计参考烟囱设计规定GB50051-2002。钢烟囱包括塔架式、自立式和拉索式三种形式。高大的钢烟囱可采用塔架式，低矮的钢烟
11、囱可采用自立式，细高的钢烟囱可采用拉索式。 塔架式钢烟囱的钢塔架可根据排烟筒数量、水平截面设计成三角形和方形。 自立式钢烟囱的直径 d 和高度h之间的关系宜满足h20d。当不满足此条件时，烟囱下部直径宜扩大或采用其他结构型式。 当烟囱高度与直径之比大于20（即h/d20）时，可采用拉索式钢烟囱。 3.4.2烟囱结构计算某钢铁厂320m2烧结机烟气脱硫采用石灰石-石膏法，并采用吸收塔塔顶直排烟囱，钢烟囱立于吸收塔顶部，采用自立式结构，吸收塔直径12米，塔段高32米，烟囱直径5.8米，烟囱段48米（见下图）：壁厚如图所示，H/D=10.925。计算依据：1、所提供的地质条件；2、H/D15，同时设
12、计风速小于临界风速，故未考虑横向风振；3、H/D15，地震载荷计算也只考虑第一振型；4、材料许用应力取113Mpa，焊接系数取0.7（有局部无损检测时取0.85）。经计算校核，应力最集中的截面为3-3截面，目前的壁厚布置是安全的，满足设计条件，同时在塔的锥段增加壳体加强筋，设备结构的可靠性得到保证的。3.5烟囱保温脱硫后烟气温度一般在45-60之间，根据火力发电厂保温油漆设计规程GBT5072-2007，外表面温度高于50且需要减少热量损失者需要进行保温。依据理论计算，不保温直排烟囱在烟囱内冷凝的析出水量较保温直排烟囱增加1.5倍，但这些冷凝析出水量相对于饱和烟气在大气中冷凝析出的水量来讲，是
13、微乎其微的。另外，通过在烟囱出口设置冷凝水回收装置，能够有效减少冷凝水带出。因此直排烟囱不保温基本不会加重烟囱雨现象。根据实际调查表明，保温直排烟囱和不保温直排烟囱在烟囱雨、烟羽下洗问题上并无较大区别。根据上述结论，直排烟囱无需设保温措施；但在北方寒冷地区，考虑防冻等问题，可考虑设保温措施。4、直排烟囱业绩介绍直排烟囱技术在国内外大中小型发电机组、烧结机组湿法脱硫工程中都有不少成功应用的业绩。（1）江苏利港发电股份有限公司一期2300MW机组烟气脱硫工程在吸收塔顶部设钢烟囱，烟囱直径7.6米，烟囱总高120m，2008年5月投运，性能稳定。（2）四川省达州钢铁集团有限公司320m2烧结机脱硫工
14、程采用直排烟囱技术，烟囱直径5.8m，总高80m，碳钢衬玻璃鳞片材质，2010年10月投运，效果良好。（3）浙江智兴集团有限公司435t/h锅炉烟气脱硫除尘工程在塔顶设直排烟囱，烟囱直径2.4m，总高45m，碳钢衬玻璃鳞片材质，2009年9月投运，运行稳定。 利港电厂 智兴热电 达州钢铁直排烟囱图片5、结束语直排烟囱技术成熟、占地小、流程简洁、投资维护费用低，适用于新建、改建工程，具有很好的推广前景。参考文献1杨振利，无GGH-FGD“湿烟囱”降雨问题分析，电力设备，2008年12月作者背景：陈美秀（1982-），女，浙江温州，工程师，研究生，主要从事烟气脱硫工程设计工作，email： .5。
