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1、烟囱内壁防腐问题一、湿法烟气脱硫工艺的烟囱运行工况条件 湿法石灰石洗涤法是国外应用最多和最成熟的工艺， 也是国内火电厂脱硫的主导工艺。 湿法 脱硫工艺主要流程是，锅炉的烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫（FGD）系统。在烟气进入脱硫吸收塔之前经增压风机升压，然后通过烟气一烟气加热器（GGH），将烟气的热量传输给吸收塔出口的烟气， 使吸收塔入口烟气温度降低， 有利于吸收塔安全运行， 同时吸 收塔出口的清洁烟气则由GGH加热升温，烟气温度升高，有利于烟气扩散排放。经过GGH加热器加热后烟气温度一般在80C左右，可使烟囱出口处达到更好的扩散条件和避免烟气形成白雾。GGH之前设的增压风机，用以克
2、服脱硫系统的阻力，加热后的清洁烟气靠增压风 机的压送排入烟囱。当不设 GGH加热器加热系统时，烟气温度一般在4050C。烟气经过脱硫后， 烟气中的二氧化硫的含量大大减少， 而洗涤的方法对除去烟气中少量的三 氧化硫效果并不好，因此仍然残留近10%的二氧化硫和三氧化硫。由于经湿法脱硫，烟气湿度增加、温度降低， 烟气极易在烟囱的内壁结露， 烟气中残余的三氧化硫溶解后， 形成腐蚀 性很强的稀硫酸液。脱硫烟囱内的烟气有以下特点：1. 烟气中水份含量高，烟气湿度很大；2. 烟气温度低，脱硫后的烟气温度一般在 4050C之间，经GGH加温器升温后一般在 80C 左右；3. 烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露
3、点温度降低；4. 烟气中的酸液的浓度低，渗透性较强。5. 烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸，它的化合温度约为60C，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。6. 由于脱硫烟囱内烟气的上述特点，对烟囱设计有如下影响：6.1 烟气湿度大， 含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下， 结露形成的冷凝物具 有很强的腐蚀性，对烟囱内侧结构致密度差的材料产生腐蚀，影响结构耐久性。6.2 低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。6.3 酸液的温度在40-80C时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40-80C时的腐蚀速度比在其它温度时高出约 3-8 倍。由此
4、可知，排放脱硫烟气的烟囱比排放普通未脱硫烟气的烟囱对防腐蚀设计要求要高得多， 这也许与我们的传统观念有所不同。目前，电厂烟囱主要在以下三种工况下运行： 排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在130C左右。在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态，烟气对烟囱内壁材料属气态均匀腐蚀，腐蚀情况相当轻微。排放经湿法脱硫后的烟气，并且烟气经GGH系统加热，进入烟囱的烟气温度在80C左右，烟囱内壁有轻微结露， 导致排烟内筒内侧积灰。 根据排放烟气成分及运行等条件的不同， 结 露腐蚀状况将有所变化。排放经湿法脱硫后的烟气，进入烟囱的烟气温度在4050C,烟囱内壁有严重结露，沿筒 壁有结露的酸液流淌。在设有脱硫系统
5、的电厂， 由于在运行时， 烟气有可能不进入脱硫装置， 而通过旁路烟道进入 烟囱。此时，烟气温度较高，一般在130C左右，故障温度 180C左右，虑在此温度工况下运行对烟囱的影响。同时在烟囱的防腐蚀设计中还应该考虑到以下几个综合因素：残留的灰粉平均粒度(大约10um)、灰粉的硬度(约莫式硬度7.0 )、灰粉的冲击能量 (2.05*10-12J)、灰粉的浓度(600mg/m3)、烟囱的最大曲率变化(实际不大于1% 。嘉华电厂不设GGH湿法脱硫烟囱防腐改造探讨摘要：对嘉华电厂不设 GGH勺湿法脱硫烟囱防腐技术方案进行了探讨。从嘉华电厂的烟囱及 其运行特征入手 , 根据防腐要求提出各种可选方案 ; 通
6、过对方案特性的对比分析 , 得到最优方 案。关键词:GGH;湿法烟气脱硫；防腐嘉华电厂烟气脱硫工程于 2007 年下半年开工建设 , 拟采用石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺(FGD)。为了减轻脱硫后低温高湿烟气对烟囱的腐蚀，本工程决定采用湿烟囱替代GGH方案。但由此带来的湿烟囱腐蚀问题 , 将直接影响今后的长期安全运行。1 嘉华电厂烟囱结构嘉华电厂现有4台600MV燃煤机组，每2台炉共用一座双内筒钢管式烟囱，每台炉配一根排烟管， 即把承重的钢筋混凝土外筒和排烟内筒分开 ，使外筒受力结构不与强腐蚀性烟气相接触。外筒出口直径16. 16m,顶标高230m,出口标高混凝土筒壁厚 300mm内筒顶标高240
7、m,内筒出 口直径6m,采用NSI耐腐蚀钢，钢内筒外敷容重为100 kg/m3、厚度为80mml的玻布岩棉板保 温层,承重36. 19 t 。机组正常运行时的排烟温度为 120C。2 湿法脱硫烟气对钢烟囱的腐蚀性分析2. 1 烟气成分变化对烟囱运行的影响脱硫烟气具有很强的腐蚀性。烟气中的氯离子遇到水蒸汽形成氯酸，其化合温度约 60C ,当低于氯酸露点温度时 , 会产生严重的腐蚀 , 对钢板的腐蚀速度是其他温度的 38倍。同时,烟气经脱硫后，虽然SO2含量大大减少，但仅能去除50%勺SO3由于经湿法脱硫，烟气 湿度增加，温度降低,极易在烟囱内壁结露，烟气中残余的 SO3溶解后，形成腐蚀性很强的稀
8、 硫酸液。所以，脱硫烟气中 SO2含量虽有所降低，但对烟囱具有腐蚀性的物质总量反而增多 了。2. 2 烟气压力变化对烟囱运行的影响烟气不经过FGD系统时，在烟囱内基本全程负压运行 ，当烟气经过FGD洗涤后，烟囱的进口烟 温由120C降至4750C ,导致烟气密度增大,烟囱的自抽吸能力降低,这样会使烟囱内压力 分布改变 ， 正压区扩大。烟气正压运行时 ， 易对排烟筒壁产生渗透压力 ， 加快腐蚀进程。2. 3烟气温(湿)度变化对烟囱运行的影响机组在安装FGD装置前,酸露点温度范围为 105. 0111. 6C ,安装FGD后,由于烟气中的SO2 和S03等酸性气体大幅减少，酸露点温度下降至 70.
9、 5 90 C;烟气脱硫前烟囱的排烟温度 为120C,高于其烟气酸露点温度，并且为干烟气，在负压区不会出现酸腐蚀问题。安装FGD装置后，由于不设 GGH烟囱的排烟温度降低至4750C ,烟囱内壁温度明显降低 ，远远低于FGD装置安装后的酸露点温度，并且烟气处于湿饱和状态，易冷凝结露，并在潮湿环境下产生 腐蚀性的水液 , 液体沿壁面流下 , 造成钢烟囱内壁腐蚀。3不设GGH囱钢内筒防腐要求分析3. 1 不设GGH兑硫烟囱运行工况分析FGD系统投入运行后，电厂烟囱主要在以下三种工况下运行：(1) 排放未经脱硫的烟气。在机组启动或FGD系统故障状态下，全开旁路挡板门，烟气直接进入烟囱排放，此时烟气温
10、度在120C左右，在此条件下，烟囱内壁处于干燥状态 ，烟气对烟囱内壁材料不直接产生腐蚀或腐蚀性很小。(2) 排放经湿法脱硫后的烟气。在机组及FGD系统正常运行状态下，烟气经FGD洗涤后进入烟 囱排放，这时的烟气温度在 50C左右，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露的酸液流淌。(3) 锅炉事故状态下排烟。烟气从旁路直接排至烟囱，这时的温度一般在180C左右。3. 2 不设GGH湿法脱硫烟囱钢内筒防腐要求 电厂烟囱安全运行的必要条件是其中的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀，排烟钢内筒在运行期间尽可能抵抗烟气腐蚀。为了达到有效防腐的目的 ，必须保证防腐材料在以上 3种工况和温 度下都能有效抵御烟气的腐蚀。从
11、不设GGH湿法脱硫烟气的腐蚀性特点可以看出：由于脱硫后烟气成分、 压力、温(湿)度的变化，嘉华公司 4台运行机组脱硫改造时 ，必须选用合适的防 腐内衬系统 ， 对现有钢内筒烟囱内壁采取防腐蚀措施。根据烟囱的运行工况分析 ， 要求内衬材料具有抗强酸腐蚀能力及抗温差变化能力 ， 在温度变 化频繁的环境中不裂缝并且具有长久的寿命。 选择合适的烟囱钢内筒内衬还必须考虑以下几 方面的因素 ：(1) 技术可行性。满足复杂化学环境下的防腐要求。(2) 经济合理。建筑成本低 ， 一次性投资少。(3) 施工容易、周期短。(4) 适合于老烟囱的防腐改造 ， 重量要轻。(5) 使用寿命长。防腐内衬的可靠运行周期即总
12、使用寿命长。4 嘉华电厂可选烟囱防腐技术方案分析4. 1 几种可选方案根据国内外的经验 , 目前湿法脱硫后的烟囱钢（1） 贴衬合金薄板。 采用抗渗密闭性好 , 整体性强 , 自重轻 ,耐酸腐蚀的金属合金薄板材作内衬 如钛板（TiCr2）、镍基合金板（C-276、C22）或铁-镍基耐蚀合金板（AL-6XN）等。贴衬钛钢复合 板材料在烟气湿法脱硫，且不设GGH勺条件下是较为理想的防腐处理方案。用耐腐蚀的轻质隔热制品粘贴。如发泡耐酸玻璃砖内衬，以美国宾高得（PENNGUAR玻璃砖内衬系统为代表 ，隔绝烟气与钢内筒接触 ，具有耐腐蚀和保温的双重性能。 发泡耐酸玻璃砖 由专用的粘合材料直接粘贴于钢烟筒内
13、表面 ，并且由粘合材料对玻璃砖间的缝隙勾缝 ，阻断 了烟气对烟囱内筒结构的腐蚀。 在化学环境与温度大幅变化的情况下均具有防腐能力。 在烟 气湿法脱硫，且不设GGH的条件下，特别是对已运行电厂进行老烟囱防腐是较为理想的方案。 发泡耐酸玻璃砖内衬在国外烟囱中已有大量应用业绩。采用玻璃鳞片等防腐涂层。在FGD吸收塔、烟道等脱硫设备上应用较多，国外电厂烟囱早期有应用 ， 现已较少采用 ， 国内尚没有成熟经验。（4）采用有机、 无机复合纤维涂层。 根据目前掌握的资料 ，美国萨伟真 Systems 公司开发的各 类纤维涂层作为玻璃鳞片涂层的更新换代产品 ， 将有机涂层、耐高温纤维衬里 ， 无机耐腐蚀、 耐
14、酸、耐火材料和胶泥完美结合。 Systems 作为烟囱防腐处理的专业性公司 ， 其产品在美国 有广泛应用 ，并已有连续使用 15年的实例。但由于进入中国市场较晚 ，目前国内只有湖南石 门电厂2X 300MW机组混凝土烟囱防腐改造业绩。4. 2 可选方案比较方案 1 的防腐、耐温、耐磨、抗冲刷性能都非常好 ， 且使用寿命长 ， 但价格昂贵 ， 不易施工。 目前已使用此方案的脱硫岛都是随工程同步建设 ， 没有对已投运的老电厂进行脱硫改造的案 例。因此 ， 嘉华电厂采用此方案并不可行。方案 2 为用硼酸砖衬里。国产砖单位质量比较大 ， 施工周期长 ， 衬里砖有可能脱落 ， 应用业绩 比较少 ， 但价
15、格便宜 ; 宾高得玻璃砖具有良好的防腐性能 ， 在国外电厂烟囱防腐中已有优良业 绩， 使用寿命较长 ， 单位质量轻且安装方便 ， 对烟囱结构的附加荷重很小 ， 便于对已建烟囱的 防腐改造 ， 但价格偏高 ， 施工周期较长。两种产品均适合嘉华电厂的烟囱防腐改造 ， 但宾高得 砖的业绩优势更明显。方案 3 采用的鳞片树脂衬里有较好的防腐性能 ， 但适应温度比较低 ， 使用寿命较短 ， 一般运行 5年就需要进行局部修补。因此 ，从长期安全运行的角度考虑，取消GGH后，采用玻璃鳞片涂 层等防酸腐蚀涂料不适合嘉华电厂脱硫技改项目。方案 4可以同时满足耐温、防腐要求 ，用 它来做防腐整体面层 ， 其整体性好 ， 强度高 ， 使用寿命长 ， 且价格适中 ， 施工周期较短。该工艺 解决了玻璃鳞片涂层存在的抗拉性差、抗弯曲性差、抗高温差 ， 对钢板表面热胀冷缩时与机 体的依附性差等缺点 ， 适合于老烟囱钢内筒的防腐改造。从以上论述中可以得出如下结论 :方案 2的宾高德内衬系统和方案 4的复合纤维涂层均适合 嘉华电厂的湿烟囱防腐改造要求 ， 施工方便、使用寿命长且技术上可行。其中宾高德砖内衬 系统的一次性投资费用是复合纤维涂层的 2 倍左右，但比采用合金薄板要省得多 ，因此经济 上两方案均是合理的 , 但方案 4 比方案 2 更具优势。此两种方案的较长寿命周期 , 可以减小维修花费和维
