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[摘要]电厂烟气湿法脱硫后，产生低温蒸汽、硫酸露点、正压运行等一系列的问题。在对国内烟囱腐蚀情况的调查、分析、研究的基础上，针对国内某湿法脱硫电厂工程烟囱，提出了各可选方案。
[关键词] 电厂 湿法脱硫 烟囱
[中图分类号] TM6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-269-2
1电厂烟囱发展简况及脱硫工艺对烟囱的影响
1.1电厂烟囱发展简况
1.1.1单筒钢筋混凝土烟囱
我国早期电厂均采用该形式烟囱。烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒及与其内侧紧靠的保温层、隔热内衬组成。调查表明该形式烟囱筒身裂缝现象普遍存在。烟囱筒身无检修维护条件。
1.1.2直排烟筒式钢筋混凝土烟囱
烟囱上半部由承重的钢筋混凝土外筒及与其内侧紧靠的保温层、隔热内衬组成，烟囱下半部由钢筋混凝土外筒及支承于底部基础的砖内筒和保温层组成。采用直排烟筒式钢筋混凝土烟囱主要目的是为了保证烟囱的全程负压，避免烟气沿砖内衬渗漏，对承重的钢筋混凝土外筒产生腐蚀。
1.1.3套筒（多管）式砖内筒烟囱
烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒、检修支承平台及支承于平台上的砖内筒和保温层组成。排烟筒数量可根据需要设置多个。烟囱内垂直交通，一般仅考虑设置钢梯。套筒（多管）式砖内筒烟囱可避免烟气对承重的钢筋混凝土外筒产生腐蚀。
1.1.4套筒（多管）式钢内筒烟囱
烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒、检修支承平台及支承于基础或平台上的钢内筒和保温防腐层组成。排烟筒数量可根据需要设置多个。
1.2脱硫对烟囱的影响
湿法石灰石洗涤法是当今世界应用最多和最成熟的工艺。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40～50℃之间，经GGH加温器升温后一般在80℃左右；
（3）烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低；
（4）烟气中的酸液的浓度低，渗透性较强。
由于脱硫烟囱内烟气的上述特点，对烟囱设计有如下影响。
（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，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性。
（2）低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。
（3）酸液的温度在40-80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。
2电厂烟囱运行工况
目前，电厂烟囱主要有以下三种运行工况：
（1）排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在1300C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仅产生气态腐蚀，腐蚀相当轻微。
（2）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800C左右，烟囱内壁有轻微结露，导致排烟内筒内侧积灰。
（3）排放经湿法脱硫酸液后的烟气，无GGH系统，进入烟囱的烟气温度在450C左右，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露液的流淌。
此外，烟囱设计时还应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度，一般该温度在1800C左右。
3脱硫后电厂烟囱形式的选择
由上所述，湿法脱硫后，在有无GGH系统的情况下，烟囱内壁均存在酸结露状况。在此条件下，选用传统单筒钢筋混凝土烟囱及直排烟筒式钢筋混凝土烟囱已是不合适。因为该形式烟囱不能确保内衬及保温层的致密，内壁的酸液由此而不可避免沿其缝隙向烟囱外壁渗透，而在外壁内侧的防护层通常由有机材料组 成，无论从材料的使用寿命及施工质量都不能保证在烟囱设计使用期该防护层能有效地阻隔对外壁产生腐蚀。
因此，本工程脱硫后烟囱的首选方案应是排烟筒与承重筒分开布置的套筒（多管）式烟囱。套筒（多管）式烟囱消除了烟气对承重的钢筋混凝土外筒的影响，避免了烟气对承重筒的腐蚀。针对本工程的实际情况，本工程一台锅炉设置一个排烟筒。
目前，电厂的烟囱运行条件可能会在不脱硫-脱硫（上GGH）-脱硫（不上GGH）三种状况下交替运行，因此烟囱内衬是在干-潮湿-浸水工况下交替变化，这对烟囱内衬防腐材料提出了更高的要求。
4本工程烟囱方案
烟囱结构选型必须考虑以下几方面的因素：
（1）技术可行性，满足烟囱复杂化学环境下的防腐要求；
（2）经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低；
（3）施工条件好，质量能够控制，施工经验成熟；
（4）运行维护费用低，并且方便检修。
4.1方案一：单管砖内筒烟囱
一炉配置一座单管式砖内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设一个直径11m的砖排烟筒，砖排烟内筒外侧设置厚度50mm的保温层。钢筋混凝土外筒内每隔20m设置悬挑平台，砖排烟筒分段支承于各层平台。该平台兼作施工和检修平台。
4.2方案二：双管砖内筒烟囱
二炉合一座双管式砖内筒烟囱，每炉设一个直径7.5m砖排烟内筒，砖排烟内筒外侧设置厚度50mm保温层。钢筋混凝土外筒内每隔20m～25m设置钢梁混凝土板组合平台，砖排烟筒分段支承于各层平台。该平台兼作施工和检修平台。
4.3方案三∶双管钢内筒烟囱
二炉合一座双管钢内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设二个直径7.5m钢排烟筒，每炉一个。钢筋混凝土外筒内每隔40m左右布置一个钢结构平台，作为检修工作平台。 4.4方案四∶双管分段悬挂式椭圆钢内筒烟囱
二炉合一座双管钢内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设二个长轴10.6m，短轴5.3m的椭圆钢排烟筒。钢筋混凝土外筒内每隔40m左右布置一个钢结构平台，作为承重和检修工作平台。
4.5烟囱内筒防腐措施
内筒防腐措施可有如下几种做法。
（1）钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖；
（2）钢内筒内侧衬防腐轻质泡沫玻化陶瓷砖；
（3）钢内筒内侧衬耐酸混凝土。
5方案技术比较
采用耐酸砖排烟筒，结构自重比较大，施工较难控制每条灰缝密实，耐酸砖砌筑灰缝是排烟筒耐腐蚀的薄弱环节，如果在耐酸胶泥内掺入耐热耐酸不锈钢纤维，能够较好地解决灰缝密实问题。根据目前国内使用烟气石灰石湿法脱硫工艺电厂的运行情况，耐酸砖内筒烟囱故障率极低。
采用钢排烟筒，结构自重轻，气密性好，但钢筒的耐腐蚀性能差，必须在钢筒内侧设置防腐内衬。Henkel防腐砖内衬、泡沫玻化陶瓷砖内衬耐各种浓缩酸（除氢氟酸）和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀，导热性低。由于其导热性低，使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。
采用钢排烟筒内侧衬耐酸混凝土方案，防腐衬料的施工条件较差，施工复杂，质量控制较难。由于温度交替变化，内衬又薄，在电厂运行期间，耐酸混凝土存在贯穿的裂缝，烟气不可避免对耐酸混凝土产生腐蚀，并沿细微的裂缝渗透对防腐层内钢筋网腐蚀，产生钢筋膨胀，导致耐酸混凝土分层剥落。根据耐酸混凝土的特性，可用于设置GGH的湿法脱硫烟囱。
6结论
综上所述，本工程烟囱结构形式及防腐内衬材料方案如下做法。
（1）二炉合用一座双管耐酸砖内筒烟囱，内侧衬玻化陶瓷砖内衬；
（2）二炉合用一座双管钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬Henkel防腐砖内衬；
（3）二炉合用一座双管钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬；
（4）二炉合用一座双管悬挂式椭圆钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬。
综合考虑国内实际的烟囱运行工况，烟囱的投资、技术、运行可靠性和维护费用及使用寿命等相关问题。本工程烟囱建议采用二炉合用一座双管砖内筒烟囱。若考虑烟囱的外观及控制投资等因素，推荐采用二炉合用一座双管悬挂式椭圆钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬。
[关键词] 电厂 湿法脱硫 烟囱
[中图分类号] TM6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-269-2
1电厂烟囱发展简况及脱硫工艺对烟囱的影响
1.1电厂烟囱发展简况
1.1.1单筒钢筋混凝土烟囱
我国早期电厂均采用该形式烟囱。烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒及与其内侧紧靠的保温层、隔热内衬组成。调查表明该形式烟囱筒身裂缝现象普遍存在。烟囱筒身无检修维护条件。
1.1.2直排烟筒式钢筋混凝土烟囱
烟囱上半部由承重的钢筋混凝土外筒及与其内侧紧靠的保温层、隔热内衬组成，烟囱下半部由钢筋混凝土外筒及支承于底部基础的砖内筒和保温层组成。采用直排烟筒式钢筋混凝土烟囱主要目的是为了保证烟囱的全程负压，避免烟气沿砖内衬渗漏，对承重的钢筋混凝土外筒产生腐蚀。
1.1.3套筒（多管）式砖内筒烟囱
烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒、检修支承平台及支承于平台上的砖内筒和保温层组成。排烟筒数量可根据需要设置多个。烟囱内垂直交通，一般仅考虑设置钢梯。套筒（多管）式砖内筒烟囱可避免烟气对承重的钢筋混凝土外筒产生腐蚀。
1.1.4套筒（多管）式钢内筒烟囱
烟囱主要由承重的钢筋混凝土外筒、检修支承平台及支承于基础或平台上的钢内筒和保温防腐层组成。排烟筒数量可根据需要设置多个。
1.2脱硫对烟囱的影响
湿法石灰石洗涤法是当今世界应用最多和最成熟的工艺。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40～50℃之间，经GGH加温器升温后一般在80℃左右；
（3）烟气中含有酸性氧化物，使烟气的酸露点温度降低；
（4）烟气中的酸液的浓度低，渗透性较强。
由于脱硫烟囱内烟气的上述特点，对烟囱设计有如下影响。
（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，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性。
（2）低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。
（3）酸液的温度在40-80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。
2电厂烟囱运行工况
目前，电厂烟囱主要有以下三种运行工况：
（1）排放未经脱硫的烟气，进入烟囱的烟气温度在1300C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仅产生气态腐蚀，腐蚀相当轻微。
（2）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800C左右，烟囱内壁有轻微结露，导致排烟内筒内侧积灰。
（3）排放经湿法脱硫酸液后的烟气，无GGH系统，进入烟囱的烟气温度在450C左右，烟囱内壁有严重结露，沿筒壁有结露液的流淌。
此外，烟囱设计时还应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度，一般该温度在1800C左右。
3脱硫后电厂烟囱形式的选择
由上所述，湿法脱硫后，在有无GGH系统的情况下，烟囱内壁均存在酸结露状况。在此条件下，选用传统单筒钢筋混凝土烟囱及直排烟筒式钢筋混凝土烟囱已是不合适。因为该形式烟囱不能确保内衬及保温层的致密，内壁的酸液由此而不可避免沿其缝隙向烟囱外壁渗透，而在外壁内侧的防护层通常由有机材料组 成，无论从材料的使用寿命及施工质量都不能保证在烟囱设计使用期该防护层能有效地阻隔对外壁产生腐蚀。
因此，本工程脱硫后烟囱的首选方案应是排烟筒与承重筒分开布置的套筒（多管）式烟囱。套筒（多管）式烟囱消除了烟气对承重的钢筋混凝土外筒的影响，避免了烟气对承重筒的腐蚀。针对本工程的实际情况，本工程一台锅炉设置一个排烟筒。
目前，电厂的烟囱运行条件可能会在不脱硫-脱硫（上GGH）-脱硫（不上GGH）三种状况下交替运行，因此烟囱内衬是在干-潮湿-浸水工况下交替变化，这对烟囱内衬防腐材料提出了更高的要求。
4本工程烟囱方案
烟囱结构选型必须考虑以下几方面的因素：
（1）技术可行性，满足烟囱复杂化学环境下的防腐要求；
（2）经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低；
（3）施工条件好，质量能够控制，施工经验成熟；
（4）运行维护费用低，并且方便检修。
4.1方案一：单管砖内筒烟囱
一炉配置一座单管式砖内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设一个直径11m的砖排烟筒，砖排烟内筒外侧设置厚度50mm的保温层。钢筋混凝土外筒内每隔20m设置悬挑平台，砖排烟筒分段支承于各层平台。该平台兼作施工和检修平台。
4.2方案二：双管砖内筒烟囱
二炉合一座双管式砖内筒烟囱，每炉设一个直径7.5m砖排烟内筒，砖排烟内筒外侧设置厚度50mm保温层。钢筋混凝土外筒内每隔20m～25m设置钢梁混凝土板组合平台，砖排烟筒分段支承于各层平台。该平台兼作施工和检修平台。
4.3方案三∶双管钢内筒烟囱
二炉合一座双管钢内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设二个直径7.5m钢排烟筒，每炉一个。钢筋混凝土外筒内每隔40m左右布置一个钢结构平台，作为检修工作平台。 4.4方案四∶双管分段悬挂式椭圆钢内筒烟囱
二炉合一座双管钢内筒烟囱，钢筋混凝土烟囱外筒内设二个长轴10.6m，短轴5.3m的椭圆钢排烟筒。钢筋混凝土外筒内每隔40m左右布置一个钢结构平台，作为承重和检修工作平台。
4.5烟囱内筒防腐措施
内筒防腐措施可有如下几种做法。
（1）钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖；
（2）钢内筒内侧衬防腐轻质泡沫玻化陶瓷砖；
（3）钢内筒内侧衬耐酸混凝土。
5方案技术比较
采用耐酸砖排烟筒，结构自重比较大，施工较难控制每条灰缝密实，耐酸砖砌筑灰缝是排烟筒耐腐蚀的薄弱环节，如果在耐酸胶泥内掺入耐热耐酸不锈钢纤维，能够较好地解决灰缝密实问题。根据目前国内使用烟气石灰石湿法脱硫工艺电厂的运行情况，耐酸砖内筒烟囱故障率极低。
采用钢排烟筒，结构自重轻，气密性好，但钢筒的耐腐蚀性能差，必须在钢筒内侧设置防腐内衬。Henkel防腐砖内衬、泡沫玻化陶瓷砖内衬耐各种浓缩酸（除氢氟酸）和包括氯化物在内的废气冷凝液的腐蚀，导热性低。由于其导热性低，使原来的烟囱内衬和保温层结构合二为一。
采用钢排烟筒内侧衬耐酸混凝土方案，防腐衬料的施工条件较差，施工复杂，质量控制较难。由于温度交替变化，内衬又薄，在电厂运行期间，耐酸混凝土存在贯穿的裂缝，烟气不可避免对耐酸混凝土产生腐蚀，并沿细微的裂缝渗透对防腐层内钢筋网腐蚀，产生钢筋膨胀，导致耐酸混凝土分层剥落。根据耐酸混凝土的特性，可用于设置GGH的湿法脱硫烟囱。
6结论
综上所述，本工程烟囱结构形式及防腐内衬材料方案如下做法。
（1）二炉合用一座双管耐酸砖内筒烟囱，内侧衬玻化陶瓷砖内衬；
（2）二炉合用一座双管钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬Henkel防腐砖内衬；
（3）二炉合用一座双管钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬；
（4）二炉合用一座双管悬挂式椭圆钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬。
综合考虑国内实际的烟囱运行工况，烟囱的投资、技术、运行可靠性和维护费用及使用寿命等相关问题。本工程烟囱建议采用二炉合用一座双管砖内筒烟囱。若考虑烟囱的外观及控制投资等因素，推荐采用二炉合用一座双管悬挂式椭圆钢内筒烟囱，钢内筒内侧衬泡沫玻化陶瓷砖内衬。