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摘要：针对目前湿法烟气脱硫工艺后湿烟囱烟气流速“超速”可能会引起的“石膏雨”等问题，结合某电厂已建成烟囱实际情况，提出四种改造方案，并进行技术经济比较，最终提出合理的改造意见，供同类改造项目参考和借鉴。
关键词：湿烟囱 流速
作者简介：陈世新（1970-），陕西商洛人，高级工程师，从事火力发电厂热机设计和技术管理。
0 引言
“湿烟囱”周边地区“酸雨”和“石膏雨”的成因主要是烟气出口烟气携带液滴。不是所有在烟囱中产生的液滴都会被带出烟囱，只有烟囱内烟气流速过高，破坏排烟筒内壁酸性凝液液膜层向下流动的状态，导致溅起的酸液带出烟囱，才形成液滴的二次夹带。
1 原烟囱概况
某电厂2007年建设一台33万千瓦亚临界燃煤机组，脱硫工艺采用石灰石-石膏湿法脱硫，不设烟气旁路，不设置烟气热交换器（GGH），同时建设一座高210米烟囱，钢内筒内直径6.2米，采用萨伟真防腐涂料层内衬，2013年，电厂再扩建一台33万千瓦亚临界燃煤机组，合用已建成的烟囱。
正常情况下，烟气运行温度为50℃，排烟量设计煤种：397.03m3/s（一台炉），794.06m3/s（二台炉）；校核煤种：439.73m3/s（一台炉），879.46m3/s（二台炉）；内筒直径6.2m。
2 烟囱烟气流速超速问题
按设计煤种计算，一台炉额定负荷运行时烟气流速13.15m/s；两台炉额定负荷运行时烟气流速26.3m/s。按校核煤种计算，一台炉额定负荷运行时烟气流速14.57m/s；两台炉额定负荷运行时烟气流速29.15m/s。
2010年以前，我国湿烟囱设计中缺乏湿烟囱烟气流速上限值相应规范的指导，在选择排烟筒直径时基本上套用干烟囱较高流速标准，致使内筒流速偏高。根据《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》（DT/L 5240-2010）规定，对湿烟囱材料为合金和涂层的排烟筒设计流速的上限取为18m/s～22 m/s。
3 烟囱流速超速问题改造方案
方案一：改建现有1#机组、2#机组合用烟囱
方案说明：拆除现有高210m，直径6.2m的烟囱，重新新建一座210m 高、内筒直径7.5m的钢内筒钢筋混凝土烟囱；排烟内筒和内烟道结构采用钛钢复合板材料，彻底解决防渗防腐问题；内筒高度为210m，自承式，上下等直径，内径约7.5m，筒壁厚度14～16毫米。
方案优点：新建烟囱可以按照防渗防腐和相关标准的要求选择最优的烟囱结构型式及方案、最适合的防渗防腐材料，最合适的内筒直径，以保证烟囱安全可靠地运行，并获取最优的长期性价比；排烟内筒采用钛钢复合板材料。
方案缺点：一次性投资费用较高，由于重新建造一座烟囱，可能涉及重新环评的问题，需要进行解释和说明工作。
施工工期：大致1年3个月左右；需停机。
可行性分析：从根本上解决了烟囱防渗防腐和流速过高问题，但投资费用高，存在停机的经济效益影响，可行性不大，设计不推荐。
方案二：新增加2#机组小烟囱
方案说明：超速部分烟气量占总烟气量30%左右，将原70%左右烟气通过原烟囱排放（流速19.5m/s），将超速部分30%烟气量（200～250m3/s）新增加一内径2m高100m 的耐腐蚀钢烟囱排放（流速20m/s），此烟囱拟建设在脱硫装置上方，钢排烟管与上同。
方案优点：解决烟气流速超标。
方案缺点：一次性投资费用较高，由于新增一座小烟囱，可能涉及重新环评的问题，需要进行解释和说明工作。
施工工期：无需停机。
可行性分析：从根本上解决了烟囱防渗防腐和流速过高问题，但投资费用较高，可以作为后期改造。
方案三 改造烟囱内筒为台形结构钢
方案说明：为了降低烟气流速可采用扩大烟囱钢内筒直径的方案，但由于195m、130m处有吊装平台，拆除困难，上部内径无法增大，故采用上面直径小，下面直径大的方案。烟囱内径可改成3段台阶式满足部分高度流速上限要求。
方案优点：下部新建内筒可以按照防渗防腐和相关标准的要求选择最优的烟囱结构型式及方案、最适合的防渗防腐材料，以保证烟囱安全可靠地运行，并获取最优的长期性价比；排烟内筒和内烟道采用钛钢复合板材料。
方案缺点：对既有烟囱的基础要重新改造设计，改造工作量很大；对部分平台因内筒直径的变化要进行拆除重建；同时还需综合考虑因内筒直径变化对内部空间和检修的影响，如对钢梯、直爬梯、上人口的影响；施工过程中变径钢内筒烟囱的吊装施工有一定的难度；重新制作钢内筒或钛钢复合板内筒，改造造价比较高。
施工工期：大致6个月左右；需停机。
可行性分析：因为新制作钢内筒下部直径的变化，需重新评估原有土建基础荷载，同时还需综合考虑因内筒直径变化对内部空间和检修的影响。此方案可解决部分区间烟气流速超速问题和腐蚀问题，但投资费用高，存在停機的经济效益影响，有一定可行性，可作为备选方案。
方案四 “直筒型+出口扩口”型式烟囱
方案说明：为了降低烟气流速可采用扩大烟囱钢内筒出口直径的方案，在烟囱出口段加装或改造成喇叭口形式。
方案优点：改造小，施工周期短，改造费用低，可有效降低烟囱出口烟气流速。
方案缺点：钢内筒大部分区段直径未发生变化，除出口段外，其余区段烟气流速并未有效降低，不能消除烟气流速过高带来的石膏雨现象。
施工工期：施工周期短，约20天左右；可在机组大修期间进行。
可行性分析：此方案改造小，施工周期短，费用低，有一定可行性，但不能有效降低烟气流速，潜在的石膏雨现象无法有效消除。可作为备选方案。
4 方案经济对比
上述4种方案费用比较见表4.1。
表4.1 4种烟囱改造方案费用比较 （万元）
方案一 方案二 方案三 方案四
内容 改建现有1#机组、2#机组合用烟囱 新增加小烟囱 台形钢内筒烟囱 直筒型+出口扩口”型式烟囱
投资 4854 510 500 31
5 结语
要解决烟囱烟气流速超速带来的“酸雨”和“石膏雨”问题，提出了四种解决方案，根据综合比较，方案二、方案三比较符合本项目，方案三即根据结构现状，烟囱内筒改造成台阶式结构形式，这样可以分段改变烟囱内筒直径，解决部分烟气流速超速问题。在拆除原有内筒结构，改造成新内筒结构时，可以采用钛钢板材料，一并解决烟囱腐蚀问题。方案二可以作为后期改造。
6 参考文献
【1】火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程.中国电力出版社
【2】火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计计算方法.中国电力出版社
关键词：湿烟囱 流速
作者简介：陈世新（1970-），陕西商洛人，高级工程师，从事火力发电厂热机设计和技术管理。
0 引言
“湿烟囱”周边地区“酸雨”和“石膏雨”的成因主要是烟气出口烟气携带液滴。不是所有在烟囱中产生的液滴都会被带出烟囱，只有烟囱内烟气流速过高，破坏排烟筒内壁酸性凝液液膜层向下流动的状态，导致溅起的酸液带出烟囱，才形成液滴的二次夹带。
1 原烟囱概况
某电厂2007年建设一台33万千瓦亚临界燃煤机组，脱硫工艺采用石灰石-石膏湿法脱硫，不设烟气旁路，不设置烟气热交换器（GGH），同时建设一座高210米烟囱，钢内筒内直径6.2米，采用萨伟真防腐涂料层内衬，2013年，电厂再扩建一台33万千瓦亚临界燃煤机组，合用已建成的烟囱。
正常情况下，烟气运行温度为50℃，排烟量设计煤种：397.03m3/s（一台炉），794.06m3/s（二台炉）；校核煤种：439.73m3/s（一台炉），879.46m3/s（二台炉）；内筒直径6.2m。
2 烟囱烟气流速超速问题
按设计煤种计算，一台炉额定负荷运行时烟气流速13.15m/s；两台炉额定负荷运行时烟气流速26.3m/s。按校核煤种计算，一台炉额定负荷运行时烟气流速14.57m/s；两台炉额定负荷运行时烟气流速29.15m/s。
2010年以前，我国湿烟囱设计中缺乏湿烟囱烟气流速上限值相应规范的指导，在选择排烟筒直径时基本上套用干烟囱较高流速标准，致使内筒流速偏高。根据《火力发电厂燃烧系统设计计算技术规程》（DT/L 5240-2010）规定，对湿烟囱材料为合金和涂层的排烟筒设计流速的上限取为18m/s～22 m/s。
3 烟囱流速超速问题改造方案
方案一：改建现有1#机组、2#机组合用烟囱
方案说明：拆除现有高210m，直径6.2m的烟囱，重新新建一座210m 高、内筒直径7.5m的钢内筒钢筋混凝土烟囱；排烟内筒和内烟道结构采用钛钢复合板材料，彻底解决防渗防腐问题；内筒高度为210m，自承式，上下等直径，内径约7.5m，筒壁厚度14～16毫米。
方案优点：新建烟囱可以按照防渗防腐和相关标准的要求选择最优的烟囱结构型式及方案、最适合的防渗防腐材料，最合适的内筒直径，以保证烟囱安全可靠地运行，并获取最优的长期性价比；排烟内筒采用钛钢复合板材料。
方案缺点：一次性投资费用较高，由于重新建造一座烟囱，可能涉及重新环评的问题，需要进行解释和说明工作。
施工工期：大致1年3个月左右；需停机。
可行性分析：从根本上解决了烟囱防渗防腐和流速过高问题，但投资费用高，存在停机的经济效益影响，可行性不大，设计不推荐。
方案二：新增加2#机组小烟囱
方案说明：超速部分烟气量占总烟气量30%左右，将原70%左右烟气通过原烟囱排放（流速19.5m/s），将超速部分30%烟气量（200～250m3/s）新增加一内径2m高100m 的耐腐蚀钢烟囱排放（流速20m/s），此烟囱拟建设在脱硫装置上方，钢排烟管与上同。
方案优点：解决烟气流速超标。
方案缺点：一次性投资费用较高，由于新增一座小烟囱，可能涉及重新环评的问题，需要进行解释和说明工作。
施工工期：无需停机。
可行性分析：从根本上解决了烟囱防渗防腐和流速过高问题，但投资费用较高，可以作为后期改造。
方案三 改造烟囱内筒为台形结构钢
方案说明：为了降低烟气流速可采用扩大烟囱钢内筒直径的方案，但由于195m、130m处有吊装平台，拆除困难，上部内径无法增大，故采用上面直径小，下面直径大的方案。烟囱内径可改成3段台阶式满足部分高度流速上限要求。
方案优点：下部新建内筒可以按照防渗防腐和相关标准的要求选择最优的烟囱结构型式及方案、最适合的防渗防腐材料，以保证烟囱安全可靠地运行，并获取最优的长期性价比；排烟内筒和内烟道采用钛钢复合板材料。
方案缺点：对既有烟囱的基础要重新改造设计，改造工作量很大；对部分平台因内筒直径的变化要进行拆除重建；同时还需综合考虑因内筒直径变化对内部空间和检修的影响，如对钢梯、直爬梯、上人口的影响；施工过程中变径钢内筒烟囱的吊装施工有一定的难度；重新制作钢内筒或钛钢复合板内筒，改造造价比较高。
施工工期：大致6个月左右；需停机。
可行性分析：因为新制作钢内筒下部直径的变化，需重新评估原有土建基础荷载，同时还需综合考虑因内筒直径变化对内部空间和检修的影响。此方案可解决部分区间烟气流速超速问题和腐蚀问题，但投资费用高，存在停機的经济效益影响，有一定可行性，可作为备选方案。
方案四 “直筒型+出口扩口”型式烟囱
方案说明：为了降低烟气流速可采用扩大烟囱钢内筒出口直径的方案，在烟囱出口段加装或改造成喇叭口形式。
方案优点：改造小，施工周期短，改造费用低，可有效降低烟囱出口烟气流速。
方案缺点：钢内筒大部分区段直径未发生变化，除出口段外，其余区段烟气流速并未有效降低，不能消除烟气流速过高带来的石膏雨现象。
施工工期：施工周期短，约20天左右；可在机组大修期间进行。
可行性分析：此方案改造小，施工周期短，费用低，有一定可行性，但不能有效降低烟气流速，潜在的石膏雨现象无法有效消除。可作为备选方案。
4 方案经济对比
上述4种方案费用比较见表4.1。
表4.1 4种烟囱改造方案费用比较 （万元）
方案一 方案二 方案三 方案四
内容 改建现有1#机组、2#机组合用烟囱 新增加小烟囱 台形钢内筒烟囱 直筒型+出口扩口”型式烟囱
投资 4854 510 500 31
5 结语
要解决烟囱烟气流速超速带来的“酸雨”和“石膏雨”问题，提出了四种解决方案，根据综合比较，方案二、方案三比较符合本项目，方案三即根据结构现状，烟囱内筒改造成台阶式结构形式，这样可以分段改变烟囱内筒直径，解决部分烟气流速超速问题。在拆除原有内筒结构，改造成新内筒结构时，可以采用钛钢板材料，一并解决烟囱腐蚀问题。方案二可以作为后期改造。
6 参考文献
【1】火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程.中国电力出版社
【2】火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程配套设计计算方法.中国电力出版社