烟囱防腐Word文档格式.docx

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前言

随着国家节能减排工作力度的加大以及2008年奥运会的召开，目前国内大型火电机组已基本完成脱硫设施的建设，其中采用烟气湿法脱硫工艺的较为广泛。

湿法脱硫设施分安装有GGH和无GGH两种情况，GGH在实际使用中堵塞问题比较严重，不安装GGH的脱硫烟气温度在50℃左右，对烟囱和烟道的腐蚀较重，目前大部分电厂烟道和烟囱已出现不同的腐蚀，严重者出现酸液外漏的现象，采用何种防腐工艺对烟囱进行防腐与电厂的安全生产密不可分，目前国内主要有几种防腐形式：

砌筑发泡玻璃砖进行防腐、喷涂涂料（主要有耐酸胶泥、OM涂料）、采用轻型耐酸浇注料进行整体浇筑、钛钢复合板防腐等。

1　烟囱防腐的现状及存在的问题

1.1一期脱硫工艺

一期2×

220MW机组采用两炉一塔湿法脱硫工艺，脱硫设施未安装GGH，烟气脱硫系统于2008年10月份投入运行，脱硫系统投运以来整体运行情况较好，烟气脱硫效率达到设计标准。

但一期水平烟道及烟囱防腐（RHF复合板铺装）工艺未达到预期效果，烟囱下部某些区域出现酸性凝结液体，从烟囱下部及水平烟道等处溢出，对烟囱和水平烟道结构安全造成了严重威胁。

1.2　烟囱的结构形式

一期工程210/6米砖套筒式钢筋混凝土烟囱结构形式是：

烟囱筒身的钢筋混凝土外筒壁与砖砌排烟内筒脱开布置，砖砌排烟内筒由斜撑式支撑平台分段支承，并由平台分段传给钢筋混凝土外筒。

砖套筒式烟囱筒身由钢筋混凝土承重外筒、砖砌排烟内筒、斜撑式支撑平台、积灰平台、内烟道和其它附属设施组成。

斜撑式支撑平台是由钢筋混凝土承重环梁、钢支撑柱、平台钢梁、平台剪力撑和平台钢格栅板组成。

支撑平台沿烟囱筒身高度25米间距设置，共8层，设置标高分别是25.0米、50.0米、75.0米、100.0米、125.0米、150.0米、175.0米和200.0米。

1.3烟囱防腐的形式

220MW烟囱防腐工程采用EPC总承包方式，由西安天元化工有限责任公司（主要从事防腐涂料的生产和销售）和西北电力建设第四工程公司组成联合体参加投标并中标，并委托西北电力设计院进行技术咨询和防腐方案设计。

一期脱硫工程采用没有GGH烟气加热装置的湿法石灰石－石膏烟气脱硫工艺。

烟囱防腐方法采用了新材料、新工艺，具体方法为：

采用耐高温耐酸和耐水性好的RHF复合板铺装在烟囱内壁，复合板之间搭接一定宽度，搭接处用耐高温耐酸的RHF胶粘接密封，整个板用钛钉固定在烟囱壁上，复合板与墙壁之间用弹性耐高温胶粘接，复合板铺装完后再在其上用RHF涂料与玻璃丝布制作一层复合涂层，以使整个内壁形成一个整体，避免酸水的侵入破坏。

1.4脱硫设施投运后烟囱防腐出现的问题

一期烟囱防腐完成防腐施工投入运行后。

利用停机后进入烟囱查看，发现部分防腐复合板脱落。

在机组小修期间，施工单位按照原施工工艺进行了维修，但在运行中发现积灰平台和烟囱50米以下筒身均出现酸液渗漏现象。

2烟囱内烟气静压及流场模拟

2.1脱硫前后满负荷时烟囱内的烟气静压分布对比

对脱硫前一期机组烟囱在气温为35℃、机组满负荷状态（最不利工况）时烟囱内烟气静压的模拟结果如图2-1所示。

该模拟结果表明，即使在炎热的夏天，烟囱自拔力较小的情况下，脱硫前烟囱内都能保持全高度的烟气负压，这种工况对烟囱的防腐非常有利。

图2-1脱硫前一期机组烟囱静压模拟结果（35℃）

图2-2脱硫后满负荷时一期机组烟囱静压模拟结果（35℃）

模拟结果表明，一期机组在脱硫后（单侧进气），在烟囱标高132m以上为负压，余下部分烟囱内均为正压。

在烟囱入口处烟气静压为104Pa，烟囱内最高静压在距积灰平台以上20m处，为204.5Pa。

我厂电力试验研究所在25m处测得烟气静压为200Pa,与模拟情况基本相符。

2.2烟囱底部烟气流场模拟

一期两台机组脱硫后的烟气均从同一侧进入烟囱，因此在烟囱底部会有较强的不稳定流场产生，从烟道进入烟囱的烟气会对烟囱表面有较强的冲刷作用。

通过对FLUENT软件模拟结果的分析，可以确定出烟气对烟囱壁面侧面冲刷较严重的区域。

图2-3至图2-5分别为20m、30m以及39m处截面的轴向速度分布。

从图中可以清楚的看出，随着烟囱高度的升高，烟囱截面上的轴向速度差别也越来越小，在39m处烟囱截面上不同位置的轴向相差速度已经很小，可以认为在此高度处，烟囱内烟气的流动已进入平稳流动阶段。

图2-3烟囱20m处截面轴向速度分布

图2-4烟囱30m处截面轴向速度分布

图2-5烟囱39m处截面轴向速

径向速度大小反映了烟气对壁面的冲刷强度，图2-6及图2-8分别为10.6m以及39m处烟囱截面上的径向速度分布。

从图中可以看出，在10.6m处烟囱截面上，烟囱壁面受到周围较高速度烟气的径向冲刷。

在39m处烟囱截面上壁面周围烟气的径向速度已降到较低的值，

烟囱表面受烟气冲刷的速度较低。

图2-6烟囱10.6m处截面径向速度分布

图2-7烟囱10.6m处截面速度矢量分布

图2-8烟囱39m处截面径向速度分布

3多种烟囱防腐工艺出现问题的原因

3.1不同烟囱防腐工艺的调研情况

湖南某电厂采用发泡玻璃砖进行防腐，在其#1烟囱停双机时对烟囱内部进行了实地考察，烟囱底部发泡玻璃砖磨损厉害，部分砖已经被磨透，在水平烟道和烟囱连接处有部分砖体脱落。

据介绍，由于磨损严重，对下部的发泡玻璃砖已更换过一次，实践证明耐磨性差是泡沫玻璃砖的一项重要缺陷。

山东两电厂采用耐酸胶泥进行防腐，进入烟囱内部对这种防腐方式进行检查发现，烟囱内壁防腐胶泥产生大面积裂纹，目前外筒壁无泄漏痕迹，水平烟道墙面大面积起鼓，水平烟道入烟囱处有不同程度的白色浆液渗出。

目前其中一个电厂有意另建一根钢烟囱专门走脱硫后湿烟气，另一电厂目前利用停机机会对水平烟道和烟囱出现的问题按原方案进行修补。

山西某电厂烟囱采用OM涂料进行防腐，我们对其#1烟囱内部进行了检查，通过检查发现，烟囱内壁防腐涂层每隔2米左右有一条纵向裂缝，水平烟道与烟囱之间伸缩缝有白色浆液渗出，从烟囱积灰平台底部看有白色浆液渗出，水平烟道、积灰平台有多处泄漏。

胜利电厂二期烟囱也采用OM涂料进行防腐，在未脱硫情况下运行四个月后，进入烟囱查看，发现烟囱积灰平台部分防腐层出现裂缝，烟囱筒身也有少量裂纹，虽然短期内烟气对烟囱的腐蚀不会显现（酸液通过钢筋混凝土渗出），但长期运行必然会发生烟囱筒壁被烟气浸透腐蚀的严重后果。

广西有几个电厂的烟囱均采用轻型耐酸浇注料对烟囱进行整体防腐，脱硫设施均装有GGH，从使用情况看，效果良好，烟道烟囱无浆液和水渗漏，其中只有一家电厂曾经停双机对烟囱的运行情况进行过检查，未发现问题，其他电厂只是从外观上观察未出现问题，但几家电厂水平烟道入烟囱处均有泄漏痕迹，但运行中未见浆液和水泄漏，可能与脱硫设施带GGH，湿烟气带水少有关。

常熟二电厂3×

600MW机组烟囱采用复合钛板防腐，烟道采用玻璃鳞片防腐，脱硫设施未装GGH，烟囱运行三年未发现问题，烟道有泄漏现象。

4烟囱防腐工艺出现问题的原因分析

4.1烟气流场的影响

烟气对烟囱表面的腐蚀与表面烟气的流动状态有很大关系。

对于中上部的烟囱表面，尽管烟气流速较高，但此时烟气流动状态变化比较平缓，烟气基本沿平行表面方向流动，对表面的冲刷作用相对较弱。

在烟囱下部，烟气由于受气流入口的影响，局部区域气流流态变化较大，会对烟囱局部表面有较强的冲刷作用，因此，该位置处烟气对烟囱的冲刷腐蚀作用也较强，这是发泡玻璃砖在烟囱底部磨损厉害的主要原因。

通过对脱硫后烟囱下部气流不稳定区域的流动情况进行模拟分析，可以确定出受气流冲刷比较严重的区域，从而为下部烟囱的防腐提供指导。

4.2烟囱内温度场的变化对烟囱带来的影响

电厂干烟气的温度通常为120－150℃，脱硫后烟温为50℃左右，烟囱内烟温的变化对烟囱带来以下影响：

一是由于烟气温度的降低，烟囱内壁面温度明显降低，低于烟气酸露点，产生凝结，结露形成的冷凝液为硫酸，也可形成氟化氢和氯化物，对烟囱内壁形成腐蚀；

二是由于烟温的降低，导致烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，使烟囱内压力分布发生改变，正压区范围扩大，在正压区烟气会通过内衬裂缝渗入到内筒表面，导致腐蚀加速；

三是在脱硫装置正常运行切换至旁路运行和两台机同时停运时，由于烟气温度的大幅度变化会使烟囱内壁防腐层产生较大的温变应力，当温变应力达到一定程度时可以撕裂防腐层，所以说涂料类防腐材料不能在冷热环境下作为烟囱防腐材料使用。

就胜利电厂烟囱防腐层RHF板而言，因为无法满足烟囱下部复杂的流场和温度场的变化，在实际运行中RHF板被烟气流掀起、撕裂，从而失去防腐效果。

5一期烟囱的防腐整改方案

5.1一期烟囱的防腐整改用料的选择

综上所述，各种防腐材料本身虽然具备承受高温和耐腐蚀的能力，但在实际应用中却出现了不同的问题，其根本原因是脱硫后烟囱的实际运行工况比设计工况要复杂的多，从理论分析和实际情况来看除了复合钛板防腐和耐酸浇注料防腐外，其他防腐材料在实际应用中都存在不同的问题，但耐酸浇注料在不带GGH脱硫烟囱中应用较少，而且目前钛板材的价格已经降至5年来的最低点，当前选用复合钛板对烟囱下部进行防腐整改是比较好的时机。

5.2一期烟囱钛钢复合板整改方案

根据调研情况和对烟囱下部运行工况的分析，结合胜利发电厂一期烟囱50米以上防腐层完好，50米以下防腐层脱落的实际情况，计划对烟囱底部采用钛钢复合板内筒抗渗防腐措施，将烟囱50.0米标高以下的排烟内筒、内烟道、隔烟墙全部拆除。

新做钢内筒和钢内烟道，新做的钢内筒落在积灰平台上。

钢内筒顶标高为50.0米，钢内筒和钢内烟道均由12毫米厚的Q235B钢板与1.2毫米厚钛板经爆破制成钛钢复合板制成，钢内筒等直经，内直径为10.42米；

钢内烟道尺寸约为4.5米*7.0米。

目前我们已经按照该方案展开工作。

5.3一期烟囱整改的关键点

一期烟囱50米以下由砖内筒改为钢内筒，需要解决和50米以上砖内筒的结合问题，既要密封烟气，又要达到防腐效果，我们设计了一种类似锅炉水封的环形槽体（材料采用钛板），里面注上水，50米以上原有的防腐层（RHF板）环向插入槽体，槽体设计的深度和水位取决于钢内筒的膨胀量，这样就可以很好的解决两种防腐材料的搭接问题。

6结论

6.1烟囱防腐的成败不仅取决于防腐材料要具有耐腐蚀性、耐温性、耐磨性等必备性能，更取决于烟囱内的运行工况，脱硫后烟囱内流场、温度场以及压力分布的变化较大，烟囱下部的运行工况极为复杂，所以烟囱下部的防腐是重中之重。

6.2在对烟囱内流场、温度场以及压力分布分析的基础上，提出了对烟囱底部采用钛钢复合板进行防腐整改的技术方案。