湿法脱硫工艺对钢筋混凝土烟囱的腐蚀性分析.docx

湿法脱硫工艺对钢筋混凝土烟囱的腐蚀性分析causticity analysis of wet desulphurization technology to reinforced concrete smokestack武彩霞( 包头第二热电厂, 内蒙古包头014030)烟囱处理, 本文介绍了通过提高内提高烟囱的耐酸防腐性能, 实践证明是十分有效的。筒式耐腐烟囱;厂湿中图分类279.01文章编号007)0022- 03问题的提出( 3) 烟气中含有少量的低温氟化物和亚硫酸,对烟囱的钢筋混凝土结构有较强的腐蚀性。烟气中 的酸液浓度低, 加上高湿运行工况, 属较难防范的低 温稀酸腐蚀。1随着国民经济的持续稳定增长对电力需求量的增加, 促进了火力发电行业的发展和规模的扩大, 使 得污染物的排放量不断增加。为防止火电厂排放造 成的污染, 改善和提高环境质量, 我国制定了火电2.2脱硫烟气的腐蚀性由于脱硫烟囱烟气的上述特点,对烟囱结构设厂大气污染物排放标准( gb13223- 1996) ,以控制计产生如下影响:( 1) 由于烟气温度低, 降低了烟囱内的烟气抽 力, 如采用传统的烟囱设计形式, 烟囱内侧基本呈正火电行业污染物的排放, 防止污染, 保护环境。近几年来, 依据国家法律法规的要求, 借鉴和学 习国外的先进经验, 对于大、中型发电机组, 其锅炉 尾部除了设置电除尘器等设施以外, 还增加了脱硫 装置。脱硫分为干法脱硫和湿法脱硫两种形式。脱硫压运行,但湿法脱硫机组在烟气处于正压运行的情况下, 烟囱结构将面临着严重的腐蚀, 这无论是对发电机组的安全运行, 还是烟囱的使用寿命都带来不 利的影响。( 2) 由于烟气湿度大, 又由于烟囱内部所采用 的材料结构致密性差, 含有腐蚀性介质的烟气, 在烟 气压力和湿度的双重作用下, 烟囱结构内部( 包括筒 壁, 保温和内衬) 很易遭到腐蚀, 影响结构耐久性和 使用寿命。( 3) 对烟囱的腐蚀, 低浓度酸液比高浓度酸液 的腐蚀性更强, 酸液温度在 4080 时的腐蚀速度 比在其它温度时高出约 38 倍。因此, 烟囱的主体 结构最好与排烟结构分离, 各司其职, 各尽所能, 或 者对传统的烟囱采取更高标准的防腐措施, 并由正后的烟气介质与未脱硫的烟气介质不同,脱硫后的烟气温度与未脱硫的烟气温度也不同,对烟囱的腐蚀程度也不尽相同。根据调查和国外资料介绍: 湿法脱硫后的烟气对烟囱的腐蚀程度增强了。因此, 对湿法脱硫烟囱的结构型式的选择,厂的安全稳定运行, 非常重要。对于保证火力发电2湿法脱硫的烟气特点及腐蚀性烟气特点通常进行湿法脱硫的烟囱, 其烟气有如下特点: ( 1) 烟气中水分含量高, 湿度大;( 2) 烟气温度低( 大约在 4080 之间) ;2.1压排烟改为全负压排烟,性和使用寿命。从而提高烟囱结构的耐久收稿日期 2007- 01- 10作者简介 武彩霞( 1965) , 女, 毕业于河海大学建工系, 学士学位, 高级工程师, 现从事土建专业技术管理工作。中,电03-内壁的耐酸防腐很难法脱硫工艺应用文献标识码 b摘要 火电厂湿法脱硫工艺2; x7衬的抗渗能力及严密性,型7+48( 2621关键词 单tv08-号 10内 蒙 古 电 力 技 术232007 年第 25 卷第 3 期综上所述, 脱硫烟囱比普通烟囱在防腐设计要求方面要高得多, 这和以往进行的传统烟囱设计观 念有所不同。的水平渗透。真正使烟囱的承重结构得到一劳永逸的保护, 满足设计使用年限。 常规的单筒烟囱一般采用耐酸胶泥砌筑耐酸砖或耐火砖, 隔热层采用岩棉, 玻璃丝棉或憎水珍珠岩 板。当采用湿法脱硫时, 耐酸砖或耐火砖的耐酸性能 毋庸置疑, 但其材料的致密性差, 抗渗能力差, 使其 隔热性能大为降低。更重要的一点是由于内衬采用 人工砌筑, 灰缝难以保证密实, 容易造成烟气泄露, 降低隔热层的隔热性能, 且容易在钢筋混凝土筒壁 内侧形成结露, 对承重外筒造成腐蚀, 因此提高内衬 的抗渗能力及严密性是单筒烟囱设计的关键。对内 衬表面进行釉化处理可提高其抗渗能力, 通常做法 是采用烧结型耐酸釉面砖, 耐酸胶泥砌筑勾缝。也可 采用现浇保温层, 如现浇发泡型聚氨脂树脂, 既能起 到保温效果, 还能兼作密封层, 使内外筒之间彻底隔 离, 杜绝烟气渗漏, 并在烟囱混凝土筒壁内侧涂刷3湿法脱硫烟囱的设计现状3.1脱硫烟囱设计的要求和重点湿法石灰石脱硫工艺,是国家电力公司确定的火电厂脱硫主导工艺, 也是当今世界各国应用较多和比较成熟的工艺, 由于国内湿法脱硫烟囱历史较 短, 专项的腐蚀调查研究资料很少, 经验不多, 因 此, 烟囱设计规范对脱硫烟囱的设计尚无明确说明, 只是从烟气的腐蚀性等级对烟囱的防腐设计进行了 要求。目前, 国内在建的 300600 mw 湿法脱硫烟 囱一般采用套筒式或单筒式耐腐型烟囱。无论是套筒或单筒耐腐性烟囱的设计, 都要以 安全经济、适用可靠的原则, 要考虑耐久性和一定的 维护条件, 要进行综合成本核算, 从烟囱材料的使用 环境、烟气条件、设计使用年限、施工质量、施工难 度、施工速度等多方面进行比较后, 才能确定出适合 某工程特点的设计形式。om 耐酸防腐抗渗表面处理剂四遍,璃丝布, 来提高烟囱的防腐性能。中间夹两层玻4烟囱选型方案采用 2 台炉共用 1 座钢筋混凝土烟囱的方式,烟囱高度为 210 m, 上出口直径 7.5 m, 由于电厂采 用湿法石灰石脱硫, 目前有 3 种烟囱形式供比较和 选择。4.1 耐腐型单筒烟囱( 方案 1)耐腐型单筒烟囱为常规烟囱, 为满足防腐要求,在外筒内壁采用改性呋喃玻璃布( 两布四涂) 或刷两3.2套筒烟囱设计的特点套筒式烟囱是把钢筋混凝土外筒和排烟内筒分开的烟囱形式。在外筒与内筒间留有一定的检修空间, 使外筒受力结构不与强腐蚀性烟气相接触, 便于 对排烟筒进行维护与检修。目前已采用的套筒烟囱: 外筒皆为钢筋混凝土 筒体结构, 内筒有两种, 一种为钢内筒, 为满足防腐 要求, 在钢内筒内采取了各种防腐措施。另一种为 砖内筒。( 1) 钢内筒内衬钛板; 钢烟囱内壁复合钛合金;道 om 耐酸防腐抗渗表面处理剂,中间夹一层玻璃丝布防腐。烟囱内衬采用烧结型耐酸釉面砖, 耐酸胶泥砌筑, 抗渗耐酸胶泥勾缝, 以增强内衬的抗渗 能 力 。 保 温 层 采 用 80 mm 厚 现 浇 发 泡 聚 氨 脂 或100 mm 厚的憎水珍珠岩板, 憎水 率98% , 兼 作 密 封层, 使内外筒彻底隔离开, 避免由于内筒砌筑不密实引起的烟气渗漏。筒身上段采用接近负压的 烟囱形式。钢套筒内壁粘贴泡沫玻璃砖;钢内筒耐酸浇筑料内衬; 钢内筒耐腐蚀鳞片胶泥内衬; 也有直接采用 jns耐硫酸露点钢作为钢内筒。( 2) 目前采用相对较多的砖内筒的套筒形式,采用钢支架支撑耐酸胶泥砌筑耐酸砖内筒,一般来这种类型的烟囱高度为 210 m,上出口直径为讲, 同规模的钢套筒烟囱比砖套筒烟囱造价提高一半以上( 50%) 。7.5 m, 壁厚 20 cm, 下口直径为 21 m, 壁厚为 60 cm,共设 20 层环形悬壁。 华北电力勘测设计院设计的此种烟囱在唐山技3.3单筒耐腐型烟囱设计的特点单筒耐腐型烟囱是常规单筒烟囱的改型。改电厂投产已 2 a 多了,山西电力勘测设计院设计外筒的上段接近直筒形式, 使烟气接近负( 1)压运行。的此种烟囱在永剂电厂( 2300 mw) 、包头第二热电厂 ( 2 300 mw) 、太 原 第 二 热 电 厂 ( 2 300 mw) 、大 唐运城电厂( 2600 mw) 均被采用。( 2) 加强外筒内壁的防腐做法。( 3) 加强保温隔热材料的致密性, 隔绝湿烟气内 蒙 古 电 力 技 术242007 年第 25 卷第 3 期4.2砖砌套筒式烟囱( 方案 2)砖砌套筒式烟囱外筒同普通钢筋混凝土烟囱, 内筒采用耐酸釉面砖内筒, 耐酸胶泥砌筑, 抗渗耐酸 胶泥勾缝, 保温层采用玻璃丝棉( 双面玻璃纤维布 包裹) 厚 100 mm, 每隔 25 m 左右设一层支撑平台, 采用钢支架端部浇注钢筋混凝土环梁支承耐酸砖 内衬, 钢支架采用镀锌防腐。在内外筒壁之间设3 种烟囱方案技术经济分析5具体情况见表 1。表 13 种烟囱方案技术经济分析表上口直径/m7.57.516.2造价/万元1 3501 8003 000700 mm 宽钢梯沿外筒内壁盘旋而上,镀锌防腐。钢梯边采用由上表可以看出,耐腐型单筒烟囱造价比砖砌此种形式的烟囱, 在内蒙古电力勘测设计院设计套筒式烟囱低 450 万元,低 1 650 万元。比套筒式钢内筒内衬钛板的乌拉山( 2300 mw) 、包头第三热电厂 ( 2300mw) 、包头第一热电厂( 2300 mw) 等工程中被采用。4.3套筒式钢内筒内衬钛板( 钛合金) 烟囱( 方案 3)2 炉合 1 座套筒式钢内筒内衬钛板烟囱, 设 1个直径为 6.5 m 钢排烟筒, 内筒高度 210 m, 钢筋混以上 3 种方案优缺点如下:( 1) 方案 1 耐腐性能好, 施工方便简单, 施工周 期短, 施工经验丰富, 抗震性能好, 造价最低。但维护 条件差。( 2) 方案 2 耐腐蚀性能较方案 1 好, 并具有检 修维护条件, 但造价高, 施工难度较大, 周期长, 结构 自重大, 并需定期进行维护钢结构, 由于内筒支承连 接构造为焊接形成, 内筒自由长度较高, 抗震性能较 差。( 3) 方案 3 的耐腐性能最好, 具有检修维护条 件, 但焊接难度大, 对焊工的技术要求相当高, 造价 最高。凝土外筒高 200 m, 外筒上口直径为 16.2 m,壁厚300 mm, 下口直径为 21 m, 壁厚 700 mm, 对此类烟囱内垂直交通, 国内设计一般仅考虑设置钢梯, 不设 置电梯, 钢内筒直接支承于烟囱零米地面标高处, 该 方法在国内外电厂烟囱工程中应用较为普通。烟囱内部沿高度每隔 3040 m 布置 1 个钢结 构平台, 作为检修工作平台, 钢排烟内筒外侧设置厚 度 80 mm 保温层, 烟囱顶部平台以上部位的钢内筒 保温层外须用不锈钢板包裹。钢内筒由厚度为 1016 mm 的钛合金钢板卷成 弧形后焊接而成。钢内筒外面沿高度每 6 m 左右间 隔设置 1 个钢性环( t 型钢或加劲角钢) , 在检修平6结论根据以上技术经济比较和现有工程经验及烟台和吊装平台标高处设有钢内筒稳定装置,以保证囱设计规范gb50051- 2002 中第 10.2、2.3 条, 从经钢内筒的横向整体稳定, 内筒结构设计计算时, 不必预留腐蚀富裕度, 内侧钛板也不必采取防腐措施。此种类型的烟囱在福建省漳州后石电厂 ( 6600 mw) , 在建的常熟电厂( 2600 mw) , 均被采用。济实用角度以及施工经验考虑,包头第二热电厂优先采用单筒式耐腐型钢筋砼烟囱。编辑: 刘宇萍!( 上接第 21 页) 时, 可适当提高低压缸汽封进汽压力, 并对安全门、防爆门、负压系统进行查漏、堵漏工 作, 直至溶氧合格。( 4) 凝结水过冷却度: 正常情况下凝结水过冷3结束语2006 年2007 年采暖期, 包头第二热电厂 3