脱硫方案专题.doc

1 浙江天蓝环保技术有限公司浙江天蓝环保技术有限公司 技术文件技术文件 脱硫技术专题汇编脱硫技术专题汇编 编制时间：编制时间：2010 年年 11 月月 22 日日 版版 次：第一版次：第一版 修订时间：修订时间：/ 2 目目 录录 烟风系统专题.4 烟囱防腐专题 .4 烟囱防腐 .5 烟囱防腐材料选择 .8 塔顶直排烟囱 .15 GGH 的使用现状.17 烟气带水问题 .22 烟道等防腐技术 .23 风机改造对比 .27 烟气温度下降后抬升高度 .29 湿法脱硫工艺.29 石灰石-石膏法脱硫工艺机理 .29 浙江天蓝电石渣-石膏法工艺特色 .40 浙江天蓝脱硫塔特点 .43 网络技术与运营 .51 脱硫工艺的选择（氧化镁） .56 脱硫工艺的选择（石灰石石膏法） .58 烧结机烟气脱硫选取 .59 湿法脱硫的腐蚀性问题 .62 独特的塔外氧化技术 .68 对脱硫石膏上表面黑色悬浮液的处理专题报告 .70 电石渣的预处理专题报告 .71 调试运行过程中的日常维护 .72 塔内和管路结垢及预防 .78 脱硫系统周边环境 .79 脱硫效率保证问题 .81 3 脱硫效率95%的保证措施 .82 如何防止管路堵塞 .85 半干法技术.87 糊袋事故预防、处理方案 .87 布袋破损、检查、处理方案 .88 除尘器的停运方案 .89 受热部件热膨胀补偿措施 .89 提升阀、旁路阀详细描述 .90 消化系统专题 .91 脱硫产物论述.94 渣处理问题（亚硫酸钙） .94 脱硫石膏综合利用 .96 脱水石膏处置与利用 .99 其他相关专题.101 装置运行稳定性的保证措施 .101 事故浆液池设置原则 .105 石灰-石膏法与双碱法脱硫工艺的对比 .106 防侧搅拌器泄露专题 .109 各种脱硫工艺比较 .112 4 烟风系统专题烟风系统专题 烟囱防腐专题烟囱防腐专题 经湿法脱硫后的烟气将对烟囱产生腐蚀。有二种方案解决烟气对烟囱产生 影响。 方案一、吸收塔塔顶设直排烟囱。脱硫装置运行时，烟气经直排烟囱排放， 脱硫装置不运行时，烟气经旁路挡板门往原烟囱排放。直排烟囱材质为碳钢衬 玻璃鳞片。 方案二、对烟囱进行防腐处理。 二种方案的比较： 烟囱防腐直排烟囱 材质 玻璃砖、钛板、OM 涂 料等 碳钢衬玻璃鳞片 技术成熟度一般较成熟 其他设备 出口烟道（防腐） 、 出口挡板门（防腐） 无 造价 烟囱防腐费用+其他设备， 投资相对较高 直排烟囱本体费用 运行阻力约 350Pa约 50Pa 在当地环保要求的许可下， 建议考虑设直排烟囱。 5 烟囱防腐烟囱防腐 我国对烟囱出口排烟温度无要求，因此本方案建议对烟囱进行防腐处理， 解决烟温低对烟囱带来的腐蚀。 本项目采用石灰石石膏湿法烟气脱硫，排烟温度为 4555，低于烟 气酸露点温度，故烟囱运行条件变差，烟气对烟囱和烟道的腐蚀加剧，对烟囱 的结构形式和烟囱出口流速要求均发生了变化。因此，本工程必需对原烟囱进 行防腐和烟道改造。烟囱防腐施工养护期间需要增设临时烟囱排放烟气，以保 证锅炉的正常运行。 一、 临时烟囱 本工程临时烟囱须在脱硫吸收塔安装时一并建好。本工程吸收塔+临时烟囱 设计总高度为 50m，由合理锥角过渡到临时烟囱。临时烟囱壁厚不小于 8mm，并 辅以槽钢的对接法兰环向加固筋，作为烟囱分段管节连接和组装。临时烟囱直 烟气流速15m/s，采用碳钢衬玻璃鳞片材质。吸收塔和临时烟囱内承受的压力 荷载、温度荷载很低，那么风荷载、地震荷载和自重荷载就成为安全运行的主 要荷载。在风荷载、地震荷载的作用下，整个设备(吸收塔和临时烟囱)的承载 能力不仅与其自身的几何尺寸有关，且与自身的动力特性相关。吸收塔和临时 烟囱须进行强度计算，计算过程中合理地考虑设备的安全裕度。 二、钢筋混凝土烟囱防腐 本工程增加湿法烟气脱硫装置后，烟囱和烟道的工作状态发生变化。在未 增加烟气脱硫装置前，进烟囱的烟气温度最高为 143200，烟气中的水蒸汽 处于不饱和状态，烟气经烟道至烟囱排出的过程中，无冷凝水析出，且烟囱入 口烟气流速大，烟囱的自抽吸能力强，烟气在烟囱中停留时间短。而从脱硫装 置出来的烟气，虽然其中的 SO2含量已大大减少（SO2的脱除效率可达 90%以上） ，但对烟气中少量的 SO3脱除效果并不好，脱除效率仅 20%左右，而 SO3是引起 腐蚀的重要因素。此外烟气不仅含饱和水蒸汽，导致烟气湿度增加，而且还含 有 NO、NO2以及极少量的 HCl、HF 等；由于烟囱入口烟温降低（4560左右） ，烟气处于全结露状态，烟气中残余的 SO3溶解后，形成低浓度的稀硫酸溶液， 而低浓度的稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强，从而使烟道和烟囱长期处于 此类高腐蚀性酸液的冲刷中。另外，从 FGD 进入烟囱的烟气温度比原来未进行 6 脱硫时要低得多，烟温的降低导致烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，烟 囱内压力分布改变，正压区范围扩大，也加剧了腐蚀性烟气的渗透。 由以上的分析，在电厂增加烟气脱硫装置后，原有烟囱已不能适应烟气脱 硫后的强腐蚀性环境，必须对原排烟筒内壁进行防腐处理，防腐材料必须满足 脱硫系统运行或停止状态下的烟气介质环境。这就要求所选择的防腐材料既能 耐混合酸的交叉腐蚀，又能耐高温冲击。 目前，国内已在使用的湿烟囱内衬防腐材料有: 钛合金板、泡沫玻璃砖、 轻质密实型耐酸浇注料、聚脲、OM 型烟囱防腐涂料、高温玻璃鳞片等。不同的 防腐技术方案在适用范围、工程造价、施工周期、对基层的适应性方面均有差 异。鉴于烟囱防腐技术在不断的发展,各种防腐材料不断涌现,如何选择适合新 建电厂或已建电厂烟囱的防腐方案是脱硫烟囱防腐工程成败的关键。 现将各种湿烟囱防腐涂料性能比较见下表： 防腐 材料 测试 项目 钛合金 板 泡沫 玻璃砖 聚脲 OM 型 烟囱防腐涂 料 BSJ-Y2 轻质 密实型(防水抗 渗型）耐酸浇 注料 耐水性(常温 浸泡 30d 无变化 或浸 90温水 15d) 良好良好良好 常温浸泡 30d 无变化 无溶蚀、裂 纹、膨胀等异 常现象 耐酸性良好良好 205 ，40%硫 酸浸泡 1 天， 无变化； 80，30% 硫酸浸泡 1 天，色变黄。 205， 40%硫酸浸泡 30 天，无变化； 80，30%硫 酸浸泡 15d，无 变化。 40%硫酸浸泡 30d 或 80%硫酸 浸 15d，无腐蚀、 裂纹、膨胀、 剥落等现象。 耐热性良好玻璃砖无酸环境，2201，2504h， 7 防腐 材料 测试 项目 钛合金 板 泡沫 玻璃砖 聚脲 OM 型 烟囱防腐涂 料 BSJ-Y2 轻质 密实型(防水抗 渗型）耐酸浇 注料 耐热 160， 粘结剂耐 热 93 耐热 120， 有酸环境， 耐热80 恒温 15d，无变 化 无裂纹、剥落 及大于 2%的线 变化率 运行特征良好好 有起层, 有脱落 良好，但无 钢内筒内衬应 用 良好，有同 类烟囱业绩 施工周期较长较短短短较短 造价 （含施工费） 高中低低低 由上表可看出，各种材料均有优缺点，但从可靠性、性价比及工期等综合 比较而言, OM 型烟囱耐酸耐热涂料和 BSJ-Y2 轻质密实型(防水抗渗型)耐酸浇 注料表现较优异。下面就这两种防腐技术方案做简单介绍。 A OM 型烟囱耐酸耐热涂料 OM 型涂料施工周期短（少于 30 天）；衬层厚度约为 2mm，不会给烟囱内壁 荷载造成额外负荷；可在基层未干情况下施工，亲水性好；与钢或混凝土和耐 火砖之间粘结强度1.3MPa。其施工程序为：烟囱内表面水冲干净刷 OM 界面 剂批刮 OM 型腻子刷 OM-4 底料随即贴白金布一层刷 OM-5 面料二道自检 验收涂层交工验收。 B BSJ-Y2 轻质密实型(防水抗渗型)耐酸浇注料 BSJ-Y2 轻质密实型(防水抗渗型)耐酸浇注料耐酸、耐热、重量轻、强度高， 它的整体性可消除形成烟气腐蚀的薄弱环节、有效地提高防腐隔热性能、抑制 裂缝及其扩展；由于浇注料与筒壁紧贴在一起，即使烟囱内衬出现裂缝，裂缝 也是线状的，当腐蚀性烟气在裂缝处的筒壁冷凝结露时，产生的酸液与内衬材 料中未完全反应的碱中和，形成的生成物将填充缝隙，阻止腐蚀性烟气的进一 8 步侵入，可有效起到防护作用；该浇注料采用翻模施工，施工周期短，由于自 重轻还能减轻基础荷载及提高抗震能力，从而延长烟囱的使用年限。 9 烟囱防腐材料选择烟囱防腐材料选择 目前,国内外可以用于湿烟囱内壁防腐的材料很多,性能及防腐蚀结构形式 也不尽相同,如内衬金属合金薄板(钛板)、玻璃钢套筒、VP 烟囱内衬等。根据 本工程的实际情况,内衬金属合金薄板(钛板)、玻璃钢套筒和 VP 烟囱内衬实施 难度均较大,且造价昂贵。结合本工程实际使用状况,在选择烟囱防腐方案时,着 重考虑了喷涂类内衬和粘贴类内衬。因此,仅对聚脲、鳞片复合材料及发泡玻璃 砖内衬方案进行比较。 1 1、内衬方案、内衬方案 1.11.1 聚脲聚脲 喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术是 20 世纪 80 年代中期由美国 Texaco 公司率先 研发成功的, SPUA 是一种新型无溶剂、无污染的绿色环保材料。该项技术于 1999 年在我国投入商业应用,在海洋化工行业结构防腐以及建筑行业的防水、 防滑、装饰等领域得到了广泛应用。 1. 1. 1 喷涂 SPUA 的化学原理 SPUA 材料是双组分高分子聚合物。SPUA 喷涂工艺属于快速反应喷涂体系, 原料体系不含催化剂,固化速度快,可以在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型, 工艺简单,施工方便。 1. 1. 2 材料性能 (1)具有较好的物理性能。如耐介质性、抗拉强度、低温柔韧性、户外抗老 化性、附着性、耐磨以及耐冲击性等。 (2)施工性能好。SPUA 施工时必须使用专业喷涂设备将原材料在喷头处加 热到一定的温度后喷出,固化速度快,一次施工达到设计要求厚度,可以 克服多层施工的弊病。该材料对水分、湿气不敏感,施工不受环境、湿度的 影响。在基层干燥的情况下,一年四季均可施工。 (3)具有较好的耐久性及耐温性能。在大气环境中, SPUA 具有良好的抗老 化性能,耐久性可以达到 15 年。该技术在石油化工行业应用比较广泛,主要用于 管道、储罐、储液池等设施的防腐,防腐温度不超过 50。 1.21.2 喷涂喷涂 OMOM 涂料涂料 1.2.1 聚脲材料 10 烟囱内壁防腐可采用聚脲弹性体材料。该材料是由一种双组合、无溶剂聚 脲喷涂涂料，经专用喷涂设备喷涂成型的弹性体材料。该材料是继高固体份涂 料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适 应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。 1.2.2 聚脲产品的特点 聚脲弹性体涂层具有优异的防水、耐腐蚀特性，同时具有优良的机械性能。 该材料采用专用喷涂设备进行喷涂或浇注聚脲弹性体。该工艺不含溶剂、固化 速度快、工艺简单，可很方便的在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流 挂。在国际上已被广泛应用于防水、防腐、建筑等领域。 1.2.3 聚脲产品的优点 喷涂聚脲弹性体技术具有以下优点： 1) 对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。(可在 冰上施工；在 -28 下施工；可在冰柜中固化)； 2)双组分 ,100% 固含量，不含任何挥发性有机物(VOC)，对环境友好。 可按 1:1 体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度范围可以从数百微米到数厘 米，克服了以往多次施工的弊病。 3)优异的理化性能，如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、 防腐蚀等。 4)具有良好的热稳定性，可在 150下长期使用，可承受 350的短时 热冲击。 5)配方体系任意可调，手感从软橡皮(邵 A30)到硬弹性体(邵 D65) 6)原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝、无针孔，美观实用。 7)使用成套设备，施工方便，效率极高；一次施工即可达到设计厚度 要求，克服了以往多层施工的弊病。设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可 浇注。 1.31.3 VEGFVEGF 鳞片复合材料鳞片复合材料 1. 3. 1 VEGF 鳞片胶泥的耐蚀机理 VEGF 鳞片胶泥(涂料)是以乙烯基酯树脂材料为主材,加入 10% 40%片径的 玻璃胶片等材料配制而成。VEGF 鳞片胶泥在施工完毕后,扁平型的玻璃鳞片在 树脂连续相中呈平行重叠排列,从而形成致密的防渗层结构。VEGF 鳞片胶泥固 11 化后,由于乙烯基酯树脂的高交联密度,可以有效减弱水蒸汽和腐蚀性化学介质 的渗透,VEGF 的独特结构更能达到防渗或减渗的效果。 1. 3. 2 VEGF 鳞片胶泥的特点 (1)耐腐蚀性能好。 (2)低渗透性能。 (3)附着力强。VEGF 鳞片胶泥与混凝土或碳钢基材之间的粘结强度高,与钢 板的粘结强度不低于 2. 0Mpa,与混凝土的粘结强度不低于 2. 5Mpa。 (4)耐温(热冲击)性能好。由于涂层中含有许多玻璃鳞片,消除了涂层与钢 铁之间线膨胀系数的差别,使 VEGF 鳞片胶泥适合于温度交变的重腐蚀环境。 (5)耐磨性好。VEGF 鳞片胶泥固化后的硬度较高,比普通醇酸漆高 23 倍, 耐磨性较好,受外部机械损伤时,VEGF 鳞片胶泥的破坏是局部的,其扩散趋势小, 易于修复。 (6)工艺性较好。由于 VEGF 鳞片胶泥的固体成分较高,可以一次性做成较厚 的涂层。涂层方法可以采用喷涂、滚涂、刷涂等成型工艺,并具有当场配制和室 温下固化的特点。 1. 3. 3 VEGF 鳞片胶泥的应用 目前,VEGF 鳞片胶泥在烟气脱硫装置的吸收塔以及水平烟道中多有采用,国 内也有将其作为排烟筒内部的防腐隔离层。但在老烟囱防腐改造中,国内没有采 用鳞片复合材料的案例。该产品使用寿命的保证期为 1015 年,寿命长短主要与 施工质量和运行环境密切相关。 1.1. 4 4 发泡玻璃砖内衬发泡玻璃砖内衬 1. 4. 1 宾高德玻璃砖内衬 宾高德玻璃砖内衬的主要材料是一种特级低膨胀硅酸硼玻璃,能抵御除氢氟 酸以外的各种酸类的腐蚀,而且对气体和凝结水具有抗渗透性能。同时,它具有 自重轻和极好的隔热性能。宾高德玻璃砖采用专用粘合剂将其粘接在内衬基面 上,并用粘合剂材料对玻璃砖缝隙勾缝,阻断了烟气对排烟筒结构的腐蚀。粘结 料的防腐、耐久性是防腐内衬关键,它的老化、开裂都将直接影响整个内衬系统 的防腐性能。据资料介绍,衬基上的宾高德粘膜在各种不同的烟气环境下(可以 持续承受 204以下温度)使用 20 年后,仍保持弹性,能有效地将衬基与高温和 侵蚀性气体隔离开。但这种材料成本昂贵,在国内推广较为困难。 12 据资料介绍,国外自 20 世纪 80 年代初,已将该产品用于燃煤电厂脱硫烟囱 及烟道防腐。 1. 4. 2 国产玻璃砖内衬 国产玻璃砖是以碎玻璃为主要原料,加入发泡剂、外掺剂,高温发泡成型制 成的一种轻质多孔玻璃材料。玻璃砖内部形成独立的封闭微小气孔结构,集传统 隔热保温于一体,它不吸水、导热系数小、耐酸碱(氢氟酸除外),是良好的内衬 材料。据资料介绍,与之配套的特种耐酸、耐高温胶粘剂均耐高温,粘接强度高, 有较强的耐酸性和韧性。 在近期国内设计的电厂烟囱或烟囱改造方案中,国产泡沫玻璃砖内衬防腐因 其造价适中,被广泛采用。新建烟囱采用该技术的电厂也不少,如山西霍州第二 发电厂一期工程(2300MW)、山西漳山电厂、山西兆光电厂、河北怀安电厂、 湖北鄂州电厂脱硫烟囱(不设 GGH)均采用此防腐技术。 该防腐技术也有用于电厂老烟囱改造的案例,如三吉利发电集团公司张家港 华宇分公司对已建机组增设湿法脱硫后的烟囱防腐改造工程,该工程已于 2006 年 3 月竣工投产。另外,内蒙古元宝山发电有限公司 210m 烟囱防腐工程目前正 在进行中。 2 2 技术分析技术分析 2.2. 1 1 材料技术分析材料技术分析 2. 1. 1 聚脲 据有关资料介绍,喷涂聚脲弹性体在大气环境下的使用寿命一般为 1520 年。 聚脲在火力发电厂烟囱脱硫系统中的应用业绩较少,在温度较高尤其是脱硫系统 停运,高温烟气通过旁路直接排放时,该材料的耐久性及适用性尚无相关验证。 有关资料显示,该材料可在-25150范围内长期使用,但建议使用温度不超过 120。本工程脱硫时烟囱入口烟温一般在 50左右,完全可以采用聚脲防腐。 但不脱硫时烟囱入口烟温将达到 150200,该工况运行时间可能达到几天甚至 更长,如此的高温环境会加速材料老化。 另外,由于该材质反应速度极快,对底材的润湿能力差,因此在底材表面处理、 材料的配方组成、反应速度、材料的使用环境等对附着力都有较大影响。本工 程为旧烟囱改造,基层为陶土耐火砖,对防腐材料的“抓底”有比较高的要求。 聚脲在烟囱防腐工程中运用实例较少,能否满足防腐要求还要进一步考察。因 13 此,本工程不推荐此方案。 2. 1. 2 玻璃鳞片 乙烯基玻璃鳞片复合材料的使用寿命一般在 15 年左右,其在火电厂脱硫系 统中的应用比较广泛,主要用于脱硫吸收塔及水平烟道,应用于垂直排烟筒的工 程实例仅局限于钢结构排烟筒。将该材料直接附于砌体排烟筒结构上,二者之间 的粘接效果目前尚无实验资料或工程实例。乙烯基玻璃鳞片在刮涂之前需要将 基层清理干净,然后用 VEGF 树脂打底一至二道,待干燥后刮涂 VEGF 鳞片胶泥,树 脂与基层的固结需要一段时间,树脂打底与基层的结合效果可能会比聚脲材料稍 好。目前该材料在水平烟道中已有应用,但大面积应用于烟囱防腐尚没有工程先 例,因此,本工程不推荐此方案。 2. 1. 3 发泡玻璃砖 发泡玻璃砖的防腐系统耐久性主要体现在粘接剂的耐久性方面,因此,粘接 剂的特性至关重要,应根据使用环境慎重选择。国外已有 25 年以上的成功使用 经验,并且几乎不需要维护。 2.2. 2 2 工期分析工期分析 3 种材料对烟囱的基层清理要求基本相同。即首先用机械或手工方法去除 砖砌体内衬表面积灰,清除砌体表面的砖酥皮或松动的砌砖,再用高压喷枪冲洗 干净,用胶泥修补后晾干。聚脲喷涂工艺仅需一道工序即可完成。即通过高温高 压对撞式混合设备将异氰酸酯与氨基化合物进行一次性喷涂或浇注,形成聚脲弹 性体。该工艺属于快速反应喷涂体系,施工速度很快,综合施工工期约 15 天。喷 涂 VEGF 鳞片工艺需 3 道工序。即 VEGF 树脂打底一至二遍并晾干;用手工泥刀刮 镘成 12mm 厚的 VEGF 胶泥层,硬化后,再进行第二道刮镘,直至达到规定厚度; 用 VEGF 树脂罩面一至二遍。每天可涂刷面积约 400m2,综合施工工期为 30 玻璃 砖内衬需 2 道工序。首先在内衬基层刷底漆;再用胶粘剂贴玻璃砖。每天可涂刷 粘贴面积约 250m2,综合施工工期为 3040 天。 3 3 经济性分析经济性分析 SPUA 涂层及 VEGF 鳞片复合材料厚度一般不小于 3mm,考虑基层修补耗材量 比较大,其材料价格在 350 元/m2 以上,另外考虑砌体排烟筒的处理、修补以及 高空作业的人工费、机械费、脚手架等综合因素,综合价格在 600 元/m2 左右; 国产发泡玻璃砖防腐系统的综合造价一般在 9001200 元/m2,宾高德玻璃砖防腐 14 系统的综合造价一般在 18002000 元/m2。 4 4 综合分析综合分析 SPUA 及 VEGF 鳞片复合材料都具有比较经济的优点。SPUA 具有工期最短的 优势,但耐高温性能以及与砌体之间的结合有待工程检验;VEGF 鳞片复合材料在 脱硫吸收塔及水平烟道应用比较广泛,但垂直排烟筒内部尚无采用此防腐隔离层 的先例。发泡玻璃砖防腐系统在垂直排烟筒应用工程实例很多,实践证明该系统 的防腐效果及耐久性都优于另外两个方案,但工程造价相对偏高。 5 5 结语结语 3 类材料均具有施工方便、工期较短等特点。宾高德(或国产玻璃砖)防腐 性能及耐久性能优,但价格高; SPUA 和 VEGF 鳞片复合材料价格相对偏低,但应 用于垂直排烟筒的工程业绩几乎没有,尚待实践检验。 15 空预器部分高温空气与脱硫后净烟气混气情况(否定) 吸收塔出口烟气一般被冷却到 4555（视烟气入口温度和湿度而定），达 饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。德国大型燃 烧设备法中明确规定，烟囱入口最低温度为 72，以保证烟气扩散，防止冷 烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为 510，故吸收塔出 口烟气至少要加热到 7782。 本项目设计，假定按混合烟气温度 80考虑，高温空气所需量 Vh 为： 高温空气温度 T1：300 300时空气密度 h：0.596 kg/m3 300时空气比热 cph：0.249kcal/kg 脱硫塔出口烟气温度 T2：50 脱硫塔出口烟气流量 Vc：752972.10m3/h 脱硫塔出口烟气密度 c：0.96kg/m3 脱硫塔出口烟气比热 cpc：0.251kcal/kg 混合后温度 T：80 将以上数据带入 Vhhcph（T1T）Vcccpc（TT2）得 Vh166715.82m3/h 需要 300的高温空气流量为 166715.82m3/h（79430.05 Nm3/h），约占锅 炉燃烧所需的烟气量的 20 %左右，对锅炉热效率将产生严重影响。 本方案不建议采用混风方案。 16 塔顶直排烟囱塔顶直排烟囱 一、 烟囱防腐方案的选择 脱硫后净烟气温度约 45，具有很强的腐蚀性，从长期运行的角度来看， 脱硫后湿烟囱是无论如何都需要进行防腐处理的。 烟囱防腐通常采用的方式有：涂层防腐、防腐玻璃砖防腐、合金钢板防腐。 无论采取哪种防腐方式，都有一个共同点，施工周期较长且需要在烟囱养护期 后进行施工，烟囱防腐的进度将会大大落后于主体生产装置。 另一类处理烟囱防腐方案为新建一根针对湿烟气的专用烟囱，常见的方式 有：塔顶直排烟囱、自立式防腐烟囱（混凝土、玻璃钢等）等。此类方案的特 点是不影响主体工程的开展，主体工程贯通后可以先行开车，脱硫装置平行展 开。 从本工程的现场实际情况来看，总体施工时间短、交叉施工多、主体生产 装置进度大大超前于脱硫装置。脱硫装置毕竟属于烧结机辅机，是为生产装置 服务的，不能由于脱硫装置的进度而影响生产装置的投运。所以，本工程优先 采用塔顶直排湿烟囱的方式，不仅施工周期短，而且可以不影响烧结机主机投 运。 另外一方面，由于本次脱硫工程场地比较狭小，吸收塔布置距离烟囱距离 较远。采用塔顶直排烟囱的方式，可以省去冗长的吸收塔出口净烟道与出口烟 道挡板门，在造价方面也更具优势。 二、 直排烟囱说明 本工程位于江西新余市，在设计施工时需要根据业主提供的地址资料和气 象资料设计直排烟囱的厚度及加强。 本工程吸收塔烟囱设计主要参照烟囱设计规范（GB50051-2002） ， 烟囱 工程手册进行。现在还没有到达设计施工阶段，也没有设计资料，所以没有 详细的直排烟囱的结构形式。但吸收内壁与直排烟囱内壁都采用玻璃鳞片防腐， 外壁使用防腐油漆，本工程塔壁采用Q235B，考虑2mm的腐蚀余量及底部溶液的 环向应力后，塔体初步估算从顶到底的壁厚为6mm14mm。 三、 达钢直排烟囱效果图 17 18 GGHGGH 的使用现状的使用现状 烟气再加热器（GGH）通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺是利 用未脱硫的热烟气加热冷烟气，可分为回转式烟气换热器、板式换热器和管式 换热器，均通过载热体或热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式换热器 与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或者带波纹的金 属薄片载热体将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是热烟气会泄露到 冷烟气中。板式换热器中，热烟气与冷烟气逆流或交叉流动，热交换通过薄板 进行，这种系统基本不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量传 递给冷烟气，无烟气泄露问题，用于年满负荷运行在 40006500h 的脱硫装置。 非蓄热式换热器通过蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热，又分为直接加热 和间接加热。直接加热是燃烧加热部分冷烟气，然后冷热烟气混合达到所需温 度；间接加热是用低压蒸汽（2105Pa）通过热交换器加热冷烟气。这种加 热方式投资省，但能耗大，使用于脱硫装置年运行时间 4000h-6500h 的脱硫装 置。 一、 国内外使用现状和发展趋势 A、 国外现状和发展趋势 德国设置 GGH 并不是基于为烟囱防腐蚀的原因， 而是因不设 GGH 时， 排 烟温度低至 50左右， 烟囱出口烟气呈白色水雾， 视觉效果较差， 为防止 出现这种状况， 环境保护法规中有烟气温度应超过 72的规定， 因而必须要 设置 GGH。德国大规模建设 FGD 装置的时间是 20 世纪 8090 年代。因此， 在 此期间建设的 FGD 全部设置了 GGH， 而且主要是回转式 GGH。经过多年的运行， 发现 GGH 是整个 FGD 系统的故障点， 大大影响了 FGD 的可用率。几乎所有的 GGH 在运行过程中都出现了故障。德国加入欧盟以后， 大部分欧盟成员国对烟 气排放的温度没有法规上的限制 。从 2002 年开始， 德国采用了欧盟的标准， 取消了对烟气排放温度的限制。因此， 在原东德地区近期建设的 FGD， 已有 部分电厂不再设置 GGH。 FGD 装置设置 GGH 在亚洲地区采用的较多， 如日本、韩国等。日本是一 个面积小， 地形狭长的岛国。为了减轻烟气排放对日本本土的污染。一直采用 较高烟温排放， 以增强烟气的扩散能力。因此， 日本的 FGD 装置一般都设置 19 GGH。 美国环保标准对烟囱出口排烟温度无要求。因此， 美国自 20 世纪 80 年代 中期以后安装的 FGD 系统基本都不设置 GGH。美国 BW 公司在全球 FGD 工程业 绩中，60%不设置 GGH；其中在美国本土 FGD 中，90以上不设置 GGH， 在台 湾 FGD 工程中均不设置 GGH。美国一些电厂考虑到 FGD 不设置 GGH 可能会因烟 温过低对周围环境产生不利影响，采用了在烟囱底部安装燃烧洁净燃料的燃烧 器， 此方法可以在气象条件不利于扩散时，对脱硫后的烟气进行临时加热。这 种方法的投资和运行费用都很低，同时对保护环境有很好的作用，是一种比较 实际的方案。 B、国内现状和发展趋势 由于我国的 FGD 事业是在引进日本和欧洲技术的基础上发展起来的， 因此 基本沿用了它们的技术规则。国内初期建设，目前已投运的电厂 FGD 装置均设 置了 GGH， 如利用日本三菱技术的珞磺电厂 1 期、2 期工程。重庆电厂、浙江 半山电厂、北京第一热电厂的 FGD 引进的是德国 Steinmuller 公司的技术，采 用了气气回转式 GGH。国内自行设计的火电厂湿法 FGD 装置， 例如北京石景山 热电厂、北京一热 2 期工程、山东黄台电厂、江阴夏港电厂、浙江钱清电厂、 广东瑞明电厂和沙角 A 厂也均设置了 GGH。 但是随着脱硫技术的发展和进步以及业内人士对脱硫技术认识的深化， 国内有些工程在 FGD 装置后没有设置 GGH。如常熟电厂、利港电厂、黄骅电厂、 台山电厂、王滩电厂、托克托电厂、潮州电厂、乌沙山电厂、陡河电厂、唐山 电厂、后石电厂等。 从国内外燃煤电厂已有 FGD 装置运行状况来看，存在着设置和取消 GGH 系统 2 种情况；目前国内外在在建电厂的 FGD 系统中，主张取消 GGH 的， 有逐渐增加的趋势。 C、 GGH 的利弊分析 目前，石灰石 石膏烟气脱硫湿法工艺已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的 首选工艺。GGH 是否是湿法烟气脱硫系统必不可少的设备？如何根据电厂的实 际情况来决定是否需要安装 GGH？下面就分别展开进行分析。 a、安装 GGH 的作用 提高排烟温度和抬升高度 20 烟气再加热可以将湿法烟气脱硫的排烟温度从 50升高到 80左右，从而 提高烟气从烟囱排放时的抬升高度。根据对某电厂的实际案例的计算，对于 2300MW 机组合用一个烟囱，烟囱高度为 210m，在环境湿度未饱和的条件下， 安装和不安装 GGH 的烟气抬升高度分别为 524m 和 274m，有明显的差异；从环 境质量的角度来看，污染物的最大落地浓度点到烟囱的距离，安装和不安装 GGH 分别为 10529m 和 6689m。 但是，由于 SO2和粉尘的源强度在除尘和脱硫之后大大降低，因此无论是 否安装 GGH，它们的贡献只占环境允许值的很小一部分。 减轻湿法脱硫后烟囱冒白烟问题 由于安装了 FGD 系统之后从烟囱排出的烟气处于饱和状态，在环境温度较 低时凝结水汽会形成白色的烟羽。在我国南方城市，这种烟羽一般只会在冬天 出现；而在北方环境温度较低的地区，出现的几率会更大。 安装 FGD 之后出现白烟问题是很难彻底解决的。如果要完全消除白烟，必 须将烟气加热到 100以上。安装 GGH 后排烟温度在 80左右，因此只能使得 烟囱出口附近的烟气不产生凝结，使白烟在较远的地方形成。 白烟问题不是一个环境问题，而是一个公众的认识问题，更何况与冷却塔 相比，烟囱的白烟是很少的。因此加强对公众的宣传和沟通，应该不会成为重 大的障碍。 b、 安装 GGH 带来的问题 对于一个投资费用约为 2000 万元的脱硫项目，GGH 设备本体以及由 GGH 引发的直接投资,包括烟道、支架和冲洗系统费用大约是 FGD 总投资的 15%，年 运行费用约 530 万； GGH 本体对烟气的压降约在 1000Pa，如果考虑到由于安装 GGH 而引起的 烟道压降，总的压损约在 1200Pa 左右。为了克服这些阻力，必须增加增压风机 的压头，使 FGD 系统的运行费用大大增加； GGH 的原烟气侧向净烟气侧的泄漏会降低系统的脱硫效率，尽管回转式 GGH 的原烟气侧和净烟气侧之间的泄漏可以达到 1.0以下，但毕竟是一种无谓 的损失； 原烟气在 GGH 中由 130左右降低到酸露点以下的 80，在 GGH 的热侧 会产生大量的粘稠的浓酸液。而经过 FGD 脱硫以后的烟气酸露点温度在 21 90120范围内，而烟气再热之后的温度在 80左右，因此在 FGD 下游设备 表面上，仍然会产生新的酸凝结液；这些酸液不但对 GGH 的换热元件和壳体有 很强的腐蚀作用，而且会粘附大量烟气中的飞灰，飞灰中的重金属会起催化剂 的作用，将烟气中的部分 SO2转化为 SO3，尽管数量不多，但是对升高烟气的酸 露点是有影响的。有测试表明，在 GGH 后面，SO3的含量有所增加。还有，穿过 除雾器的微小浆液液滴在换热元件的表面上蒸发之后，也会形成固体的结垢物。 上述这些固体物会堵塞换热元件的通道，进一步增加 GGH 的压降。此外，GGH 冲洗后的废水含有很强的腐蚀性，必须进行专门的处理之后才能排放； c、不安装 GGH 的优点 降低 FGD 系统的投资和运行费 以 2300MW 机组的 FGD 系统为基础进行技术经济比较。煤耗按两台机组 280t/h，煤的含硫量为 1%，FGD 系统每年脱除的 SO2为 44800t。 固定资产投入 安装 GGH 固定资产投入约 2000 万，贷款利率按 5%计算，5 年还清本利，共 计 2500 万。FGD 的寿命为 20 年，因此，均化后每年的固定资产投入为 125 万。 因固定资产投入使得脱硫成本的增加为： 1250000/44800000 = 0.028 元/kg SO2 电耗 安装 GGH 之后，由于 GGH 本体和烟道的阻力的增加，约使增压风机的功率 增加 21500kW，按年运行 6000 小时，厂用电价为 0.3 元/kWh 计算，每年增加 的电耗支出为： 2150060000.3 = 540 万元 因电耗而使得脱硫成本增加： 5400000/44800000 = 0.120 元/kg SO2 大修费用 大修费率按: 固定资产原值2.25%计算。 20002.25% = 45 万元 因大修费用而增加的脱硫成本为： 450000/44800000 = 0.010 元/kg SO2 安装 GGH 后费用的增加见下表： 22 No 项目单位数量价格 年增加费用 (万元) 脱硫成本增加 （元/kg） 1 电耗 kW3000 0.30 元 5400.120 2 固定资产 投入 万元 25001250.028 3 大修费 用 2.25450.010 4 合计 7100.158 如果按 FGD 的寿命为 20 年计算，在 FGD 的整个寿命期内，总的费用为 1.42 亿元，几乎相当于 2300MW 的 FGD 的总投资。 提高系统的运行可靠性和可用率 安装 GGH 后，由于 GGH 部件的腐蚀和换热元件堵塞造成的增压风机的运行 故障已经成为 FGD 系统长期稳定运行的瓶颈之一，降低了 FGD 系统的可用率， 增加了维修费用。由于不安装 GGH 后，FGD 的烟气系统得以简化，因此 FGD 系 统的可靠性有了提高，达到高可用率运行。 考虑到投资和运行成本，本方案不建议安装 GGH。 23 烟气带水问题烟气带水问题 烟气带水是湿式脱硫器中最常见的共性问题，为了保证烟气经脱硫塔后不 发生带水和腐蚀问题，除在塔顶部安装了高效除雾板，使得烟气不带水滴外， 同时对烟道采取适当保温处理，防止因烟气降温而导致的结露现象。 24 烟道等防腐技术烟道等防腐技术 脱硫塔、烟道等防腐衬里采用玻璃鳞片，该工程委托专业施工单位完成。 执行工业设备管道防腐蚀工程施工及验收规范HGJ22991 标准。 1、防腐衬里前应具备的条件 1)设备外壁附件的焊接，必须在防腐蚀工程施工前完成，并核实无误；在 防腐蚀施工过程中，严禁焊接、气割、直接敲击等作业。 2)对焊缝的要求：焊缝应平整、无气孔、焊瘤和夹渣。焊缝高度不得大于 2mm，应磨平或磨成圆弧过渡。转角焊缝和接管焊缝应饱满，并应细致磨 成钝角，形成圆弧过渡，不得有毛刺和棱角。 3)对塔体钢材内表面要求：内表面不得有伤痕、气孔、夹渣、重叠皮、严 重腐蚀斑点；表面必须平整、表面局部凹凸不得超过 2mm，表面应光滑 平整、圆弧过渡。接管不应伸出罐壁内表面。 4)对衬里表面作喷砂处理。采用吸入式喷砂，操作风压不低于 0.45Mpa， 所用石英砂或金刚砂（粒径 35mm）需干燥后方能使用.喷砂工序子上 而下进行，然后用毛刷除去附在金属表面灰尘。 5)塔体内表面预处理后，作全面的检查合格，办理工序交接手续后，方可 进行防腐施工。 2、玻璃鳞片防腐衬里的施工 2.1 底漆涂刷 1) 根据环境条件，确定固化体系加入量，以利施工。 2) 取规定量底漆料液，加入现场确定量的固化剂量，充分搅拌均匀。 3) 底漆应在喷砂清扫后 8h 内涂敷，潮湿地区建议 46h 内涂敷。涂刷前 应使用易挥发溶剂将待衬表面擦洗一遍，待溶液充分挥发后方可涂刷。 4) 将条配好的底层胶液，用刷子或磙子均匀地涂敷在待衬设备施工面上， 严防漏涂。 5) 一次配置胶液使用时间为 3040min。混料时，应设专人掌握配料量。 2.2 鳞片衬里第一道施工 1)底漆涂层干燥并清扫干净后才可实施鳞片涂抹施工。 2)取鳞片混合料 100 份，加入规定量的固化剂和颜料。经真空搅拌机充分 搅拌均匀，均匀的标志为混合料颜色均匀一致。每次混料量为8kg。 25 3)将调制好的混合料铲到木质托板上，用金属抹刀尽可能均匀地将其涂敷 到待衬表面上，控制涂抹厚度为（1.00.2）mm。调好的混合料应尽量 减少在容器及工具上的翻动。 4)在混合料的涂敷过程中，如发现混合料的流淌性较严重，应通知配料员 通过触变剂调整料的粘度。反之，若施工料过干，则需加增塑剂调整。 5)施工人员要根据没层衬里颜色的不同，通过颜色的遮盖性控制衬层的厚 度。 6)在混合涂抹过程中，要求施工面始终保持清洁无尘、无溶剂、无水污染。 7)涂抹后，应直接用浸有少许液体（环氧用丙酮或酒精，聚酯及乙烯基酯 用苯乙烯）的羊毛磙用力反复推滚，使衬层表面光亮平滑。 8)在涂抹中，若两区域施工时间间隔在 30 分钟以上时，应特别注意两区域 图 1 9)结合断面的施工质量，需通过斜面搭接保证断面质量。其示意图如下： 10) 加入固化剂的混合料有效使用时间为 3040min。 2.3 中间检查：检查按施工质检标准进行，鳞片衬里施工质检标准如下表格： 检测项目检测仪器检测方式检测区域质量要求 针孔检测 电火花针 孔检测仪 电压控制 一层：3000V 二层：5000V 整个表面应无击穿小孔 厚度检测测厚仪与标准试块相整个表面每平均厚度符合施工 26 比较12m 测一点厚度 d（mm）误差 mm 2 4.0 2.0 外表面光滑平整 外表面杂物无明显可见杂物 固化程度无不固化区域 外观肉眼 外观目测手触 检查 整 个 表 面颜色无颜色不均现象 锤击检测木锤 轻击内衬层表 面 任意取点检查无不正常音响 2.4 中间修补 在鳞片衬里施工中，不可避免的出现这样或那样的缺陷，因此必须考虑修 补问题。一般在下列情况下需要进行修补处理。 （1）针孔；（2）表面损伤； （3）层内有显见杂物；（4）脚手架支撑点补涂。其修补过程是：首先用砂轮 机将检查出来的缺陷打磨成平滑的波形凹坑（针孔打磨至金属基体表面） ，且务 必将缺陷完全消除。而后用溶剂擦洗干净打磨区，按鳞片衬里施工方案逐次补 涂，示意图如下： ab c abc 图 2 如为厚度不足，其修补只需将待补区用砂纸打毛，擦净后补到规定厚度即 可。 2.5 鳞片衬里第二道涂抹 涂抹过程及要求同第一道涂抹。 涂抹厚度为 mm 2 4.0 2.0 。 2.6 中间检查和中间修补 2.7 玻璃布增强 27 由于鳞片为分散不连续填料，其配置而成的鳞片衬里材料的强度较之玻璃 钢低很多。因此，针对衬里层易受应力破坏的弱点，必须采取玻璃布补强措施。 一般需增强的区域如下： 容器及设备的拐角及端头处。 内件及外管连接的承受力区。 设备使用中因工艺需要承受动态作用区域。 采用玻璃布增强时，应先用腻子将待增强面找平。然后象玻璃钢施工一样， 逐层铺贴。玻璃布增强后端部的玻纤毛刺由于胶液浸渍固化而成坚硬的毛刺或 翅边，妨碍面漆的刷涂及对玻璃布端部的封闭，因此必须打磨平整。 2.8 脚手架痕迹修补 仔细磨去金属基体表面锈斑，涂刷底漆。 将周边鳞片衬层打磨成斜面，以符合端界面搭接要求。 按鳞片衬层要求逐层补抹鳞片混合料，其厚度与衬里厚度略超出，类似修补规 定，涂抹面积应大于修补面一倍直径。 2.9 面漆 取足够量已配