烟囱压力计算

火电厂加装湿法烟气脱硫装置后，会使烟气温度降低，造成烟囱运行条件偏离设计工况，可能对烟囱产生不良影响。对此，以某发电厂125Mw机组湿法烟气脱硫装置为例，分析脱硫后烟温变化可能对烟囱安全性和运行造成的影响。1烟囱内温度分布的计算某发电厂2台125MW机组共用1座烟囱，烟囱高度为180m，脱硫前满负荷时烟囱入口烟气量为1230000m3/h（标准状态），温度150°C，脱硫后满负荷时烟囱进口烟气量为1306209m3/h（标准状态），温度80C。对脱硫装置安装前后满负荷、80%负荷、65%负荷和50%负荷共8个工况进行分析。根据能量守恒原理，可计算出烟囱沿高度方向的一维温度分布。由于沿高度方向烟囱直径是变化的，且烟囱较高，所以采用分段计算，并考虑了沿高度位能的变化。将烟囱分为13段，在计算段内，根据能量守恒可得：50494K4746—L^rlx50494K4746—L^rlxi满负硬780%负荷65%ffi荷50%黄苟.0204060 10012G14。1W1«）烟囱高度而ffl1烟气脱硫装置窒装前各工况的温度分布曲线807978807978D204060SO1M120I-W160180烟陶高度Ah由图1和图2可知，脱硫装置安装前后烟囱内进出口烟温降低都不大，但由于脱硫装置安装后烟囱进口烟气温度低，使烟气和烟囱外环境的温差减小，因而烟囱进出口的烟温较未脱硫时小。由于烟气脱硫装置安装后烟囱内烟温低于80°C，平均比未脱硫时低70°C，因此对于烟气脱硫装置安装后的烟囱必须考虑烟温变化带来的影响。2烟气脱硫装置安装前后烟囱内烟气温度分布变化对烟囱的影响烟囱内烟气温度的变化可能对烟囱带来的影响主要有：（1）由于烟气温度的降低出现酸结露现象，造成烟囱内部腐蚀；（2）由于烟气温度的变化使烟囱的热应力发生改变；（3）由于烟温降低影响烟气抬升高度，（烟气排出烟囱口之后，由于排出速度和热浮力的作用，上升一段高度后再慢慢扩散，这段高度称为抬升高度。烟气自烟囱排出，即与周围大气发生强烈的能量和热量交换，交换到一定程度，烟气的速度、温度和周围大气十分接近，此时烟气就随着大气运动而浮沉和扩散，烟气浓度逐渐降低，最后和大气融为一体完成整个扩散过程。）从而影响烟气的排放；（4）由于烟温的降低，造成正压区范围扩大。2.1烟囱的腐蚀情况烟气脱硫装置安装后可能使烟气温度低于酸露点，造成对烟囱内衬材料以及钢筋混凝土筒壁的腐蚀，致使其强度下降。根据发电厂提供的烟气成分测试数据（表1）计算出烟气脱硫装置安装前后酸露点的温度，见表2表1烟气成分测试数据折荷100%64%矿nFY标准状割2.76-3.222,76-3,22十标准忘〕5.9-10.510.5NO」•/呷'（标准状志）7见622CO/标源状也）151匕⑴烧件9.6表2烟气脱硫装置安装前后酸露点的温度项目烟气脱硫伺涸气脱硫后财僦脱磕率95%脱硫率酸露点温度rr10:5.0-J]1.83.5■-知 70.5-82,J由表2可见，烟气脱硫装置安装前酸露点温度范围为105.0—111.6°C，烟气脱硫装置安装后由于烟气中的SO2和SO3等酸性气体大量减少，酸露点温度明显下降。通过传热计算得出烟气脱硫装置安装前后烟囱内壁温度的变化范围，烟气脱硫前为131.4-133.6C,脱硫后为71.1—72.3C可见，烟气脱硫装置安装前烟囱的内壁面温度范围为131.4—133.6C，明显高于安装前的烟气酸露点105.0—111.6C，故烟气不会在烟囱内壁面结酸露，且在负压区不会出现酸腐蚀问题。烟气脱硫装置安装后，由于烟气温度的降低，烟囱内壁面温度明显降低，温度仅为71.7C一72.3C，恰恰处于烟气脱硫装置安装后的酸露点温度70.5一90C，因此在烟囱内壁面会出现结酸露的现象。但是，因为烟气脱硫装置安装后烟气中硫含量降低，烟气的腐蚀性会明显减弱。为了分析烟气脱硫装置安装后烟气对烟囱的腐蚀程度，引入腐蚀性指数的概念。烟气腐蚀性指数是烟囱设计中的重要指标，腐蚀性指数越大，说明对物体的腐蚀越强。表4给出了现行技术规定中烟气对烟囱腐蚀性强弱的分类表。根据现行DL5022一93《火力发电厂土建结构设计技术规定》中烟气腐蚀性指数Kc的计算公式：10055式中St.ar一一燃煤中硫的含量％Aar一一燃煤中灰分含量%ERxO一一燃煤灰分中4种碱性氧化物(K2O,Na2O,CaO,MgO)的总含量％。表4腐蚀性熠,分级表脂气性>Xq州句JW蚀姓擀教叽i3-0 irI-i一土QrLoAA中A血AA注：&衰示揪，常垃性序姓<1置：干法除萱剧憧性一股龈于溟法除尖-•个辫£fi,根据电厂提供的煤和灰成分的分析数据，计算出烟气脱硫装置安装前后烟气的腐蚀性指数，见表5表S姻气脱硫装置安装前后的腐蚀性指数脱硫淞率90S膛破*半。弭脚期指纹口吼0Q,0fi3由表5可见，烟气脱硫装置安装前烟气的腐蚀性指数Kc=1.23，对照表4,此时烟气为弱腐蚀性，若处于烟囱正压区且无防腐措施，就会对烟囱产生腐蚀。在烟气脱硫装置安装后烟气的腐蚀性指数Kc=0.062—0.123，对照表4,此时烟气的腐蚀性已低于表中的弱腐蚀性范围，长期运行会对烟囱产生一定影响，但影响程度不大。2.2烟囱的热应力情况烟气脱硫装置安装前后烟囱的内外温差会发生变化，温差由127.4°C降低至58.7°C（平均值），温差造成的热应力减小，对烟囱的安全性有利。2.3对烟气抬升高度的影响对烟气抬升高度而言，烟气温度为重要的影响参数。烟气抬升高度可按下式计算：式中占〃——烟气抬升高度<?ii—烟气热群放率.妇独阵——•姬肉儿何疝此m;电―烟气小一计算凤速顽・/>・表6烟气脱硫装置安装前后各工况烟气拾升高度顶II满倒荷i65%色荷50^仇待附昭仇汹504493463脱硫后S4J3396387一W由表6可见，烟气脱硫装置安装后各工况烟气的抬升高度比安装前约低100m左右。地面最大浓度与污染物排放量成正比，与有效源高（烟囱几何高度加烟气抬升高度）的平方成反比。虽然烟气脱硫装置安装后烟气的抬升高度降低，但由于烟气脱硫使烟气中的污染物已大幅度减少，因烟气温度降低而引起烟气抬升高度的降低不会造成环境问题。2.4烟气脱硫对烟囱内压力分布的影响一般希望烟囱全程负压运作，这样烟气很难渗入到烟囱间隙并到达外筒身的表面。若烟囱内出现正压区，则烟气会通过内壁裂缝渗入到钢筋混凝土筒身内表面。由于该处温度比烟气温度低得多，因此烟气冷却到低于露点温度时就会在该处或者烟囱筒壁析出硫酸，导致承重结构腐蚀加速，从而降低了烟囱寿命。所以烟囱内出现正压区对烟囱的安全不利。烟气脱硫装置安装使烟囱的进口烟温由150°C降至80°C，导致烟气密度增大，烟囱的自抽吸能力降低，这样会使烟囱内压力分布改变，正压区扩大。因此，有必要对烟囱内的压力分布进行计算，研究烟囱内正压区分布，以便采取相应措施。烟囱内部静压分布可由下式计算一_A.1 .LJ心「皿=|广W-mdI寸十、-小遇式中Va——全争气温最高月价平均能度的大飞密-%炯取1■146&一时（密度」酎”.脱磁商取注839.晚酸后取LQI9:&——烟肉出口直径叭•—蛔■出口—建,ml;i―掘肉内衬坡夔X—到囱内衬»擦因札取0.05（因为内H形状凸出崂h.——计算点♦瓣囱出口处距降iiL由图3和图4可知，烟气脱硫装置安装前只在130m以上出现正压区，而安装后烟囱正压区扩大到50m一18Om的很大区间。虽然脱硫装置安装后烟气中的SO2的浓度大大降低，但

安装后增加的正压区无防腐措施，长期积累也会对烟囱造成腐蚀。所以，经过一段时间运行后，需要对烟囱内壁进行检查，根据现场情况进行处理。赛余眇床扃愈静压公址饵3燃气酷疏袋齿安■前僧薜内部隹.分布困4烟气脱直整置安鼐后憎国