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我国脱硫烟囱的防腐技术

国内最近几年才要求对排出大气的烟气进行脱硫,目前采用的烟囱防腐方法很多都是参考国外的工程经验,至于烟囱防腐效果如何由于国内脱硫烟囱使用时间尚短,很多烟囱无法考证,因此,对于已经投入使用的烟囱,设计单位应和业主定时对烟囱进行检查,查看烟囱的腐蚀情况,设计单位主动与各电厂业主联系,了解各烟囱的运行情况,对各烟囱的腐蚀情况进行统计,总结经验。

通过各类烟囱防腐优缺点的详述,根据电厂采用设备、运行稳定性、燃料品种等决定烟气温度、湿度、酸露点温度、凝结酸液浓度的因素,采用合理的烟囱类型和有效的烟囱防腐方案。

要确保烟囱耐久性。烟囱既是构筑物又是设备,与锅炉同寿命,但锅炉与烟囱又不同:前者容易检修,检修时间短,而后者刚刚相反,因此,采用何种烟囱防腐方法,以确保烟囱耐久性,不能光考滤价格低廉的方案而完全不考滤烟囱的使用寿命,例如,对于没设GGH的电厂,就不能采用耐酸砖作内衬的钢筋混凝土内筒烟囱或砖内筒多管式烟囱,虽然造价很便宜但烟囱使用寿命短,检修期间停机损失的发电更加得不偿失,应选用复合钛板钢内筒这种有效的烟囱类型和烟囱防腐方案。当然,不能随意提高材料的档次,避免造成不必要的浪费。

0、前言

这几年国民经济快速发展,国强民富,环保要求有了很大的提高,特别是空气污染越加严重,国家环保部门要求大型燃煤电厂必须设置脱硫装置,排放的烟气脱硫后才能通过烟囱排出去。由于脱硫后的烟气温度低,容易形成酸露附着在烟囱壁上,这对烟囱防腐要求更加严格。实践证明许多工程往往由于烟囱防腐问题考虑不周,导致结构选型不合理和烟囱防腐措施不到位,而不得不在烟囱投入使用后再进行改建或维修,造成重大经济损失。

对燃煤电厂烟气采取脱硫措施(简称“FGD”),目前比较成熟的脱硫工艺主要有石灰石-石膏湿法脱硫、干法脱硫、海水脱硫等,其中石灰石-石膏湿法脱硫较经济、可靠、广泛使用。下面主要介绍湿法脱硫后烟囱的防腐。经湿法脱硫后烟气中含有S02、SO3、氯化物、水等物质,烟气温度比脱硫前降了很多,烟气温度大概在80~130℃间,烟囱壁温度比烟气温度相应低些,而烟气结露温度通常也在50~80℃左右,烟气温度很接近结露温度,因次烟气很容易结露形成低浓度的硫酸、亚硫酸附在筒壁上。经脱硫后烟气进入烟囱前有两种不同工艺,采用烟气热交换器(GGH)或不设烟气热交换器。

1、钢筋混凝土内筒烟囱

烟囱内外筒均由钢筋混凝土做成,内筒内表面衬耐火耐酸砖防腐方法,耐火耐酸砖腐效果一般,但个别业主考虑到此类烟囱造价远比钢内筒烟囱低,还是会采用此类烟囱,国内到目前就有两座。

2、传统砖砌内衬单筒钢筋混凝土烟囱

此类烟囱几年前在300MW机组以下用得最多,以前电厂排出的烟气均未考虑脱硫,烟气温度很高且水份低,烟气一般不会结露,对烟囱的防腐要求不高,只要砖内衬有足够的厚度(一砖厚或以上),保证烟气的密闭性,钢筋混凝土壁腐蚀都非常轻微。这几年很多电厂补充烟气脱硫项目,脱硫后烟气容易结露形成低浓度的硫酸、亚硫酸附着在在筒壁上砖内衬上,低浓度酸液通过砖内衬慢慢渗透到钢筋混凝土壁上,形成对混凝土的腐蚀。西安电力设计院曾经对一座采用湿法脱硫的烟囱进行调查,该烟囱烟气温度只有50℃,投入使用不到一年,筒身混凝土犹如浸泡在水中,所以对这类烟囱应采取措施防止低浓度酸液渗透到混凝土壁上,可以在砖内衬面上再贴一层宾高德、玻璃钢或涂一层树脂鳞片等办法,此类办法施工工期快、防腐效果好但造价高。

3、钢内筒钢筋混凝土外筒烟囱

钢内筒烟囱在我国正式推广使用较晚,直到国内建设600mm机组燃煤电厂才开始推广使用,国外钢内筒烟囱起用是在人们了解钢板在高温高容度硫酸容液下防腐效果不错的情况才开始应用的,早期美国钢内筒烟囱钢筒就是使用炭素钢钢板制作的。目前国内使用的钢内筒烟囱钢筒种类有以下几种:

2.1耐硫酸露点腐蚀用钢内筒

一般用于有烟气热交换器的电厂,例如台山电厂一期工程1#、2#机组烟囱,抗酸腐蚀性能甚好,且价格比较合理,国内目前使用这种钢内筒比较多。耐硫酸露点腐蚀用钢属于低合金结构钢,是在钢中加入少量的铜、磷、铬、镍元素,使其在金属表面形成保护层,以提高耐酸腐蚀性。有些电厂为提高烟囱的使用寿命,在内筒表面涂一层耐酸油漆或磷片树脂。

2.2钛复合板

多用于不设热交换器的电厂,例如台山电厂一期工程3#~5#机组烟囱,由于没有热交换气,进入烟囱的烟气温度很低,烟气含有大量蒸气,烟气中的SO2、SO3、HCL气体就会溶入蒸气通过钢内筒内壁流下很多低浓度的硫酸和盐酸,耐硫酸露点腐蚀用钢对低浓度酸性液体防腐效果一般,须采用对低浓度硫酸防腐效果更好的钛板,当然,复合钛板价格比耐硫酸露点腐蚀用钢高好几倍,所以对有热交换器的电厂,钢内还是采用性价比高的耐硫酸露点腐蚀用钢。钛复合钢板分为纯钛复合钢板和钛合金复合钢板两种,目前国内个别电力设计院错误地认为纯钛复合板比钛合金复合板防腐效果好,其实不然,纯钛在硫酸中稳定性差,在1000C下,钛只能在浓度为0.2%的硫酸中保持钝态。在钛中加入少量的金属元素钯、钼、镍等贵金属,大大提高耐腐蚀性,例如钛钯合金由于加入了少量的金属钯,提高了金属表面的腐蚀的电位,从而提高了钛在硫酸中的耐蚀性能。

2.3普通碳素钢

普通碳素钢耐酸性能远没有上面两种钢材好,部份电厂在钢内筒内表面做一层50mm厚耐酸砂浆,耐酸砂浆容易产生裂缝,内筒内表面的硫酸通过裂缝渗透到钢板表面而对钢板产生腐蚀,由于此缺陷,国内目前很少采用此类钢内筒。也可在钢筒内表面贴一层耐腐蚀性能比较好的宾高德,大大提高烟囱钢内筒使用寿命,此类烟囱国外应用得比较多。

2.4不锈钢

不锈钢比较贵,一般用在筒首部份。潮湿、多雨、寒冷地区筒首以不锈钢为好,干燥、高温地区以耐硫酸露点腐蚀用钢为好,普通碳素钢不适宜使用。

4、砖内筒多管式烟囱

烟囱内部每隔30m左右设一个平台,砖内筒支撑于平台上面。内筒采用耐酸砖和耐酸砂浆砌筑,并配置环向钢筋或在砖筒外表面设置环向钢箍,以承受温度应力。该种烟囱类型比较经济,造价比其他类型便宜,但防腐效果比钢内筒差,并且不宜设在多地震或地震烈度比较大的地方,现在国内大型燃煤电厂极少采用砖内筒多管式烟囱。


 

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