玻璃钢烟囱在火力发电厂中应用

张国飞 唐雯静

（新疆电力设计院 新疆 乌鲁木齐 830002）

1 我国节能减排要求

在全球气候逐年变暖的情况下，节能减排已经引起全球各国政要和民众的重视， 我国在节能减排方面做了更高的要求和计划。 “十二五”时期“主要污染物排放总量显著减少：二氧化硫排放量减少8%”，因此我国火力发电厂烟气排放强制要求增加脱硫脱硝装置。

我国近期电厂运行脱硫式方为全程脱硫， 脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫、不上GGH、不带旁路的脱硫系统。 通常来讲，进行湿法脱硫处理后的烟气均具有水份含量较高、湿度大、温度低的特点，因此很容易出现烟气结露现象，烟气中的水气结露后形成的具腐蚀性液体一般约为30～50 吨/每小时， 主要依附于烟囱内侧壁流下来至专设的排液口排到脱硫系统液池中。 此外，脱硫处理后的烟气中还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，极易形成腐蚀强度高、渗透性较强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。 另一方面，SO2 脱除效率很高， 但对SO3 脱除效率不高，仅20%左右。 因此，烟气脱硫后，烟气对烟囱的腐蚀隐患实际上并未消除；与此同时脱硫后低温、高湿等的烟气环境可能导致烟囱的腐蚀状况进一步加剧。

对于脱硫后烟气对烟囱结构的腐蚀性分析现阶段主要都是借鉴了国外的资料和相应做法。 国际工业烟囱协会在其发布的《钢烟囱标准规程》（1999 年第1 版） 中对脱硫后的烟气腐蚀性能有如下6 点说明：(1) 烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度，在20℃和1 个标准大气压下，氟化氢、氯元素和氯化氢的重量浓度分别超过0.025%、0.1%和0.1%时，腐蚀等级应为高级；(2) 处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条件通常应被视为高腐蚀等级；(3) 鉴于烟气凝结过程中SO3 离子与水蒸气结合成为硫酸，对烟囱进行腐蚀，因此确定含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级是按SO3 的含量值为依据的；(4) 亚硫酸的露点温度取决于烟气中SO3 浓度， 一般约为65℃左右，稍高于水的露点。燃煤中如含有污染，则在同样的温度下还会有像盐酸、硝酸等其它酸液；(5) 在烟气脱硫效应过程中尽管已除去了大部分的氧化硫，但在净化装置下游，随着氧化硫含量的减少，烟气的湿度通常很大，且温度较低，当温度低于80℃时，烟气会浓缩成酸液。 与此同时，烟气中还常常含有净化后得到的氯化物；(6) 烟气中的氯离子一遇水蒸气便会形成氯酸，它的化合温度约为60℃，低于氯酸露点温度时，就会产生严重的腐蚀，即使是化合中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。

综上对脱硫烟囱的烟气腐蚀性分析中可以判断：处于脱硫系统下游的烟道和烟囱中的烟气应属于强腐蚀性烟气，烟囱应按强腐蚀性烟气来考虑烟囱结构的安全性设计。

2 我国现有排烟内筒作法

根据我院两次对全国多座电厂烟囱考察和调研，并分析归纳。 目前国内烟囱常规防腐蚀做法有如下6 大类，即：

2.1 耐酸金属防腐材料

将金属钛板或钛—钢复合板制成的自立式或分段悬挂式金属内筒作为防腐层。

2.2 耐酸贴块（片）类防腐材料

将发泡玻璃砖、 发泡陶瓷玻化砖、VP 防腐块材、 玻璃鳞片、RHF防腐板等粘贴或固定于烟囱筒体结构内表面形成防腐层。

2.3 防腐涂料类防腐材料

将OM 防腐涂料、聚脲、RHF 专用防腐涂料、萨伟真等防腐涂层涂刷或喷涂于烟囱筒体结构内表面形成防腐层。

2.4 耐酸砌块类防腐材料

由耐酸胶泥砌筑耐酸砖形成的耐酸砖内筒作为防腐层。

2.5 耐酸胶泥类材料

在烟囱排烟筒内壁涂抹耐酸胶泥防腐层。

2.6 耐酸浇注料类防腐材料

由水玻璃混凝土加入一定抗渗剂、膨胀剂等混凝土添加剂浇筑成烟囱内筒。

3 我国现有排烟内筒作法存在的问题

3.1 耐酸贴块（片）类防腐材料存在问题

图1 华能河北上安电厂烟囱外侧酸液流淌状况

图2 上海石洞口电厂烟囱钢内筒外侧腐蚀状况

3.2 防腐涂料类材料

胜利电厂一期烟囱RHF 复合防腐板脱落和胜利电厂二期烟囱OM 涂料裂缝。

3.3 其他

除钛-钢复合板排烟内筒和进口发泡玻璃砖在我院调查中没有发现问题，其他均出现过不同程度的腐蚀或破坏。 由于进口发泡玻璃砖施工周期长，目前我国常用的为钛-钢复合板排烟内筒。

4 玻璃钢排烟内筒特点

本着节约工程投资和方便施工的原则， 经过多方案比选论证后，我们在国内某热电厂中采用了玻璃钢烟囱，高度210 米，地处新疆自治区呼图壁市郊。由于玻璃钢制品易燃性，所有本次设计时，所有钢结构安装节点杜绝明火加工和焊接，一律采用螺栓连接。

4.1 排烟内筒工程投资

玻璃钢烟囱用量190 吨，造价1140 万元；钛-钢复合板烟囱用量600 吨，造价1800 万元。 包含设备材料和吊装费用。

4.2 材料组成

即玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢。 通常是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成的兼具结构性和功能性的新型复合材料，玻璃纤维提供FRP 的强度和刚性，树脂提供FRP 的耐化学性和韧性。

4.3 材料性能

力学性能：强度和刚度较高；层密度小：≌1.74g/cm3，≌1/4 钢的密度；（线性） 热膨胀系数高：FRP=25 to 30×10-6 mm/mm/℃vs. 钢=11×10-6cm/cm/℃，FRP 的膨胀速度是钢的3 倍；热导率低： FRP≌0.28W/(m.K)钢≌43W/(m.K)。

4.4 成品

国外应用较多，本工程是国内高烟囱中第一个正在施工的项目。

5 结论

玻璃钢在国外，广泛应用于化工、冶金、船舶和航天等防腐设备和工程中， 国外玻璃钢排烟筒在电力行业的应用始于FGD 开始应用的20 世纪70 年代。

截止到2003 年，FRP 排烟筒在美国的电厂烟囱工程中已经占到10%。 2009 年已经上升到60%以上。 图-1 清楚地表示了在湿式FGD工艺中FRP 的快速增长。 在2004 和2005 年，只有8 个烟囱的排烟筒里衬工程开工。 2006 年，有38 个开工，2007 年有49 个，到2008 年7月1 日，为39 个。 在欧洲和日本也有同样的发展趋势。

FRP 和钢相比，FRP 具有重量轻、超强耐腐蚀等特点。作为钛钢材的替代品，其耐久性、耐温以及耐腐蚀等均能满足火力发电厂使用寿命的要求，同时工程投资大大降低，因此近几年玻璃钢（FRP）排烟筒正引起我国电力设计行业的注目。 相信不久的将来玻璃钢（FRP）排烟筒将在我国电力行业掀起一个建设使用高潮。

［1］复合材料烟囱材料实验研究报告[S].武汉理工大学,2011-7-20.

［2］马绅.火力发电厂湿烟囱玻璃钢排烟筒防腐方案可行性分析[S].

［3］FRP 烟囱内筒在美国电力行业的应用简介[S].汉维艾施格科技(北京)有限公司.

［4］燃煤电厂FRP 烟囱内衬的设计、制造和安装指南.ASTM D 5364-93(2008),美国标准[S].