某电厂烟囱选型及防腐探讨

杨洪胜

摘要：文章介绍了火力发电厂常用的烟囱结构型式及其特点，并阐述了烟气采用湿法脱硫后，对烟囱内衬及混凝土筒壁腐蚀影响的特性。结合多年来国内脱硫烟囱的设计经验，针对具体工程推荐结构选型并对内筒防腐提出分析意见。

关键词：烟囱；选型；防腐

1工程概况

本工程位于邢台某化工园区内，本期工程建设规模为2×25MW高温高压背压式汽轮发电机组+2×240t/h循环流化床锅炉及其配套设施，厂址场地预留二期占地，电厂建成后将为园区工业供汽，发电上网。除尘方式拟采用电袋除尘，烟气脱硫拟采用石灰石-石膏湿法对烟气脱硫工艺，不设置烟气加热系统（GGH）。三炉合用一个排烟筒，烟囱高度为100m，出口直径3.5m。

2主要设计原始资料

抗震设防烈度 8度（根据地震安评报告）

设计基本地震加速度值 0.20g（根据地震安评报告）

基本风压（50年一遇） 0.35kP

建筑场地类别 Ⅲ类

场地土类型 中软场地土

设计煤种含硫量为 0.67%

校核煤种含硫量为 0.66%

不设置GGH烟气温度 50℃~80℃

3火力发电厂常见烟囱结构型式介绍

3.1单筒式钢筋混凝土烟囱。钢筋混凝土单筒式烟囱是我国早期在火力发电厂未设置烟气脱硫装置时普遍采用的一种结构形式。这种形式的烟囱结构安全、构造简单、施工方便，造价相对较低，工期也易保证。但随着使用时间的增加，在设置烟气脱硫装置时，烟气温度降低，湿度增大，腐蚀性更强。而且运行之后一旦有腐蚀产生，其检查和维修都非常困难。

3.2直排烟筒式钢筋混凝土烟囱。直排烟筒式钢筋混凝土烟囱是单筒式钢筋混凝土烟囱的改进型。排烟筒不同于单筒式烟囱排烟筒的线型：上半段直段，下半段锥段，基本上为直线型。这样主要是为了保证烟囱的全程负压，避免烟气从砖内筒渗漏至外筒，影响结构安全。但此类型烟囱目前应用较少。

3.3套筒式烟囱。套筒式烟囱一般用于腐蚀性较强烟气的条件状况。这是将承重外筒与排烟内筒相互脱开的一种结构型式。由于其承重外筒与排烟筒脱开，承重外筒不直接受烟气的高温和腐蚀作用，而且具有检查、维修方便，可靠性高等特点，是火力发电厂烟气设置脱硫装置（尤其是不设GGH）后普遍采用的结构型式，应用广泛。

套筒式烟囱中的排烟筒在已有工程中最常见的分两种：砖砌内筒和钢内筒。对于砌砖内筒结构，大多用于设GGH装置的烟气工况。对于不设GGH装置的脱硫烟囱排烟筒材质必须具有在正压运行情况下的气密性好、耐腐蚀性强、吸水性低及在吸水情况下导热性不降低且耐久性强等性能。钢内筒显然优于砖砌内筒，但经济性差些。

基于以上原因，本工程烟囱结构型式推荐采用钢筋混凝土外筒+钢内筒的套筒式烟囱。

4脱硫烟气的特点和腐蚀性

目前，国内外燃煤电厂中的烟气脱硫是控制二氧化硫排放的主要措施，应用最多和最成熟的工艺是湿法石灰石洗涤法。本工程烟气脱硫采用湿法石灰石洗涤法脱硫，属于湿法脱硫工艺。

烟气脱硫后：烟气湿度大，含有腐蚀性介质的烟气在烟气压力和湿度梯度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性；酸液温度在40℃~80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。因此，排放湿法脱硫的烟气属于强腐蚀性烟气。因此，烟囱内壁的防腐蚀措施应进一步加强。

5烟囱防腐措施分析

目前国内已采用的钢排烟筒的防腐处理措施主要有四种方案：内贴泡沫防腐砖、现浇密实型耐酸轻质浇注料、GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术和钛合金复合钢板。

5.1内贴进口宾高德泡沫玻璃砖。宾高德泡沫玻璃砖是美国Henkel公司开发的，以泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术形成防腐衬里，在化学环境与温度变化的情况下，或暴露于高温浓缩酸和脱硫系统酸冷液环境中，都具有较强的防腐能力。其具有耐酸腐蚀、绝热、耐高温、低热膨胀系数等优点。但从材料进口到施工再到监理均要求较高，只有整个体系严格按要求进行才能取得较好的效果且造价比一般的防腐方案高，在国内应用推广的阻力较大。

5.2内贴国产轻质泡沫玻化砖。轻质泡沫玻化砖是国内相关企业，引进国外先进防腐材料的技术特性，根据湿法脱硫烟囱排放烟气特点，研制的一种新型防腐材料。经过国电电力建设研究所检测，其耐酸耐热性、强度、防水抗渗等主要技术性能不低于宾高德泡沫玻璃砖的性能。但是泡沫玻化砖使用的粘胶易老化，施工质量不好容易砖块脱落，国内已有电厂在湿法脱硫烟囱中采用的泡沫玻化砖内衬脱落的事故发生。

5.3现浇密实型耐酸轻质浇注料。现浇密实型耐酸轻质浇注料，其优点是气密性和整体性较好，缺点是气温高时凝结较快、气温低时固化可能不充分，另外施工缝的处理也很难保证密实性。此种结构形式通常用于不脱硫或湿法脱硫上GGH的情况，对于不上GGH的烟囱安全性较低，效果不理想。

5.4GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术。GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术是大连顾德防腐工程有限公司与材料研发权威部门合作研发的能够满足国内烟囱防腐的技术，具有自主知识产权。该技术得到材料腐蚀和电力系统专家的认可。GDAPC杂化材料的抗强化学腐蚀、耐高热冲击、抗温变、高耐磨、高韧性使其适用于脱硫烟囱防腐。造价适中，并开始应用于国内电厂脱硫烟囱防腐，推广应用情况有待继续了解。

5.5钛合金复合钢板。钛板由于其特定的化学性能，有非常好的防腐效果，脱硫后强腐蚀性烟气对钛板的腐蚀性很小，是国际工业烟囱协会推荐的FGD系统不设GGH情况下烟囱防腐内衬之一。钛与其它耐蚀金属相比有如下优点：钝化能力强，在空气中或含氧介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。钛钢复合板是一种成熟的组合材料，造价高，但可靠性高，维护费用低。

6经济比较

经以上技术分析，几种钢排烟筒防腐形式有优有劣。下面从排烟筒造价上进行一下比较。

排烟筒经济比较表（不含安装）

序号 排烟筒形式 排烟筒造价（万元）

1 Q235钢+内贴进口宾高德泡沫玻璃砖 299

2 Q235钢+国产泡沫玻化砖 156

3 钛钢复合板钢套筒式 306

4 Q235钢+GDAPC杂化聚合结构层技术 200

7结论

通过上述分析并结合新版烟囱规范（GB50051-2013）的实施，采用湿法脱硫工艺（不上GGH）的烟囱，不应采用钢筋混凝土单筒式烟囱，需采用钢筋混凝土套筒（钢內筒）烟囱。

由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱的运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换（施工难度大）。因此，造价比对固然重要，但从长期运行安全的角度考虑，取消烟气加热系统后，烟囱内筒采用钛钢复合板这种抗渗防腐和耐久可靠性高的材料也是一种理性的选择。

参考文献

[1] 王佳梅.火力发电厂烟囱选型[J].电力环境保护,2009(04).

[2] 牛春良.烟囱工程手册[M].北京:中国计划出版社,2004年7月.

[3] 中冶建设协会.烟囱设计规范[M].北京:中国计划出版社,GB50051- 2013.

摘要：文章介绍了火力发电厂常用的烟囱结构型式及其特点，并阐述了烟气采用湿法脱硫后，对烟囱内衬及混凝土筒壁腐蚀影响的特性。结合多年来国内脱硫烟囱的设计经验，针对具体工程推荐结构选型并对内筒防腐提出分析意见。

关键词：烟囱；选型；防腐

1工程概况

本工程位于邢台某化工园区内，本期工程建设规模为2×25MW高温高压背压式汽轮发电机组+2×240t/h循环流化床锅炉及其配套设施，厂址场地预留二期占地，电厂建成后将为园区工业供汽，发电上网。除尘方式拟采用电袋除尘，烟气脱硫拟采用石灰石-石膏湿法对烟气脱硫工艺，不设置烟气加热系统（GGH）。三炉合用一个排烟筒，烟囱高度为100m，出口直径3.5m。

2主要设计原始资料

抗震设防烈度 8度（根据地震安评报告）

设计基本地震加速度值 0.20g（根据地震安评报告）

基本风压（50年一遇） 0.35kP

建筑场地类别 Ⅲ类

场地土类型 中软场地土

设计煤种含硫量为 0.67%

校核煤种含硫量为 0.66%

不设置GGH烟气温度 50℃~80℃

3火力发电厂常见烟囱结构型式介绍

3.1单筒式钢筋混凝土烟囱。钢筋混凝土单筒式烟囱是我国早期在火力发电厂未设置烟气脱硫装置时普遍采用的一种结构形式。这种形式的烟囱结构安全、构造简单、施工方便，造价相对较低，工期也易保证。但随着使用时间的增加，在设置烟气脱硫装置时，烟气温度降低，湿度增大，腐蚀性更强。而且运行之后一旦有腐蚀产生，其检查和维修都非常困难。

3.2直排烟筒式钢筋混凝土烟囱。直排烟筒式钢筋混凝土烟囱是单筒式钢筋混凝土烟囱的改进型。排烟筒不同于单筒式烟囱排烟筒的线型：上半段直段，下半段锥段，基本上为直线型。这样主要是为了保证烟囱的全程负压，避免烟气从砖内筒渗漏至外筒，影响结构安全。但此类型烟囱目前应用较少。

3.3套筒式烟囱。套筒式烟囱一般用于腐蚀性较强烟气的条件状况。这是将承重外筒与排烟内筒相互脱开的一种结构型式。由于其承重外筒与排烟筒脱开，承重外筒不直接受烟气的高温和腐蚀作用，而且具有检查、维修方便，可靠性高等特点，是火力发电厂烟气设置脱硫装置（尤其是不设GGH）后普遍采用的结构型式，应用广泛。

套筒式烟囱中的排烟筒在已有工程中最常见的分两种：砖砌内筒和钢内筒。对于砌砖内筒结构，大多用于设GGH装置的烟气工况。对于不设GGH装置的脱硫烟囱排烟筒材质必须具有在正压运行情况下的气密性好、耐腐蚀性强、吸水性低及在吸水情况下导热性不降低且耐久性强等性能。钢内筒显然优于砖砌内筒，但经济性差些。

基于以上原因，本工程烟囱结构型式推荐采用钢筋混凝土外筒+钢内筒的套筒式烟囱。

4脱硫烟气的特点和腐蚀性

目前，国内外燃煤电厂中的烟气脱硫是控制二氧化硫排放的主要措施，应用最多和最成熟的工艺是湿法石灰石洗涤法。本工程烟气脱硫采用湿法石灰石洗涤法脱硫，属于湿法脱硫工艺。

烟气脱硫后：烟气湿度大，含有腐蚀性介质的烟气在烟气压力和湿度梯度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性；酸液温度在40℃~80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。因此，排放湿法脱硫的烟气属于强腐蚀性烟气。因此，烟囱内壁的防腐蚀措施应进一步加强。

5烟囱防腐措施分析

目前国内已采用的钢排烟筒的防腐处理措施主要有四种方案：内贴泡沫防腐砖、现浇密实型耐酸轻质浇注料、GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术和钛合金复合钢板。

5.1内贴进口宾高德泡沫玻璃砖。宾高德泡沫玻璃砖是美国Henkel公司开发的，以泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术形成防腐衬里，在化学环境与温度变化的情况下，或暴露于高温浓缩酸和脱硫系统酸冷液环境中，都具有较强的防腐能力。其具有耐酸腐蚀、绝热、耐高温、低热膨胀系数等优点。但从材料进口到施工再到监理均要求较高，只有整个体系严格按要求进行才能取得较好的效果且造价比一般的防腐方案高，在国内应用推广的阻力较大。

5.2内贴国产轻质泡沫玻化砖。轻质泡沫玻化砖是国内相关企业，引进国外先进防腐材料的技术特性，根据湿法脱硫烟囱排放烟气特点，研制的一种新型防腐材料。经过国电电力建设研究所检测，其耐酸耐热性、强度、防水抗渗等主要技术性能不低于宾高德泡沫玻璃砖的性能。但是泡沫玻化砖使用的粘胶易老化，施工质量不好容易砖块脱落，国内已有电厂在湿法脱硫烟囱中采用的泡沫玻化砖内衬脱落的事故发生。

5.3现浇密实型耐酸轻质浇注料。现浇密实型耐酸轻质浇注料，其优点是气密性和整体性较好，缺点是气温高时凝结较快、气温低时固化可能不充分，另外施工缝的处理也很难保证密实性。此种结构形式通常用于不脱硫或湿法脱硫上GGH的情况，对于不上GGH的烟囱安全性较低，效果不理想。

5.4GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术。GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术是大连顾德防腐工程有限公司与材料研发权威部门合作研发的能够满足国内烟囱防腐的技术，具有自主知识产权。该技术得到材料腐蚀和电力系统专家的认可。GDAPC杂化材料的抗强化学腐蚀、耐高热冲击、抗温变、高耐磨、高韧性使其适用于脱硫烟囱防腐。造价适中，并开始应用于国内电厂脱硫烟囱防腐，推广应用情况有待继续了解。

5.5钛合金复合钢板。钛板由于其特定的化学性能，有非常好的防腐效果，脱硫后强腐蚀性烟气对钛板的腐蚀性很小，是国际工业烟囱协会推荐的FGD系统不设GGH情况下烟囱防腐内衬之一。钛与其它耐蚀金属相比有如下优点：钝化能力强，在空气中或含氧介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。钛钢复合板是一种成熟的组合材料，造价高，但可靠性高，维护费用低。

6经济比较

经以上技术分析，几种钢排烟筒防腐形式有优有劣。下面从排烟筒造价上进行一下比较。

排烟筒经济比较表（不含安装）

序号 排烟筒形式 排烟筒造价（万元）

1 Q235钢+内贴进口宾高德泡沫玻璃砖 299

2 Q235钢+国产泡沫玻化砖 156

3 钛钢复合板钢套筒式 306

4 Q235钢+GDAPC杂化聚合结构层技术 200

7结论

通过上述分析并结合新版烟囱规范（GB50051-2013）的实施，采用湿法脱硫工艺（不上GGH）的烟囱，不应采用钢筋混凝土单筒式烟囱，需采用钢筋混凝土套筒（钢內筒）烟囱。

由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱的运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换（施工难度大）。因此，造价比对固然重要，但从长期运行安全的角度考虑，取消烟气加热系统后，烟囱内筒采用钛钢复合板这种抗渗防腐和耐久可靠性高的材料也是一种理性的选择。

参考文献

[1] 王佳梅.火力发电厂烟囱选型[J].电力环境保护,2009(04).

[2] 牛春良.烟囱工程手册[M].北京:中国计划出版社,2004年7月.

[3] 中冶建设协会.烟囱设计规范[M].北京:中国计划出版社,GB50051- 2013.

摘要：文章介绍了火力发电厂常用的烟囱结构型式及其特点，并阐述了烟气采用湿法脱硫后，对烟囱内衬及混凝土筒壁腐蚀影响的特性。结合多年来国内脱硫烟囱的设计经验，针对具体工程推荐结构选型并对内筒防腐提出分析意见。

关键词：烟囱；选型；防腐

1工程概况

本工程位于邢台某化工园区内，本期工程建设规模为2×25MW高温高压背压式汽轮发电机组+2×240t/h循环流化床锅炉及其配套设施，厂址场地预留二期占地，电厂建成后将为园区工业供汽，发电上网。除尘方式拟采用电袋除尘，烟气脱硫拟采用石灰石-石膏湿法对烟气脱硫工艺，不设置烟气加热系统（GGH）。三炉合用一个排烟筒，烟囱高度为100m，出口直径3.5m。

2主要设计原始资料

抗震设防烈度 8度（根据地震安评报告）

设计基本地震加速度值 0.20g（根据地震安评报告）

基本风压（50年一遇） 0.35kP

建筑场地类别 Ⅲ类

场地土类型 中软场地土

设计煤种含硫量为 0.67%

校核煤种含硫量为 0.66%

不设置GGH烟气温度 50℃~80℃

3火力发电厂常见烟囱结构型式介绍

3.1单筒式钢筋混凝土烟囱。钢筋混凝土单筒式烟囱是我国早期在火力发电厂未设置烟气脱硫装置时普遍采用的一种结构形式。这种形式的烟囱结构安全、构造简单、施工方便，造价相对较低，工期也易保证。但随着使用时间的增加，在设置烟气脱硫装置时，烟气温度降低，湿度增大，腐蚀性更强。而且运行之后一旦有腐蚀产生，其检查和维修都非常困难。

3.2直排烟筒式钢筋混凝土烟囱。直排烟筒式钢筋混凝土烟囱是单筒式钢筋混凝土烟囱的改进型。排烟筒不同于单筒式烟囱排烟筒的线型：上半段直段，下半段锥段，基本上为直线型。这样主要是为了保证烟囱的全程负压，避免烟气从砖内筒渗漏至外筒，影响结构安全。但此类型烟囱目前应用较少。

3.3套筒式烟囱。套筒式烟囱一般用于腐蚀性较强烟气的条件状况。这是将承重外筒与排烟内筒相互脱开的一种结构型式。由于其承重外筒与排烟筒脱开，承重外筒不直接受烟气的高温和腐蚀作用，而且具有检查、维修方便，可靠性高等特点，是火力发电厂烟气设置脱硫装置（尤其是不设GGH）后普遍采用的结构型式，应用广泛。

套筒式烟囱中的排烟筒在已有工程中最常见的分两种：砖砌内筒和钢内筒。对于砌砖内筒结构，大多用于设GGH装置的烟气工况。对于不设GGH装置的脱硫烟囱排烟筒材质必须具有在正压运行情况下的气密性好、耐腐蚀性强、吸水性低及在吸水情况下导热性不降低且耐久性强等性能。钢内筒显然优于砖砌内筒，但经济性差些。

基于以上原因，本工程烟囱结构型式推荐采用钢筋混凝土外筒+钢内筒的套筒式烟囱。

4脱硫烟气的特点和腐蚀性

目前，国内外燃煤电厂中的烟气脱硫是控制二氧化硫排放的主要措施，应用最多和最成熟的工艺是湿法石灰石洗涤法。本工程烟气脱硫采用湿法石灰石洗涤法脱硫，属于湿法脱硫工艺。

烟气脱硫后：烟气湿度大，含有腐蚀性介质的烟气在烟气压力和湿度梯度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性；酸液温度在40℃~80℃时，对结构材料的腐蚀性特别强。因此，排放湿法脱硫的烟气属于强腐蚀性烟气。因此，烟囱内壁的防腐蚀措施应进一步加强。

5烟囱防腐措施分析

目前国内已采用的钢排烟筒的防腐处理措施主要有四种方案：内贴泡沫防腐砖、现浇密实型耐酸轻质浇注料、GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术和钛合金复合钢板。

5.1内贴进口宾高德泡沫玻璃砖。宾高德泡沫玻璃砖是美国Henkel公司开发的，以泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术形成防腐衬里，在化学环境与温度变化的情况下，或暴露于高温浓缩酸和脱硫系统酸冷液环境中，都具有较强的防腐能力。其具有耐酸腐蚀、绝热、耐高温、低热膨胀系数等优点。但从材料进口到施工再到监理均要求较高，只有整个体系严格按要求进行才能取得较好的效果且造价比一般的防腐方案高，在国内应用推广的阻力较大。

5.2内贴国产轻质泡沫玻化砖。轻质泡沫玻化砖是国内相关企业，引进国外先进防腐材料的技术特性，根据湿法脱硫烟囱排放烟气特点，研制的一种新型防腐材料。经过国电电力建设研究所检测，其耐酸耐热性、强度、防水抗渗等主要技术性能不低于宾高德泡沫玻璃砖的性能。但是泡沫玻化砖使用的粘胶易老化，施工质量不好容易砖块脱落，国内已有电厂在湿法脱硫烟囱中采用的泡沫玻化砖内衬脱落的事故发生。

5.3现浇密实型耐酸轻质浇注料。现浇密实型耐酸轻质浇注料，其优点是气密性和整体性较好，缺点是气温高时凝结较快、气温低时固化可能不充分，另外施工缝的处理也很难保证密实性。此种结构形式通常用于不脱硫或湿法脱硫上GGH的情况，对于不上GGH的烟囱安全性较低，效果不理想。

5.4GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术。GDAPC（AHPCT）杂化聚合结构层技术是大连顾德防腐工程有限公司与材料研发权威部门合作研发的能够满足国内烟囱防腐的技术，具有自主知识产权。该技术得到材料腐蚀和电力系统专家的认可。GDAPC杂化材料的抗强化学腐蚀、耐高热冲击、抗温变、高耐磨、高韧性使其适用于脱硫烟囱防腐。造价适中，并开始应用于国内电厂脱硫烟囱防腐，推广应用情况有待继续了解。

5.5钛合金复合钢板。钛板由于其特定的化学性能，有非常好的防腐效果，脱硫后强腐蚀性烟气对钛板的腐蚀性很小，是国际工业烟囱协会推荐的FGD系统不设GGH情况下烟囱防腐内衬之一。钛与其它耐蚀金属相比有如下优点：钝化能力强，在空气中或含氧介质中，钛表面生成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化膜，保护了钛基体不被腐蚀。钛钢复合板是一种成熟的组合材料，造价高，但可靠性高，维护费用低。

6经济比较

经以上技术分析，几种钢排烟筒防腐形式有优有劣。下面从排烟筒造价上进行一下比较。

排烟筒经济比较表（不含安装）

序号 排烟筒形式 排烟筒造价（万元）

1 Q235钢+内贴进口宾高德泡沫玻璃砖 299

2 Q235钢+国产泡沫玻化砖 156

3 钛钢复合板钢套筒式 306

4 Q235钢+GDAPC杂化聚合结构层技术 200

7结论

通过上述分析并结合新版烟囱规范（GB50051-2013）的实施，采用湿法脱硫工艺（不上GGH）的烟囱，不应采用钢筋混凝土单筒式烟囱，需采用钢筋混凝土套筒（钢內筒）烟囱。

由于烟囱内筒结构的特殊性，烟囱的运行应考虑长期和稳定，不希望中途由于腐蚀严重而进行更换（施工难度大）。因此，造价比对固然重要，但从长期运行安全的角度考虑，取消烟气加热系统后，烟囱内筒采用钛钢复合板这种抗渗防腐和耐久可靠性高的材料也是一种理性的选择。

参考文献

[1] 王佳梅.火力发电厂烟囱选型[J].电力环境保护,2009(04).

[2] 牛春良.烟囱工程手册[M].北京:中国计划出版社,2004年7月.

[3] 中冶建设协会.烟囱设计规范[M].北京:中国计划出版社,GB50051- 2013.