湿法脱硫烟囱的防腐设计

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

现阶段，国家越来越重视环保，不管是新建电厂还是在役电厂，都要求对烟气进行脱硫处理，最大限度降低对环境的污染。

目前，锅炉脱硫系统主要采用不设置烟气加热装置的湿法脱硫工艺。该工艺对烟气的湿度和温度都带来较大改变。湿度增大，温度降到45℃至50℃，烟气温度低，使烟气中的水冷凝并凝结在烟囱内壁，烟气中的酸性介质溶解在冷凝液中形成酸液。沿着烟囱壁向下流的酸液，由于水分部分蒸发，酸浓度越来越大。由于烟气温度降低、密度增大，烟囱的自抽功能随之减弱，导致烟囱内部正压区变大。烟气和酸液在压力作用下，渗透性变强，进而腐蚀破坏性增强。所以，此种工况下的烟囱需要重点进行防腐设计。

1 烟囱结构

在湿法脱硫应用前，最常见的结构形式是单筒烟囱。

伴随行业的发展及标准的更新完善，现阶段，国内外的行业标准均对湿法脱硫工艺的烟气性质和烟囱型式做了明确的规定。

(1)GB 50051-2013《烟囱设计规范》第11.2.4条规定：湿法脱硫的配套烟囱应采用套筒式或多管式结构[1]。

(2)国际烟囱协会的规范指出，湿法脱硫后的烟气温度低、湿度大、硫酸含量高，属于“强”化学腐蚀等级，烟囱应采用套筒式或多管式结构。

(3)美国电力研究院《湿烟囱设计指导》提供的调研数据表明，湿法脱硫的烟气为强腐蚀等级，烟囱防腐设计尤为重要。

因此，采用湿法脱硫的配套烟囱，需设计为套筒式或多管式结构，外筒采用钢筋混凝土，内筒(排烟筒)采用复合板、碳钢衬砖或者玻璃钢。

由于单筒烟囱长期处于工作状态，基本不具备内部检修的条件，不能及时发现耐蚀层的损伤或破坏，进而不能及时维修，一旦在烟囱外壁出现腐蚀迹象，即表明其内部的腐蚀情况已经相当严重，会严重影响烟囱的安全运行。这正是湿法脱硫烟囱需要设计为套筒或多管式的原因。

2 内筒(排烟筒)防腐方案

防腐方案的选择主要考虑经济性、施工周期和投运后的使用寿命等方面。目前，湿法脱硫烟气排烟筒的防腐蚀方案主要有钛钢复合板、碳钢内衬玻璃砖防腐系统以及玻璃钢(FPR)材料。

2.1钛钢复合板(Q235B+TA2)排烟筒

钛钢复合板是一种复合材料，耐蚀性非常好，是近年来行业推崇的湿法脱硫烟囱防腐材料。复层钛板厚度一般取1.2mm，基层Q235B厚度按计算取值。其优点有以下几个方面：①具备钢内筒整体性、密封性的特点；②防腐效果好，使用寿命长；③是一种成熟材料，设计、采购、施工都有标准可循；④施工周期短，目前有较多的工程实例。

钛钢复合板的缺点是造价较高。

某公司停机情况下对烟囱中钛钢复合板排烟内筒的检查情况见图1。

图1 烟囱内筒钛层表面照片

从照片可知，经过多年运行后，钛钢复合板排烟内筒内表面的钛材料面层的颜色和光亮情况正常。

某工程公司对5座湿法脱硫(无烟气加热装置)的配套烟囱(内筒为钛钢复合板材料)进行调研，结果表明，总体情况良好，部分焊缝处有轻微腐蚀，局部钛表面氧化膜出现破损，不影响烟囱运行，是施工质量缺陷造成的上述问题，材料本身的可靠性好。

2.2 Q235B钢筒内衬玻璃砖防腐系统排烟筒

玻璃砖防腐系统主要由底漆、黏接剂和玻璃砖组成，不但具有良好的耐蚀性，而且具备隔热性能，钢筒外侧不需要另做保温。玻璃砖可在多种基体表面施工，如钢内筒、混凝土、高强塑料等。玻璃砖的来源有国产玻璃砖和宾高德玻璃砖(美国进口)等。某单位曾做过宾高德玻璃砖防腐内衬烟囱(湿法脱硫工艺，无烟气加热装置)的调研，局部铲除玻璃砖并取样分析，结果表明，使用情况良好，没有发现严重的破损、开裂问题。玻璃砖耐冲刷性能较弱，钢内筒烟道入口段玻璃砖表面外敷黏接剂，主要是保护玻璃砖，经过多年运行，胶黏剂层没有严重磨损和粉化迹象，能有效保护该处玻璃砖，其他位置的黏接剂也没有发现明显老化。

调研的国产玻璃砖防腐系统的结果如下：其材料耐蚀性能相较于进口的宾高德玻璃砖差些，具体差异也与施工质量有关。调研发现，钢筒内表面玻璃砖防护层出现脱落(见图2)和渗漏腐蚀孔洞(见图3)，整体运行情况较差。

图2 玻璃砖脱落

图3 钢内筒腐蚀

Q235B钢筒内衬玻璃砖防腐系统的优点有以下几个方面：①钢内筒外表面不需要再设置保温层，节省保温费用；②防腐效果好，使用寿命长(宾高德玻璃砖)；③适用范围广，可以在钢内筒、混凝土等内表面施工。

Q235B钢筒内衬玻璃砖防腐系统的缺点如下：①施工周期长；②国产玻璃砖内衬系统材料性能和施工质量差，基本不满足湿法脱硫烟囱的运行要求，有待改进；③宾高德玻璃砖内衬系统材料性能和施工质量好，但造价高。

2.3 玻璃钢(FPR)排烟筒

玻璃钢是一种兼具结构性和功能性的新型复合材料，其主要由树脂和强度较高的玻璃增强纤维复合而成。其结构性(强度和刚度)由玻璃增强纤维提供，其功能性(耐蚀性)由树脂提供[2]。

玻璃钢排烟筒的优点如下：①强度高、密度小(其密度为普通碳钢的0.25倍)；②具有良好的耐

腐蚀性；③导热性差，具备良好的隔热性能(排烟筒不需设置保温层)；④造价较低。

玻璃钢排烟筒的缺点如下：①市场上材料种类繁多，性能参差不齐。采购过程中，质量控制难度大，容易出现由于材料选择不当致使排烟筒的强度、耐蚀性不满足运行要求的情况；②施工质量要求高，如控制不好，同样会导致烟囱不满足运行要求；③安全性较差，导致国内发生数起施工火灾和运行中火灾事故。

3 结语

通过对无烟气加热装置的湿法脱硫烟囱结构及防腐方案的论述，得出以下结论。

(1)烟囱结构选择：应采用套筒式或者多管式(根据具体机组规模)。

(2)排烟筒选择：①从可靠性/使用寿命(质量)方面考虑，应选择钛-钢复合板或者Q235B内衬宾高德玻璃砖防腐系统；②从施工周期(进度)方面考虑，应选择钛钢复合板；③相关资料研究表明，钛-钢复合板方案和Q235B内衬宾高德玻璃砖防腐系统总造价相当(包括混凝土外筒部分)，所以从成本方面考虑，两者都可以。

综上所述，从质量、进度、成本综合考虑，新建烟囱首选钛钢复合板方案，利旧烟囱则选用内衬宾高德防腐系统。