老機組實施煙氣脫硫的煙囪防腐

近年來,隨著國家環(huán)保標準的逐步提高和大眾環(huán)境意識的增強,火力發(fā)電廠實施煙氣脫硫已經(jīng)勢在必行。很多老的火力發(fā)電廠被要求加裝煙氣脫硫裝置,但加裝煙氣脫硫裝置又帶來了煙氣參數(shù)的改變,對原有未按脫硫設(shè)計的煙囪帶來什么樣的影響,目前說法很多,對煙氣脫硫后煙囪腐蝕的調(diào)查和研究資料較少,經(jīng)驗也有限。
1 　老電廠加裝煙氣脫硫系統(tǒng)帶來的煙氣參數(shù)變化
老電廠,特別是20 世紀前投運的火力發(fā)電廠,煙囪大多采用混凝土加內(nèi)襯的結(jié)構(gòu),未進行防腐設(shè)計。煙囪的內(nèi)襯材料一般為耐火磚或者紅磚,少量采用耐酸磚。煙囪的設(shè)計溫度大多按露點以上設(shè)計,煙囪內(nèi)部按負壓考慮。實施濕法脫硫后,煙氣的參數(shù)和成分發(fā)生了明顯的改變,加裝濕法脫硫裝置后,如果設(shè)置GGH ,煙囪入口煙氣溫度一般為80 ℃;不設(shè)置GGH 時,煙囪入口煙氣溫度一般在50 ℃左右,脫硫后煙氣中的SO2 含量約為原煙氣的10 % ,SO3 含量為原煙氣的70 %左右,煙氣體積減小。
2 　脫硫煙氣腐蝕機理
紅磚、耐火磚是由砂石、黏土及其他膠結(jié)材料與水拌和經(jīng)過水化反應(yīng)生成的產(chǎn)物,其中主要是水化硅酸鈣凝膠,其次是氫氧化鈣、水化硫鋁酸鈣等。煤中的硫經(jīng)燃燒產(chǎn)生SO2 及SO3 等酸性氣體,即使設(shè)置脫硫裝置,煙氣中的SO3 含量也會隨脫硫、除霧效果變差而增加,煙氣中只要有少量的SO3 就會使酸露點升高,致使煙氣溫度低于酸露點,形成酸,附著于煙囪筒壁,酸液與磚石中的Ca (OH) 2 反應(yīng),造成
磚石粉化剝落乃至整個煙囪結(jié)構(gòu)的破壞。單筒鋼筋混凝土煙囪的筒身下部為錐形,隨著筒身直徑的變化,煙氣在流動過程中的動壓與靜壓不斷地平衡調(diào)整,流速不斷變化,引起局部正壓,出現(xiàn)煙氣的外滲。而改進型煙囪的排煙筒上下直徑相同,在保證煙氣流速一定的情況下,整個煙囪處于負壓狀態(tài),減小了腐蝕可能性。由于環(huán)保法規(guī)的更加嚴格,目前很多電廠采用了濕法脫硫工藝,雖然煙氣中SO2 的含量大大減少,但同時煙囪的運行狀況也發(fā)生了一些改變,主要是脫硫后的煙氣低于酸露點溫度,如果煙氣的含水量增大,SO3 與水作用,將在煙囪內(nèi)壁出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象;同時,煙氣密度增大,煙囪自拔力減小,煙囪內(nèi)的煙氣壓力升高。這些因素導(dǎo)致了煙囪的運行條件變差,煙囪處于腐蝕區(qū)域,加劇了煙氣對內(nèi)襯及承重筒腐蝕的可能性,因此需要對煙囪結(jié)構(gòu)進行改進。應(yīng)確定煙囪出口煙氣流速的合理范圍,防止煙氣流速過小導(dǎo)致冷空氣進入煙囪頂端迎風面截面,出現(xiàn)煙囪內(nèi)表面冷卻,形成酸液;如果煙氣流速過大,超過一定值后,則煙囪頂部一段范圍內(nèi)有可能會由負壓變?yōu)檎龎骸?a href="http://www.vnpcn.com/system/article.asp?articleid=932">老機組實施煙氣脫硫的煙囪防腐
3 　舊煙囪的現(xiàn)狀
“國際工業(yè)煙囪協(xié)會(CICIND) ”在其發(fā)布的《鋼煙囪標準規(guī)程》(1999 年第1 版) 中指出,雖然在脫硫過程中已經(jīng)除去了大量的SO2 ,但脫硫后的煙氣溫度低、濕度大,煙氣中單位體積的稀硫酸含量相應(yīng)增加,脫硫后,尤其是不裝設(shè)GGH 的煙氣應(yīng)視為“高”化學腐蝕等級及強腐蝕煙氣等級,故煙囪設(shè)計應(yīng)嚴格考慮此特點。某電力設(shè)計院曾對88 根舊煙囪的運行狀況進行了調(diào)研,結(jié)果表明:
(1) 煙囪筒壁普遍存在裂縫現(xiàn)象。裂縫以豎向為主,水平裂縫較少; 裂縫寬度普遍在0. 3～1. 0mm ,均超過煙囪設(shè)計規(guī)范規(guī)定的0. 15～0. 30 mm;裂縫都發(fā)生在煙囪中、上部,下部煙道接口部位一般沒有裂縫;豎向裂縫多數(shù)沿圓周均勻分布,水平裂縫多發(fā)生在施工縫處。
(2) 煙囪內(nèi)部腐蝕帶有普遍性,有的相當嚴重。一般來講,燃煤硫分大于等于1 %時會產(chǎn)生腐蝕;硫分大于2 %時腐蝕較嚴重。從調(diào)查情況看,腐蝕首先從內(nèi)襯開始,進而腐蝕外筒內(nèi)壁結(jié)構(gòu),多數(shù)為沿高度全面積腐蝕。
(3) 施工方法對煙囪裂縫的影響明顯。采用有井架支模和單滑方法施工的煙囪中,出現(xiàn)較嚴重和嚴重裂縫的有50 % , 采用雙滑方法施工的則達75 %。
(4) 裂縫嚴重程度與所用除塵器型式無明顯關(guān)系,但與燃料種類有關(guān)。燃油或燃天然氣電廠的煙囪要比燃煤電廠的裂縫更嚴重些。在煙囪筒壁普遍存在裂縫的情形下,如果采用濕法脫硫工藝,煙氣的溫度降低,含水量增大,煙筒內(nèi)的煙氣壓力升高,筒內(nèi)的煙氣基本上處于正壓運行工況,含有腐蝕性介質(zhì)的煙氣極易滲透到砌體內(nèi)部,使煙囪內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受腐蝕,從而直接影響到承重外筒的安全。
4 　舊煙囪實施防腐的幾種方案
舊煙囪實施防腐十分困難,首先,老火電廠均為2 臺以上機組共用一座煙囪,要在煙囪內(nèi)壁實施防腐,共用機組必須同時停運,給電廠帶來很大的經(jīng)濟損失。其次是防腐方案難以確定,在耐火磚或者紅磚表面涂以涂料難度很大,效果也有待驗證;采用合金的施工難度很大,價格也十分昂貴。電廠舊煙囪防腐方案大致有以下幾種:
(1) 拆除原有的保溫層和內(nèi)襯,增設(shè)鋼煙囪加鈦板防腐。采用普通Q235B 鋼板與1. 2 mm 厚鈦板軋制復(fù)合板卷成弧形后焊接而成,在檢修平臺和吊裝平臺標高處設(shè)鋼內(nèi)筒穩(wěn)定裝置,以保證鋼內(nèi)筒的橫向整體穩(wěn)定。
(2) 拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝FRP 玻璃鋼。現(xiàn)場制作FRP 煙筒,單段筒長一般為6～9 m ,將FRP 管段在煙囪內(nèi)用倒裝法分別就位后涂刷專用粘結(jié)劑,對接并安裝支撐件,全高程管段四周與混凝土煙囪以懸掛牛腿固定。
(3) 拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝鋼排煙筒,砌筑賓高德玻璃防腐磚。
(4) 拆除原有保溫層和內(nèi)襯,在混凝土煙囪內(nèi)加裝鋼排煙筒,鋼筒內(nèi)用聚脲彈性體防腐。采用氣頂升倒裝法施工工藝,聚脲厚度1 mm。
(5) 不拆除原混凝土煙囪的保溫層和內(nèi)襯,在清掃后的磚表面砌筑賓高德玻璃磚。
(6) 在現(xiàn)有煙囪的耐酸磚層上噴涂新型高分子聚合物。由于煙囪防腐是一個新課題,到目前為止尚無一個十分完美的方案,但國內(nèi)有很多企業(yè)在開展煙囪防腐研究工作。
5 　結(jié)語
原有未按防腐設(shè)計的煙囪實施煙氣脫硫后,無論脫硫系統(tǒng)是否加裝GGH ,煙囪均要進行防腐改造,如果暫時無法實施改造,應(yīng)對煙囪的腐蝕進行狀況監(jiān)視。舊煙囪的防腐改造難度較大,選定方案要慎重。

老機組實施煙氣脫硫的煙囪防腐