濕法脫硫煙囪防腐技術及方案研究

1 濕法脫硫煙囪防腐的必要性
煙氣采用濕法脫硫工藝， 可使煙氣中 SO2 的含量大大減少（脫除效率≥ 95%），但對造成煙氣腐蝕主要成分的SO3 脫除效率并不高，僅20% 左右。因此，煙氣脫硫后，雖然能使大氣環境得到改善，但對煙囪的腐蝕隱患并未完全消除，而且對煙囪抗腐蝕性能提出了更高要求。脫硫后的煙氣環境變得低溫、高濕，使煙氣溫度低于酸露點溫度，煙氣的含水量增大，此時煙氣在上升過程中，在煙囪內壁會出現結露現象；同時，煙氣密度增加，煙囪自拔力減小，煙囪內的煙氣壓力升高，形成正壓，加劇煙氣外滲。
而且脫硫后的煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量相應增加。在系統不設置GGH（煙氣加熱系統）時，脫硫后的煙氣溫度一于飽和狀態，煙氣易于冷凝結露并在潮濕環境下產生腐蝕性的水液液體，使煙囪內壁長期處于浸泡狀態。綜上所述，煙氣脫硫后，對混凝土煙囪的腐蝕隱患并未真正消除：煙氣濕度大，含有腐蝕性介質的煙氣在煙氣壓力和濕度梯度的雙重作用下，煙囪內側結構致密度差的材料內部很易遭到腐蝕，影響結構耐久性；低濃度酸液比高濃度酸液的腐蝕性更強；酸液溫度在40 ～ 80℃時，對結構材料的腐蝕性特別強。以鋼材為例，40 ～ 80℃時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約3 ～ 8 倍。因此，排放濕法脫硫煙氣的煙囪比排放未經濕法脫硫的普通煙氣的煙囪對防腐蝕設計的要求要高得多，屬于強腐蝕性煙氣。因此，煙囪內壁的防腐蝕措施應滿足強腐蝕性煙氣的需求。
2 玻璃鋼煙囪的優點及結構
2.1 玻璃鋼煙囪的優點 玻璃鋼(FiberglassReinforced Plastic)，是由高強度的玻璃纖維和樹脂復合而成的新型復合材料，玻璃纖維提供FRP 的強度和剛性，樹脂提供FRP 的耐化學性和韌性。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性，具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優點。成型后的玻璃鋼結構層抗拉強度與普通鋼材相當，但其容重僅為鋼材的1/4 ～ 1/5。由整體纏繞成型工藝生產的玻璃鋼排煙筒能夠自承重，具備比耐硫酸露點鋼更加優異耐酸防腐性能，可以取消保溫層，特別適合燃煤電廠脫硫不加GGH 的濕煙囪運行條件。
玻璃鋼經過合理的設計, 制造和安裝, 用于濕法脫硫系統的結構和整套裝置中, 具有明顯的技術經濟和社會效益,使用壽命長, 運行可靠, 在國外已有廣泛的應用, 技術經濟分析是可行的。用玻璃鋼代替傳統的合金鋼, 碳鋼內襯橡膠和碳鋼內涂樹脂鱗片樹脂等材質制造具有耐腐蝕性強, 壽命長, 強度高, 節能等優點的煙氣脫硫裝置為脫硫設備國產化降低造價提供了途徑。
從工程結構的全壽命來考慮，FRP 煙囪的總造價可能更有競爭力，因為FRP材料耐化學性能十分優秀，后期維護工作量很小。
2.2 玻璃鋼煙囪的結構形式 主要用于排放煙氣高度為100 ～ 200 米的混凝土煙囪的內筒。在此構造中，充分利用了玻璃鋼的耐高溫、耐腐蝕的特點，有的是一個混凝土煙囪套1 個玻璃鋼內筒，也有的套2 個或3 個玻璃鋼內筒，具體根據業主的設計和要求來定。
混凝土套玻璃鋼內筒一般采用分段懸璧的結構形式。在混凝土煙囪內設鋼架支撐煙囪的運行荷載，在混凝土煙囪壁上予埋鋼結構做為導向支撐系統。一般10 ～ 15 米為一段，每段之間采用膨脹節和子母插口兩種連接方式。玻璃鋼內筒的安裝方式一般有兩種，一種是底進式：從混凝土煙囪底部的開
孔進入進行安裝，這種方式主要應用于100 ～ 200 米以上高度的煙囪。另一種是頂進式：從混凝土煙囪頂部進入進行安裝，這種方式適用于高度在100 米以下的煙囪。
3 項目概況
本項目為江蘇某公司3×150t/h 高溫高壓煤粉鍋爐三臺150t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫項目混凝土煙囪防腐改造。脫硫項目采用石灰石－石膏濕式脫硫工藝。經脫硫后的凈煙氣直接進入煙囪排放，由于本脫硫裝置不設GGH 系統（煙氣加熱系統），脫硫后的煙氣溫度一般在40℃～ 50℃之間，且濕度很大并處于飽和狀態，煙氣易于冷凝結露并在潮濕環境下產生腐蝕性的水液體，使混凝土煙囪內壁長期處于浸泡狀態，因此必須對混凝土煙囪進行可靠、安全、經濟的防腐措施。
4 煙囪防腐方案的確定
煙囪作為火力發電廠的重要構筑物，對其結構的耐久性、可靠性和經濟性的要求越來越重要。由于濕法脫硫后煙氣會對煙囪產生嚴重的腐蝕，因此，選擇適合此運行工況的防腐措施，對于電廠的安全經濟運行至關重要。目前國內外已采用的煙筒的防腐處理措施主要有以下幾種方案：
4.1 涂刷噴料和貼襯磚類防腐 主要有防腐涂料、玻璃鱗片、聚脲、耐酸磚、玻璃磚、玻璃磚等。據調查，這類防腐方案易出現開裂、脫落和酸液滲漏現象，主要原因為：一是施工質量沒有滿足相關設計、施工和驗收規范要求，特別是對于粘貼防腐塊材料類的，由于粘貼量大，且高空作業，加之監理旁站等措施不到位，這是導致脫硫煙囪防腐出現問題的主要原因。二是部分防腐材料本身的質量不能滿足脫硫后煙氣環境的要求。脫硫后由于煙氣濕度大，溫度很低，且煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量相應增加，被視為“高”化學腐蝕等級，即強腐蝕性煙氣等級，而目前我國應用于脫硫煙囪防腐的產品種類繁多，防腐產品的研發、應用及其成果的評審與鑒定等組織機構寬泛，以致使一些防腐產品質量存在問題。
4.2 金屬板類防腐 鈦合金復合鋼板。鈦板由于其特定的化學性能，有非常好的防腐效果，脫硫后的強腐蝕性煙氣對鈦板的腐蝕性很小，目前國內已有電廠采用鈦鋼復合板鋼套筒的煙囪。鈦鋼復合板是以低碳鋼Q235B 為基材，以鈦板為復層的兩層金屬復合板。鋼內筒由10 ～ 16厚鈦鋼復合板卷成弧形后焊接而成，鈦鋼復合板是一種成熟的組合材料，有專門的國家標準，但造價較高，施工比較困難。施工周期很長。因為鈦合金一種稀有金屬，市場上比較緊缺，現在訂貨周期較長，供貨期可能長達一年以上，鈦合金復合鋼板還有一個不足就是其焊縫腐蝕和不同金屬間的電化學腐蝕。
4.3 玻璃鋼內筒 玻璃鋼是由高強度的玻璃纖維和樹脂復合而成的新型復合材料，玻璃纖維提供FRP 的強度和剛性，樹脂提供FRP 的耐化學性和韌性。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性，具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優點。成型后的玻璃鋼結構層抗拉強度與普通鋼材相當，但其容重僅為鋼材的1/4 ～ 1/5。由整體（）纏繞成型工藝生產的FRP 內筒能夠自承重，具備比耐硫酸露點鋼更加優異耐酸防腐性能，可以取消保溫層，特別適合燃煤電廠脫硫不加GGH的濕煙囪運行條件。玻璃鋼經過合理的設計，制造和安裝，用于濕法脫硫系統的結構和整套裝置中，具有明顯的技術經濟和社會效益，使用壽命長，運行可靠，在國內外已有廣泛的應用, 技術經濟分析是可行的。用玻璃鋼代替傳統的合金鋼、碳鋼內襯橡膠和碳鋼內涂樹脂鱗片樹脂等材質制造具有耐腐蝕性強、壽命長、強度高、重量輕、節能等優點。