火电厂湿烟气烟囱内壁防腐方案及建议

　　【摘要】 目前我国各大火电厂烟气脱硫大部分以湿法脱硫为主，湿法脱硫对烟囱的腐蚀情况日益显现，本文对自2009年以来部分湿法脱硫机组烟囱的腐蚀情况进行了调研，并对烟囱防腐的效果进行了描述，提出了一些可供参考的建议。 

　　【关键词】火电厂 湿法脱硫 烟囱防腐 建议 

　　一、烟囱防腐案例 

　　1、兰州某电厂2×165MW机组于1998年第一台机组投产，两台机组共用一个普通混凝土烟囱。烟囱高度210米，出口直径6.5米，混凝土结构内衬耐火砖。2008年对该机组烟气出口进行设计安装石灰石/石膏湿法脱硫系统，脱硫后不设GGH。2009年3月投运。由于脱硫净烟气温度在45℃左右，烟气经过脱硫后，虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少，但是，喷淋的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好。由于经湿法脱硫，烟气湿度增加、温度降低，烟气极易在烟囱的内壁结露，烟气中残余的三氧化硫溶解后，形成腐蚀性很强的稀硫酸液。，对烟囱内壁腐蚀十分严重。于2009年8月对烟囱内壁进行了防腐处理，防腐工艺为内壁粘贴泡沫玻璃砖，2009年10月竣工投运。2011年初发现烟囱外壁初步观察有多达20处渗漏点，渗漏点面积有逐步扩大的趋势。 

　　2、兰州某电厂2×330MW机组于2009年2月投产，两台机组共用一个普通钢套筒烟囱。烟囱标高210米，烟囱钢制内筒直径6.5米，烟囱防腐采用烟囱内筒粘贴泡沫玻璃砖进行防腐，脱硫后不设GGH。脱硫设施正常运行时设计烟囱烟气温度为50度左右，烟气湿度为饱和状态，并含有氯离子、SO3负离子等酸液结露现象；脱硫设施停运时设计烟囱烟气温度最高为180度左右。 

　　2012年5月检查混合烟道与烟囱钢内筒对接处垂直段腐蚀破损，进入烟囱内部检查钢制内筒，发现钢制外壁腐蚀漏点较多，检查至标高100米处，有多处漏点。 

　　3、长春某电厂为2×350MW供热机组，两台机组共用一个普通钢套筒烟囱。2009年投产，脱硫后不设GGH。2012年2月发现漏泄。80米以上玻化陶瓷砖完整，80米以下砖有掉落和磨损的现象，穿透性腐蚀孔洞，在20--30米处腐蚀较严重。 

　　4. 陕西某电厂为1×330MW发电机组，普通碳钢内筒，烟囱高度210米，出口6.1米钢板厚度16mm。机组投产时间07年7月。脱硫后不设GGH。 

　　2009年发现漏泄，漏泄点大多在90米以下，20～30米之间最为严重，纵、横裂纹都有，最大的在1米左右，共有200多个洞。防腐材料为天津产泡沫玻璃砖，09年局部修补处理一次，效果不好。 

　　在2010年7月，选用美国的萨维真涂料涂刷两遍，2010年12月完工，防腐效果不理想。 

　　5、华电能源哈尔滨某电厂2×600MW 3机组分别于1995/1996年投产。2010年8月和2011年8月分别对4、3号机组进行烟气脱硫改造，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，煤质收到基全硫份：设计煤种0.28%，校核煤种0.32%。脱硫后不设GGH，脱硫系统入口烟气温度为130℃～140℃，出口烟气温度为40℃～50℃。烟囱最高正压150～300Pa，出口流速22m/s。 

　　在机组脱硫改造的同时，分别对2座烟囱采用GDAPC杂化聚合物材料进行了防腐处理。烟囱防腐后运行至2012年4月，发现烟囱在90～130m处有漏泄现象，冬季启停机比较频繁，烟温变化大，热胀冷缩，防腐材料与混凝土膨胀系数不一致，造成烟囱在90～130m处防腐层出现裂纹。 

　　6、七台河某电厂2×350MW机组分别于2001年12月和2002年7月投产，两台机组共用一座210/7m单筒式混凝土烟囱。2008年2台机组进行脱硫改造，采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔，无GGH，脱硫设施分别于2008年8月和2008年12月投入运行，烟囱未同时进行防腐。 

　　2008年8月2台机组脱硫设施在烟囱未做防腐的情况下投入运行，由干烟囱转变为湿烟囱工况运行，运行至2009年9月，烟囱90～130m处外壁多处渗水。2009年9月对2台机组烟囱进行防腐改造，防腐材料采用美国萨维真防腐涂料，运行至2010年冬季（2月份）发现烟囱表面有结冰现象，2011年4月聘请工程结构检测咨询有限公司对烟囱进行检测，发现烟囱损伤严重，烟囱上部筒壁混凝土受腐蚀严重，表层混凝土成片起鼓、脱落，内部混凝土存在分层裂缝且混凝土抗压强度很低，由于烟囱内衬防腐失效，腐蚀漏泄明显，筒身120 米以上部分腐蚀非常严重，筒身结构尚未完全破坏。2011年9月份对烟囱外壁进行混凝土修复，通过内外壁粘钢、碳纤维加固、增大截面法、混凝土表面清理修复等综合性治理措施，并重做内衬防腐，彻底消除烟气对混凝土筒身的腐蚀，保证烟囱安全运行。 

　　7、华电潍坊某电厂2×670MW机组分别于2006年10月、2007年6月投产，脱硫系统（装设GGH）同步投运。两台机组共用一座210/9.75m“砖套筒式”烟囱，内筒表面贴有泡沫玻璃砖（国产），烟囱外部为混凝土结构，外筒壁底部厚度620mm，顶部1.6m高度厚度250～600mm，混凝土强度等级为C30～C40。烟囱内筒自内向外由240mm厚耐酸胶泥砌筑的轻质耐酸砌块砌体、30mm厚耐酸砂浆封闭层和60mm厚超细玻璃棉毡隔热层组成，总厚度为330mm。烟气出口流速19.5m/s。煤质硫份2.0%左右，排烟温度在75～80℃，烟囱运行情况较好。 

　　二、烟囱产生腐蚀原因分析 

　　1、烟气温度低于酸露点温度，形成酸液，对烟囱产生腐蚀。脱硫前进入烟囱入口烟气温度在120℃～160℃之间， 为干烟囱；脱硫后进入烟囱入口烟气温度40～60℃（无GGH），为湿烟囱，烟气温度低于酸露点温度，烟气湿度增大，在烟气上升过程中，在烟囱内壁冷凝结露，产生腐蚀性酸液，使烟囱内壁长期处于浸泡状态。 

　　2、脱硫无GGH、吸收塔平板除雾器除雾效果差，烟气密度增加，自拔力减小，烟囱内的烟气压力升高，形成正压，烟气外渗，加剧烟囱腐蚀。

　　3、内衬防腐材料失效，施工质量差，防腐涂料、泡沫玻璃砖、浇筑料等防腐层出现裂缝、脱落、粘结剂老化等造成防腐层失效，起不到防腐作用。 

　　4、特殊构造部位防腐处理难度大，很难满足防腐要求。烟囱在风荷载作用和温度变化影响下，烟囱牛腿处产生伸缩变形，酸液通过伸缩缝对烟囱产生局部腐蚀。 

　　5、开启旁路挡板运行，烟气温度变化大，热胀冷缩，防腐材料与混凝土膨胀系数不一致，防腐层产生裂缝，防腐层失效，对烟囱产生腐蚀。 

　　三、防腐材料及工艺缺陷 

　　通过对八家电厂烟囱防腐情况的现场调研，对烟囱防腐采用的防腐材料、施工工艺、工期、造价及质量控制等环节进行了分析对比，具体情况如下： 

　　1、采用国产玻化陶瓷砖进行烟囱防腐，每平方米造价在1100元左右，正规厂家生产的玻化陶瓷砖的防腐性能可以满足烟囱防腐要求，厂商承诺质保期5年，与其他防腐材料相比有明显的价格优势。其缺点是保温性能较低，粘结剂易老化。施工工艺较为简单，施工质量过程控制较为困难，混凝土烟囱整体改造工期一般为60～70天，烟囱钢内筒整体修复工期一般控制在60天以内，在烟囱进行局部修复时可采用国产玻化陶瓷砖进行防腐处理。 

　　2、采用进口宾高德发泡玻璃砖进行烟囱防腐，每平方米造价在1900元左右，保温防腐性能优于国产玻化砖，满足烟囱防腐的需求，厂商承诺质保期一年，免费维修期10年。粘结剂不易老化，施工工艺较为简单，施工质量过程控制较为困难，烟囱整体改造工期与国产玻化砖改造工期相当，对烟囱整体防腐采用宾高德发泡玻璃砖比较合理。 

　　3、采用APC杂化聚合材料进行烟囱防腐，每平方米造价在1600元左右，价格适中。APC杂化聚合结构材料在华电系统应用较多，厂商承诺保修期1年，质保期20年。施工周期相对较短，烟囱整体改造工期一般为50天。施工工艺较为简单，施工质量过程控制较为容易，烟气温度变化较大时容易产生裂纹。对烟囱进行局部修复处理时可采用APC杂化聚合结构材料。 

　　4、采用钛钢复合板进行烟囱防腐，每平方米造价在6000元左右，防腐性能优于其它防腐材料，防腐性能满足烟囱防腐的需求，使用寿命长，检修维护周期超过20年，改造工期大约5～6个月左右。工程造价高，施工周期长，施工难度大，焊缝焊接质量控制难以保证，容易产生渗漏。 

　　5、有GGH的烟气脱硫系统烟囱腐蚀情况就要轻于没有GGH的烟气脱硫系统，由于烟气温度在80℃以上，基本属于干烟气，对烟囱的腐蚀较小，目前还没有发现有渗漏的案例。 

　　四、对烟囱防腐的建议 

　　由于目前烟囱防腐材料五花八门，质量也参差不齐，进口防腐材料和钛板价格昂贵，施工周期长，施工质量管控难度大，难免出现施工缺陷，造成烟囱运行一段时间后出现渗漏现象。 

　　从笔者了解的情况看，没有GGH的脱硫系统烟囱普遍存在腐蚀问题，轻者局部腐蚀，并且腐蚀速度、渗漏点数量、面积逐年增加，重者烟囱筒体结构强度下降，混凝土强度受到严重损毁，钢内筒大面积腐蚀穿孔，承重强度降低，甚至倒塌。烟囱局部防腐修复只能解决局部问题，其它未修复部位仍存在腐蚀渗漏隐患，为彻底解决烟囱腐蚀问题，认为提高烟囱的排烟温度，是彻底解决烟囱腐蚀的有效途径之一，原有GGH的脱硫系统要维护好GGH的运行状况，切不可以由于GGH运行故障多轻易拆除它。对没有GGH的脱硫系统要考虑新的热源对脱硫后的排烟温度进行提高，保证烟囱排烟温度在露点以上，只有这样，烟囱腐蚀的问题就可以大幅度降低，延长烟囱防腐的时间间隔，确保烟囱安全运行。