|
湘潭电厂二期工程装机2×600MW，采用国产超临界参数燃煤凝汽式发电机组，两炉共用一座210/8.5m钢筋砼砖套筒式烟囱。采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置，脱硫效率大于95%，脱硫前烟气温度112℃，净化后的烟气经两级除雾后，进入GGH加热，加热后的烟气温度为80℃。
烟囱设计主要参数为：基本风压0.43kPa(100年一遇)，抗震设防烈度为6度，建筑场地土类别为Ⅱ类。
湘潭电厂二期工程设计燃煤采用山西晋城贫瘦煤和河南平顶山烟煤的混煤.
3 烟气腐蚀性分析
湘潭电厂二期工程燃煤含硫量不高，按《火力发电厂土建结构设计技术规定》(DL5022-93)。计算所得的烟气腐蚀性指数 其值为0.55，相当于弱腐蚀性烟气，但由于采用湿汽脱硫，虽然烟气中大部分的SO2已被脱除，但由于烟气流量很大，且脱硫对烟气中的SO3脱除率不高(约35%)，因此净烟气中仍然含有大量腐蚀性介质，另一方面，脱硫前烟气温度为112℃，经湿法脱硫后烟气温度降为45℃，湘潭电厂烟气脱硫加设了GGH烟气加热装置，脱硫后进入烟囱的温度为80℃，高于烟气中水蒸汽、盐酸、亚硫酸的露点温度，但一般仍低于烟气酸露点温度，因此烟囱内仍存在酸结露现象，只是程度大为降低，烟气酸液对烟囱筒壁的腐蚀主要表现为稀酸腐蚀，酸液的主要成分主要是由SO3发生化学反应生成的亚硫酸和硫酸，同时还有少量的氯化物和氟化物。湘潭电厂二期烟气主要指标详见表-2。 表-2 烟气主要参数指标
| 项目 |
单位 |
设计煤种 |
校核煤种1 |
校核煤种2 |
| 煤质含硫量 |
% |
0.98 |
0.5 |
1.43 |
| 锅炉耗煤量 |
t/h |
245 |
272.3 |
224.68 |
| FGD入口烟气量(标态温烟气) |
Nm3/s |
596.78 |
603.63 |
587.37 |
| FGD入口烟气量(标态干烟气) |
Nm3/s |
556.7 |
554.98 |
463.74 |
| 烟囱入口烟气量(标态湿烟气) |
Nm3/s |
608.72 |
615.7 |
599.12 |
|
烟囱入口烟气量(标态干烟气) |
Nm3/s |
567.8 |
566.1 |
569.22 |
| FGD入口SO2浓度(干烟气) |
mg/Nm3 |
2118.15 |
1205.25 |
3403.5 |
| FGD入口SO3浓度(干烟气) |
Mg/Nm3 |
15.9 |
9.1 |
25.5 |
| FGD出口SO2浓度(干烟气) |
Mg/Nm3 |
103.84 |
59.08 |
138.64 |
| 电除尘器出口烟气温度(正常运行) |
|
112 |
111 |
130 |
| FGD工艺设计温度 |
℃ |
122 |
121 |
140 |
| FGD最大温度(正常运行) |
℃ |
122 |
121 |
140 |
| FGD最大温度(温度波动) |
℃ |
172 |
171 |
190 |
| FGD入口设计温度 |
℃ |
172 |
171 |
190 |
| FGD出口烟气温度 |
℃ |
80 |
80 |
80 |
4 烟囱防腐结构设计 针对湘潭电厂二期工程采用湿法脱硫加GGH的工艺特点，在烟囱的设计上采用以下手法处理以解决烟囱腐蚀问题。 1）两炉共用一座210/8.5m钢筋砼砖套筒式烟囱，该型式烟囱的最大特点就是可不停炉检修。 2）烟囱内筒上下基本设计为等径，使烟囱基本呈负压运行，烟气不会外泄。 3）内筒材料采用适合电厂湿法脱硫工况的FDB-Ⅰ型烟囱超轻抗渗耐酸砖，砌体容量≤650kg/m3，采用陶瓷发泡工艺，砌块充满微孔，保温及防腐效果均佳，且抗压强度较高MU＞10MPa，内筒配合KS-Ⅰ防水抗渗耐酸胶结料砌筑，使整个内筒整齐、密实、烟气阻力小。该二种主要内筒材料的各主要技术指标详见表4。 表4 FDB-Ⅰ、KS-Ⅰ主要技术指标
| |
FDB-Ⅰ型超轻抗渗耐酸砖 |
KS-Ⅰ型防水抗渗耐酸胶结料 |
| 体积密度(kg/m3) |
600±50 |
1800 |
| 常温抗压强度(MPa) |
≥8 |
＞15 |
| 导热系数(W/m•k) |
＜0.2 |
|
| 吸水率 |
＜5% |
＜5% |
| 耐热性(常温400℃加热后抗压强度) |
≥8MPa外形无变化 |
外观无变化，强度不降低 |
| 耐酸性(5～60%H2SO4浸30天抗压强度) |
≥8MPa无腐蚀现象 |
外观无变化，强度不降低 |
| 耐水性(常温90℃浸水30天抗压强度) |
≥8MPa外形无变化 |
|
| 抗渗性(MPa) |
|
＞0.6 |
| 初凝时间(min)终凝时间(h) |
|
＞45＜12 |
4.1 烟囱防腐设计特点 4.1.1 烟囱内筒设计基本为等内径8.5m，内筒50m以下为钢筋砼内筒内衬FDB-Ⅰ耐酸砖，50～80m段内筒以耐酸砌体支承于下部钢筋砼内筒上，80m以上采用钢支架结构每20m为一段分别支承耐酸砖内筒结构。 4.1.2 FDB-Ⅰ耐酸砖内筒外侧另增设30mm厚钢板网抗硫酸盐砂浆一道及FG-Ⅰ隔热防腐涂料30mm厚一道，以进一步加强内筒的防腐保温性能。 4.1.3
烟囱内筒在标高12.30m处设集灰平台，中心位置设不锈钢管将可能产生的酸液引接入脱硫岛进行处理。 4.1.4 烟囱外筒内壁附设梯及检修平台，钢梯可直通至烟囱顶部。 4.1.5 烟囱主要节点构造详见附图。 
5 各类烟囱技术经济比较 目前国内电厂脱硫烟囱按有无GGH主要采用了下列几种烟囱形式： 1)改进型(增强防腐)单筒钢筋砼烟囱。 2)耐候钢板—钢内筒套筒式钢筋砼烟囱。 3)普通Q235B钢+泡沫陶瓷(玻璃)套筒式钢筋砼烟囱。 4)钛合金板—钢内筒套筒式钢筋砼烟囱。 5)普通耐酸砖(重型)内筒套筒式钢筋砼烟囱。 6)改进型砖(超轻型耐酸砖)内筒套筒式钢筋砼烟囱。 其中第1)种套筒式烟囱由于在特殊情况下较难检修等因素，目前很少采用，各种烟囱的技术经济比较详见表5。 表5 各类烟囱技术经济比较
| 序号 |
结构型式 |
估计工程造价 |
结构特点 |
适用工况 |
| 1 |
改进型钢筋混凝土烟囱(单筒) |
1700万元 |
1、内衬耐酸耐高温；两层防腐隔水板。
2、隔热层憎水水玻璃珍珠岩。
3、胶泥骨料中使用铸石粉。
4、构造简单、无检修条件。
5、不利于排烟囱的维护、检修。 |
适用于设置GGH的湿法脱硫烟囱(较少采用) |
| 2 |
耐候钢板—钢内筒套筒烟囱 |
2800万元 |
1、排烟筒为钢结构，自重轻，抗震性能好。
2、排烟筒全高直筒布置，利于烟气抬升。
3、钢内筒现场安装迅速，工期短。
4、外筒构造简单，利于施工。
5、利于排烟筒的维护、检修。
6、造价适中。 |
适用于设置GGH的湿法脱硫烟囱 |
| 3 |
Q235B钢+泡沫陶瓷(玻璃)砖内衬—钢内筒套筒烟囱 |
3000万元 |
1、排烟筒为钢结构，自重轻，抗震性能好。
2、排烟筒全高直筒布置，利于烟气抬升。
3、钢内筒现场安装迅速，泡沫陶瓷(玻璃)砖内衬施工方便，工期较短。
4、外筒构造简单，利于施工。
5、利于排烟筒的维护、检修。
6、造价适中。 |
适用于不设置GGH的湿法脱硫烟囱 |
| 4 |
钛合金板—钢内筒套筒烟囱 |
4100万元 |
1、排烟筒为钢结构，自重轻，抗震性能好。
2、排烟筒全高直筒布置，利于烟气抬升。
3、钢内筒现场安装迅速，工期短。
4、外筒构造简单，利于施工。
5、利于排烟筒的维护、检修。
6、造价偏高。 |
适用于不设置GGH的湿法脱硫烟囱 |
| 5 |
普通耐酸砖套筒烟囱 |
2000万元 |
1、排烟筒为耐酸胶泥砌筑普通(重型)耐酸砌块。
2、排烟筒全高直筒布置，利于烟气抬升。
3、外筒构造简单，利于施工。
4、利于排烟筒的维护、检修。
5、造价适中。 |
适用于设置GGH的湿法脱硫烟囱 |
| 6 |
改进型砖套筒烟囱(本工程采用型式) |
2200万元 |
1、排烟筒为抗渗耐酸胶泥砌筑轻质泡沫陶瓷(玻璃)耐酸砌块。
2、烟筒全高直筒布置，利于烟气抬升。
3、外筒构造简单，利于施工。
4、利于排烟筒的维护、检修。
5、造价适中。 |
适用于设置GGH的湿法脱硫烟囱 |
从上表中可看出，采用超轻型耐酸砖内筒套筒式烟囱防腐效果好，造价适中，远低于钢内筒及钛钢内筒烟囱，因此采用该型烟囱可较好满足脱硫工况下烟囱的防腐要求，同时又能大大降低工程造价。 6 结论 1)湘潭电厂二期工程自2006年3月投运以来，烟囱运行情况良好，内筒未发现有酸液渗漏现象，由集液管排向脱硫岛的冷凝液极少。 2)经理论分析和对内筒材料的优化选择，烟囱的防腐效果和性能是有保障的。 3)由于湘潭电厂二期工程投运的时间较短， 烟囱长期的运行效果还有待进一步的调查验证，为今后进一步改进脱硫后烟囱防腐提供有用的经验。 4)考虑到烟囱内筒超轻型抗渗耐酸砖具有良好的隔热保温性能，在下一步的烟囱设计中，通过热力计算，应可取消烟囱内筒外侧约30mm隔热防腐粉刷层。 5)由于脱硫烟囱的防腐设计是近年来出现的新问题，各兄弟单位在这方面都积累了较多的经验，我们也是在结构选型和材料的选择上作了一点尝试，在很多方面肯定存在不足，望广大同仁多提宝贵意见，以便进一步改进脱硫烟囱的防腐设计。 |
