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火力发电厂烟囱设计技术交流2012.12.29第一部分烟囱结构形式简述第二部分烟囱设计流程介绍第三部分几个典型烟囱实例介绍第四部分烟囱施工技术第一部分烟囱结构形式简述前言：烟囱是火力发电厂主要的建（构）筑物之一，是电厂最醒目的建筑，也是一个比较特殊的特种结构。作为火力发电厂的设计人员，特别是担任主设人的人员，我们都应该了解和熟悉烟囱设计的内容。1、火力发电厂常见烟囱结构型式及特点烟囱分为单筒式烟囱和套筒式烟囱两大类。单筒式烟囱又分为砖单筒式烟囱和混凝土单筒式烟囱两种。套筒式烟囱又分为砖内筒套筒式烟囱和钢内筒套筒式烟囱，也可以分为单管式套筒式烟囱、双管式套筒式烟囱、三管、四管式套筒式烟囱，砖内筒套筒式烟囱一般为单管式，现在国内也有人设计过双管式的套筒式烟囱，但是，砖内筒双管式套筒烟囱，在设计和施工上都非常困难，很难推广。钢内筒套筒式烟囱单管、双管、多管都有，目前国内最大的有四管。2、单筒式烟囱砖单筒式烟囱只能用于高度小于60米的小型工厂的烟囱。混凝土单筒式烟囱用于早期对环保要求不高的烟囱和现在一些较小型的工厂，如生物质电厂、燃气电厂等。钢筋混凝土单筒式烟囱是在火力发电厂未设置烟气脱硫装置（其烟气温度在130℃以上）时普遍采用的一种结构形式。其内衬多采用普通耐酸砖，支承在筒身牛腿上，内衬和筒身之间的隔热层有膨胀珍珠岩或岩棉板等。这种形式的烟囱结构安全、构造简单、施工方便，造价相对较低,工期也易保证。在我国从设计到施工都积累了比较丰富的经验。单筒烟囱基本形式详见下图：3、钢筋混凝土套筒式烟囱套筒式烟囱一般用于设置了烟气湿法脱硫系统FGD的烟囱，根据工艺是否设置烟气加热系统GGH采用不同的内筒防腐方案。一般在工艺设置GGH时采用砖内筒套筒式烟囱，在工艺不设置GGH时采用钢内筒套筒式烟囱。3.1、脱硫后烟气的特点和腐蚀性烟气采用湿法脱硫工艺，可使烟气中SO2的含量大大减少（脱除效率≥95%），但对造成烟气腐蚀主要成分的SO3脱除效率并不高，仅20～30%左右。因此，烟气脱硫后，虽然能使大气环境得到改善，但对烟囱的腐蚀隐患并未完全消除，而且对烟囱抗腐蚀性能提出了更高要求。脱硫后的烟气环境变得低温、高湿，烟气的含水量增大，此时烟气在上升过程中，在烟囱内壁会出现结露现象；同时，烟气密度增加，烟囱自拔力减小，烟囱内的烟气压力升高，加剧烟气外渗。脱硫后的烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加。且脱硫处理后的烟气中还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，形成腐蚀强度高、渗透性较强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。由于国内脱硫烟囱历史较短，专项的腐蚀调查研究资料很少，经验也不多，并且国内烟囱设计标准中对脱硫处理的烟囱防腐设计尚无明确说明。因此，对于脱硫后烟气对烟囱结构的腐蚀性分析我们主要是借鉴国外的资料和做法。国际工业烟囱协会（InternationalCommitteeOnIndustrialChimneys缩写CICIND）在其发布的《钢烟囱标准规程ModelCodeForSteelChimneys》（1999年第1版）中对脱硫后的烟气腐蚀性能（烟气腐蚀性能对其它类型烟囱同样适用）有这样的说明：（1）烟气冷凝物中氯化物或氟化物的存在将很大提高腐蚀程度。（2）处于烟气脱硫系统下游的浓缩或饱和烟气条件通常被视为高腐蚀等级（化学荷载）。（3）确定含有硫磺氧化物的烟气腐蚀等级（化学荷载）是按SO3的含量值为依据。（4）烟气中的氯离子遇水蒸气形成氯酸，它的化合温度约为60℃，低于氯酸露点温度时，就会产生严重的腐蚀，即使是化合中很少量的氯化物也会造成严重腐蚀。烟气湿法脱硫处理中采用加设烟气加热系统（GGH）来提高脱硫处理后排放的烟气温度，可以将烟气温度提高到80℃及以上，烟气冷凝结露温度约为65℃，通过GGH的烟气温度高于烟气的冷凝结露温度，有效减缓了烟气冷凝结露产生的腐蚀性液体，同时烟气温度较高，烟囱自拔力提高，烟囱内的烟气压力不高，减少了烟气外渗。从理论上讲，采用烟气加热系统（GGH）能有利于减缓烟气的腐蚀（即提高烟气温度，减少结露），但烟气湿度、水分这些诱发腐蚀的因素依然存在，这些也是值得关注和重视的。通过对设置脱硫系统加设GGH电厂的调查，烟囱烟气的温度均能够达到80℃以上，烟气在烟囱排烟筒内部处于微结露状态，结露形成的酸液较少对排烟筒的腐蚀不大。以下为国电阳宗海电厂三期2×300MW工程，烟气湿法脱硫加设烟气加热系统（GGH）的烟囱腐蚀情况的调查，烟囱为砖内筒套筒式烟囱，左图为砖排烟筒内表面，烟气结露很少，腐蚀不多，右图为烟囱和烟道接口处的照片，没有酸液渗出。在系统不设置GGH（烟气加热系统）时，脱硫后的烟气温度为40~50℃，均低于烟气冷凝露点温度65℃，且水份含量高、湿度很大并处于饱和状态，烟气处于全结露现象。烟气易于冷凝结露并在潮湿环境下产生腐蚀性的水液液体，酸液顺着排烟筒留下，汇聚于积灰平台上，使烟囱内壁长期处于浸泡状态。对一台300MW机组来说，烟气中水气结露后形成的具腐蚀性水液理论计算量约10~15吨/每小时（实际运行小于此值），它主要依附于烟囱内侧壁流下来至专设的排液口排到脱硫系统的废液池中。脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质，是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀状况。同时烟气温度很低，烟气形成正压，加剧烟气外渗。根据我们在实地调查的结果，湿法脱硫烟囱冷凝结露液的PH值约在2.0~3.0，烟气腐蚀性应被视为“高”化学腐蚀等级，即强腐蚀性等级，烟囱应按强腐蚀性烟气来进行烟囱的结构安全性设计。以下为国电宣威电厂六期2×300MW工程，烟气湿法脱硫不设烟气加热系统（GGH）的烟囱腐蚀情况的调查，烟囱为单筒式钢筋混凝土烟囱，左图为烟囱外表面，酸液已经从外筒渗出，右图为烟囱和烟道接口处的照片，有大量酸液渗出。