1 概述

　　煙氣對(duì)煙囪的液態(tài)腐蝕是煙囪遭腐蝕的主要原因。國(guó)內(nèi)電廠普遍采用石灰石洗滌法（俗稱濕法）脫硫，采用該脫硫工藝的電廠普遍存在煙囪受腐蝕的情況。本文首先探討煙囪的腐蝕機(jī)理，進(jìn)而介紹一種性價(jià)比高，耐腐蝕性能優(yōu)良的新型煙囪——玻璃鋼煙囪。

2 電廠煙囪腐蝕的機(jī)理

　　2.1 煙囪的運(yùn)行工況

　　目前，我國(guó)電廠煙囪主要有以下三種運(yùn)行工況：

　　1）排放未經(jīng)脫硫的煙氣。進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在120℃～130℃左右，煙囪內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)，煙氣對(duì)煙囪內(nèi)壁材料僅產(chǎn)生相當(dāng)輕微的氣態(tài)腐蝕。目前，隨著國(guó)家環(huán)保新政的出臺(tái)，該種運(yùn)行工況已基本不允許。我們稱此這種工況的煙氣為“干煙氣”，排放“干煙氣”的煙囪為“干煙囪”。

　　2）排放經(jīng)濕法脫硫處理的煙氣，煙氣經(jīng)GGH系統(tǒng)加熱。進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在70℃～80℃左右，煙囪內(nèi)壁有輕微結(jié)露。根據(jù)排放煙氣成分、機(jī)組的負(fù)荷情況、脫硫系統(tǒng)GGH性能等條件的不同，結(jié)露狀況將有所變化。我們稱此這種工況的煙氣為“半濕煙氣”，排放“半濕煙氣”的煙囪為“半濕煙囪”。

　　3）排放經(jīng)濕法脫硫處理的煙氣，無(wú)GGH系統(tǒng)。進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在45℃左右，煙囪內(nèi)壁有嚴(yán)重結(jié)露，沿筒壁有結(jié)露液流淌。我們稱此這種工況的煙氣為“濕煙氣”，排放“濕煙氣”的煙囪為“濕煙囪”。

　　2.2 煙囪遭受腐蝕的煙氣條件

　　煙氣對(duì)煙囪的腐蝕可分為氣態(tài)介質(zhì)腐蝕和液態(tài)介質(zhì)腐蝕兩種情況，我們需特別重視的是液態(tài)介質(zhì)腐蝕。煙囪產(chǎn)生液態(tài)介質(zhì)腐蝕的必要條件是：含有腐蝕性介質(zhì)的煙氣；具備煙氣結(jié)露條件。

　　上述第一種工況的干煙氣對(duì)煙囪的腐蝕以氣態(tài)腐蝕為主，僅早期的單筒鋼筋混凝土煙囪存在一定的液態(tài)介質(zhì)腐蝕情況。早期電廠常采用單筒鋼筋混凝土煙囪這種最簡(jiǎn)單的煙囪型式。由于單筒煙囪混凝土內(nèi)壁處的溫度T2一般低于露點(diǎn)溫度，在正壓的作用下，有部分煙氣通過磚內(nèi)襯的縫隙到達(dá)混凝土內(nèi)壁處結(jié)露，對(duì)煙囪產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)采用套筒式煙囪后，已能有效防止干煙氣對(duì)煙囪的腐蝕。而排放半濕煙氣和濕煙氣的煙囪則具有產(chǎn)生液態(tài)介質(zhì)腐蝕的可能。

　　2.3 濕法脫硫工藝對(duì)煙氣的影響

　　在燃煤電廠中煙氣中的SOx、NOX是主要的空氣污染物，濕法脫硫后，煙氣中90%以上的SO2被有效除去，但是該脫硫工藝對(duì)煙氣中SO3脫除效率并不高（僅20%左右）。相關(guān)研究表明，經(jīng)濕法脫硫的煙氣中含有SO2，SO3，HCl和H2O等成分。煙氣的溫度和露點(diǎn)是最重要的結(jié)露條件。脫硫后的煙氣溫度一般為45～50℃，該煙氣或直接從煙囪排放，或通過GGH裝置加熱到80℃左右，再經(jīng)煙囪排放。脫硫后煙氣的露點(diǎn)與其H2SO4和水的含量有關(guān)，其中H2SO4對(duì)煙氣的露點(diǎn)影響很大。在一般情況下脫硫效率90%時(shí)酸性煙氣的露點(diǎn)為83.5～94.2℃，脫硫效率95%時(shí)酸性煙氣的露點(diǎn)約為76.5～87.4℃。

　　從以上數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)上述“濕煙囪”運(yùn)行工況，煙氣溫度遠(yuǎn)低于其露點(diǎn)溫度，因此濕煙氣在煙囪內(nèi)壁凝結(jié)成大量含硫酸的冷凝水順著內(nèi)壁向下流動(dòng)，形成動(dòng)態(tài)腐蝕。這種不斷流動(dòng)的酸液將煙囪內(nèi)筒表面腐蝕后形成的鹽類不斷沖走，不會(huì)在表面形成屏蔽隔離作用的保護(hù)層，因此腐蝕速度不會(huì)隨時(shí)間變化而減緩，這種動(dòng)態(tài)腐蝕造成的危害比同條件下處于靜態(tài)的酸液要大得多。煙囪的環(huán)境特點(diǎn)也決定了煙氣結(jié)露酸液的強(qiáng)腐蝕性。首先，對(duì)煙囪而言，低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強(qiáng)，其次，酸液的溫度在40-80℃時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性特別強(qiáng)，以鋼材為例，40-80℃時(shí)的腐蝕速度比在其它溫度時(shí)高出約3-8倍。所以該工況下煙囪內(nèi)壁腐蝕環(huán)境非常惡劣。

　　對(duì)于“半濕煙囪”運(yùn)行工況，煙氣溫度比露點(diǎn)略低或接近，此時(shí)結(jié)露較輕，但實(shí)驗(yàn)觀察到煙囪壁上仍有明顯的水膜存在。該水膜在不斷的蒸發(fā)與吸收中，煙氣中的酸成分逐漸累積，造成水膜內(nèi)酸濃度的升高，因此雖然此時(shí)煙氣溫度較高，但由于酸濃度的增加同樣對(duì)煙囪內(nèi)壁造成腐蝕。

3 電廠煙囪內(nèi)筒型式的選擇

　　對(duì)于濕法脫硫且無(wú)GGH裝置的電廠工程，應(yīng)特別重視煙囪內(nèi)筒防腐問題。內(nèi)筒型式的選擇，必須充分考慮內(nèi)筒的耐腐蝕性能、使用壽命、檢修便利等技術(shù)指標(biāo)，也要考慮造價(jià)等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。濕煙囪內(nèi)筒材料其材質(zhì)必須具有以下必要性能：良好的耐化學(xué)腐蝕性；必要的耐熱性及機(jī)械性能。

　　目前國(guó)內(nèi)經(jīng)常采用的內(nèi)筒方案有：1）鋼內(nèi)筒內(nèi)側(cè)襯Henkel防腐玻璃磚；2）鋼內(nèi)筒內(nèi)側(cè)襯防腐玻化磚；3）復(fù)合鈦板。上述方案均存在不足之處：方案1）效果較好，但是施工難度大，施工質(zhì)量控制要求很高，且材料主要靠進(jìn)口，施工周期也較長(zhǎng)；方案2）用國(guó)產(chǎn)材料代替了進(jìn)口材料，但從已實(shí)施的工程來(lái)看，效果并不是很好；方案3）造價(jià)高昂，同時(shí)內(nèi)筒體系也存在焊接接頭、膨脹節(jié)等薄弱部位，成為腐蝕發(fā)生的源頭。基于此，本文重點(diǎn)介紹整體玻璃鋼內(nèi)筒新型煙囪內(nèi)筒方案。

4 玻璃鋼煙囪內(nèi)筒

　　4.1 玻璃鋼內(nèi)筒的特點(diǎn)

　　玻璃鋼（FRP）由有機(jī)的耐高溫樹脂和纖維組成，具有很好的耐腐蝕性。根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》所列材料防腐蝕性能表，樹脂類材料具有較好的耐多種化學(xué)介質(zhì)腐蝕能力。從機(jī)械性能看，玻璃鋼是各向異性的材料，其環(huán)向彈性模量6，900～22，000MPa，軸向彈性強(qiáng)度設(shè)計(jì)值約6.9MPa。

　　煙氣溫度對(duì)玻璃鋼造價(jià)和性能有很大影響，耐高溫要求越高，材料成本將會(huì)快速上漲。且隨著溫度的升高，玻璃鋼的耐腐蝕性能及使用壽命將會(huì)降低。本工程脫硫不設(shè)旁路且不上GGH，進(jìn)入煙囪的煙氣溫度在45℃左右，屬低溫?zé)焽瑁捎貌Ａт摚‵RP）作為煙囪內(nèi)筒材料非常適合。

　　整體玻璃鋼（FRP）煙囪在脫硫煙囪方面應(yīng)用是一個(gè)發(fā)展方向。玻璃鋼復(fù)合材料具有耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、輕質(zhì)、熱率導(dǎo)低、強(qiáng)度高、可承受高的熱應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，已成為燃煤電廠煙氣脫硫排煙冷卻塔煙道、噴淋管、除霧器、漿液管道等設(shè)備的最佳選材。

　　4.2 國(guó)內(nèi)電廠煙囪采用玻璃鋼內(nèi)筒的可行性

　　電廠的脫硫濕煙囪采用玻璃鋼內(nèi)筒在國(guó)外已有較多實(shí)例，但國(guó)內(nèi)由于脫硫項(xiàng)目起步較晚，還沒有電廠玻璃鋼高煙囪（高度超過200m）投運(yùn)的實(shí)例，也沒有玻璃鋼煙囪相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)了解，國(guó)內(nèi)有幾個(gè)小型電廠采用了玻璃鋼煙囪方案，而在煙塔合一的電廠工程中，玻璃鋼用作排煙道的實(shí)例已有好幾個(gè)。擴(kuò)展到化工、鋼鐵等其他領(lǐng)域，玻璃鋼（FRP）應(yīng)用于洗滌塔、煙道、煙囪的時(shí)間已超過40年。玻璃鋼整體煙囪用做火電廠濕法脫硫后的套筒濕煙囪內(nèi)筒在技術(shù)上是可行性的。