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湿法脱硫改造后单筒烟囱防腐存在的问题及建议(2)

北极星电力网技术频道    作者:李明,马锋,何文俊,徐小丽   2011/5/6 15:48:03   

 关键词:  湿法脱硫 单筒烟囱 防腐

  (1)实施烟气湿法脱硫后,烟气温度降低,重度增大,浮力减小,相应的上抽力减小,流速变慢,容易产生烟气聚集,使烟囱筒内部出现正压区,对内衬产生渗透压力,使有腐蚀性的烟气向内衬渗入,致使内衬腐蚀,进一步导致钢筋混凝土外筒壁的腐蚀,影响烟囱结构的耐久性,对烟囱的结构安全造成威胁。

  (2)实施了烟气脱硫后,烟气脱硫对烟气中的二氧化硫脱除效率很高(一般脱除效率在95%以上),但对烟气中的三氧化硫脱除效率较低(一般脱除效率在60%左右)。在低温状态下,这些少量的三氧化硫会和烟气中的水结合,在低温下析出形成稀硫酸,对裂纹中的钢筋形成腐蚀。由于稀硫酸会使混凝土膨胀,还会使裂纹进一步延伸,最终穿透烟囱筒壁。这种情况下,烟气就会不断渗透,不断腐蚀,最终造成烟囱整个断面的钢筋被切断,破坏烟囱的承载能力。

  (3)烟气冷凝物中除含有硫酸和亚硫酸外,还含有少量氯化物和氟化物,这些物质的存在将大大提高烟气的腐蚀性。

  (4)由于电厂的运行工况较复杂,烟囱内的烟气温度可能会在40℃到130℃之间变化,在锅炉事故状态下,烟囱内烟气的温度将达到180℃甚至更高。处于这种温度交变状态下的烟囱,容易在烟囱内衬上产生裂隙,加快内衬及外筒壁的腐蚀。

  可以看出,实施了烟气脱硫后,烟气对烟囱的腐蚀隐患并未消除;相反地,脱硫后的烟气环境(低温、高湿等)使腐蚀状况进一步加剧,脱硫系统下游的烟囱处于强腐蚀性烟气的环境中;烟气腐蚀的类型包括硫酸、亚硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等等;基于对整个电厂安全运行及烟囱自身结构安全考虑,对烟囱防腐必须慎重处理。

  2 常规单筒烟囱脱硫改造后存在的问题

  随着近些年脱硫设施的不断投运,对湿法脱硫后烟气腐蚀的严重性有了更多的认识,行业内基本上形成了共识:湿法脱硫后的烟气为强腐蚀性烟气,湿法脱硫改造后,需要对烟囱进行相应的改造,以保证烟囱主体结构的安全。湿法脱硫后,常规单筒烟囱改造的方法主要有:贴耐酸砖、刷玻璃鳞片、涂耐酸胶泥、刷防腐涂料等。这些方法是在清理原烟囱内衬表面后,在内衬上增加防腐层,以达到将强腐蚀性烟气与混凝土外筒隔

  绝的目的。这些改造方法工期快(通常在机组大修期间就可以完成)、投资省,在很多电厂改造中得到了应用。

  然而很多电厂的烟囱经过上述改造后,在实际运行过程中还是出现了耐酸砖脱落、涂层老化剥落、酸液渗透到烟囱外筒等现象,这些都严重影响烟囱的结构安全。河北某电厂一、二期烟囱在安装湿法脱硫设施后,对烟囱采取贴泡沫玻璃砖的方式处理,一年后发现二期烟囱外有酸液渗出,即对一、二期烟囱进行检测,发现二期烟囱混凝土腐蚀50mm,一期烟囱腐蚀更为严重,腐蚀159mm。

  可以看出,经过常规改造后的烟囱并不能保证烟囱结构的安全性,究其原因,是因为常规改后的造烟囱仍然是单筒烟囱。在温度交替变化的环境中,内衬材料由于胀缩、施工等原因,不可避免的会产生裂缝。处于正压环境中的强腐蚀性烟气,会沿着缝隙逐渐渗透到内衬内部,到达钢筋混凝土筒壁,遇到温度较低的混凝土筒壁后会迅速冷凝成酸液,聚集在内衬和钢筋混凝土外筒之间,腐蚀钢筋混凝土筒壁。部分烟气在低温高

  湿环境下,在烟囱内直接形成酸液,沿烟囱内衬流下,顺着裂缝,渗透到内衬和钢筋混凝土外筒之间,直接腐蚀钢筋混凝土筒壁。这些酸液,会在内衬和钢筋混凝土筒壁之间形成一个酸液聚集区,一方面腐蚀内衬,加快裂缝的发展,破坏隔离层,加快烟气和酸液渗入内衬与钢筋混凝土外筒之间的进度;另一方面酸液又与外筒混凝土作用,腐蚀外筒的混凝土及钢筋,对烟囱结构安全造成巨大的隐患。

  另外,脱硫后的烟囱改造施工条件比较恶劣,工期一般比较紧,而且虽然中国脱硫产业发展迅速,但低价中标、恶性竞争一直与脱硫产业相伴相随[3],造成脱硫后烟囱改造的材料、施工质量都很难保证,都给脱硫后的烟囱留下巨大隐患。

  混凝土烟囱在湿烟气状态下的腐蚀问题,东南大学、江苏苏源环保等公司相关研究表明,当烟囱内壁稀硫酸的浓缩在中等状态时(此时硫酸的浓度为15%,最大浓缩浓度可达40%)对混凝土的腐蚀速率为[4]:

  对 C25混凝土的腐蚀速率为8.0mm/10 天;

  对 C30混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10 天;

  对 C50混凝土的腐蚀速率为2.4mm/10 天。

  对于普通的单筒烟囱,一般采用C30混凝土,经常规改造后,如果材料、施工、运行管理等任何一个环节出现问题,就可能导致烟囱在短期(几个月)内遭到腐蚀破坏,直接影响到烟囱的结构安全,因此对湿法脱硫后的烟囱改造应该谨慎。

  3 单筒烟囱脱硫改造后的建议

  烟囱设计规范(GB50051-2002)10.2.2 条第一款规定:当排放强腐蚀性烟气时,宜采用套筒式或多管式烟囱。

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