烟囱内筒方案比较

FRP烟囱内筒性能特点
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FRP材料的耐温防火问题


FRP在低温下有优异的耐腐性能和结构性能，但随着温度的 升高，其结构性能衰减很快。即使是热固性树脂，当使用温 度超过其热变形温度(HDT)后，树脂的结构性能会发生很大 的改变。一般玻璃钢不能在高温下长期使用，如聚酯玻璃钢 在40~50℃以上，环氧玻璃钢在60℃以上强度就开始下降。 ASTM规范适用的温度范围为正常运行温度不高于93℃、短 时异常高温不高于121℃。文献对耐温性能较好的乙烯基酯 不饱和聚酯玻璃钢最高设计温度为120℃。在设计中，当环 境温度可能超出常规适用范围时，应选用耐高温的树脂材料， 如固化后的DERAKANE 470-300环氧乙烯基酯树脂浇铸体 热变形温度HDT为150℃，而DERAKANE 470HT-400的 HDT可以达到180℃。据了解目前国内产品可实现耐温 200~220 ℃的FRP。 华能辛店电厂采用的DERAKANE 470HT-400环氧乙烯基酯 树脂缠绕制作的FRP烟囱。
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冷凝酸液对混凝土的腐蚀速率
美国南加州大学的F. Jahani等在2001年研究了 pH值 为2~3的硫酸酸液对 混凝土的腐蚀情况。

初期腐蚀速度约0.063mm/天。 东南大学动力工程系唐志永等人对混凝土进行了腐 蚀性研究。 考察了15%浓度的硫酸对混凝土的腐蚀情 况。 对C30混凝土的腐蚀腐蚀速度：2.4mm/10天
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烟囱防腐的必要性

早期的WFGD为了提升烟气的抬升高度安装了 烟气换 热器（GGH），使得从吸收塔排出的 净烟气（50℃左右） 被加热到80℃左右。 2006年后，由于GGH在运行过程中积 灰、结 垢严重，影响了整个脱硫装置的正常运行，于 是， 随后建造的脱硫装置几乎都取消了GGH， 使50℃左右的湿 饱和烟气直接从烟囱排放。 现有烟囱均没有按照湿烟气排 放设计，使得湿 烟气对烟囱的腐蚀成了很严重的问题。
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湿烟囱冷凝酸液的腐蚀性


脱硫湿烟囱的冷凝酸液的pH值约为1~3，大唐 国际张家口发 电厂曾于2009年1月9日-17日测 定了湿法烟气脱硫系统冷凝 酸液pH值约为3； 大唐国际下花园发电厂测得冷凝酸液pH 值为 1.5~3.0。 如果酸液渗透到烟囱的混凝土层，其对钢筋 混凝土结构的 腐蚀会使混凝土中性化。混凝 土中性化后将失去承载能力， 这样势必对烟 囱的可靠性造成影响。
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涂料类防腐方案


OM涂料是一种有机复合树脂，可以防止酸液 对 烟囱内衬的腐蚀。该防腐方案在单筒式老 烟囱中使 用较多。 OM涂料防腐方案施工周期很短，造价相对很 低。但是低温高温热环境的交替所产生的交变 热应 力对粘接强度影响较大，容易开裂，开 裂后特别是 在高速烟气中容易脱落。
贴衬砖类防腐方案

玻璃砖施工完成情况
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贴衬砖类防腐方案

贴衬砖脱落与开裂现象
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金属板类防腐方案


用于湿烟囱防腐的耐酸腐蚀的金属合金薄板内 衬，材 料主要是镍基合金板和钛板。 国外 C276 合金广泛应用于脱硫塔及烟囱中。 由于 C276 合金材料初期成本较高等原因，国 内尚无应用于烟 囱内筒耐腐内衬的工程实例。
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火力发电厂烟囱的结构形式

单筒式钢筋混凝土烟囱
套筒或多管式烟囱
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湿烟囱的防腐方案应用情况

主要的防腐材料： 1 . 涂料类防腐：主要有OM涂料，聚脲以及德国固 斯特涂料等； 2. 贴衬砖类防腐：主要有宾高德玻璃砖，国产泡沫 玻璃砖，玻化砖等； 3. 金属板类防腐：材料主要是镍基合金板和钛板； 4. 复合材料类防腐：适合于脱硫湿烟囱防腐的主要 复合材料是FRP材料。
国泰纸业（唐山曹妃甸）有限公司 自备动力车间一期工程
烟囱防腐技术探讨
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目录

烟囱防腐的必要性 脱硫湿烟气的特点和腐蚀性 湿烟囱的工作环境 湿烟囱的防腐方案应用情况 对烟囱的防腐处理建议
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Baidu Nhomakorabea囱防腐的必要性
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湿法脱硫烟气的特点

湿法脱硫工艺对SO2脱除率很高，但对造成湿烟气腐 蚀 的主要成分SO3，脱除效率很低。燃煤中约有 0.5~2%的硫 在燃烧过程中转化为SO 3，在湿法脱硫 中，大约有20%的 SO 3被脱出，其余SO 3以气溶胶 形式被烟气带出，形成的冷 凝酸液对烟囱的腐蚀严重。 因此，烟气脱硫后，对烟囱的 腐蚀隐患并未消除，相 反，脱硫后的烟气环境(低温、高湿 等 )使腐蚀状况进 一步加剧。
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湿法脱硫烟气的特点


“国际工业烟囱协会（CICIND）”的设计标准要求， 燃煤电厂脱硫后 由于烟气湿度通常较大，温度很低， 且烟气中单位体积的稀释硫酸含量 相应增加。因而， 处于脱硫系统下游的烟囱，其烟气通常被视为“高” 化学腐蚀等级，即强腐蚀性烟气等级，因而烟囱应 按强腐蚀性烟气来考 虑烟囱结构的安全性设计。 美国电力研究院（EPRI）《湿烟囱设计导则》所提 供的调查、研究结 论，湿法烟气脱硫不加GGH系统 烟气的腐蚀性为强腐蚀等级，必须给 予足够的重视。
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湿法脱硫烟气的特点

由于国内脱硫烟囱防腐历史较短，专项的腐 蚀调查研 究资料很少，经验也不多，国内烟 囱设计规范GB50051- 2002是基于未脱硫的 干烟气划分的腐蚀等级，对烟囱防腐 蚀的处 理方法就是依据干烟气的腐蚀性等级，而对 脱硫处 理后的湿烟囱防腐设计尚无明确说明。 因此，脱硫后烟气 对烟囱结构的腐蚀性分析， 主要借鉴国外的资料和做法。
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FRP优异的耐腐蚀性能
材料 硫酸 100º C 浓度：30% 100º C 浓度：30% 盐酸 80º C 浓度：15% 80º C 浓度：15% 盐酸盐 100º C 任何浓度 65 º C 5% low pH
FRP C-276 镍 基合金
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湿烟囱的工作环境



烟气湿度大，冷凝酸液对结构材料的腐蚀性强； 温度交变：湿法脱硫装置（WFGD）投运时，湿烟气温在为 50~80℃左 右，在WFGD停运时，烟囱排放原烟气，一般在 120℃~180℃之间。这 种烟气的干湿交替以及温度交变运行对烟 囱防腐材料的影响非常大； 正压运行：脱硫系统设置GGH时，由于烟气温度较高，其重力 密度低 于空气重力密度，很容易实现筒内负压；当系统不设置 GGH或GGH事 故时其烟气重力密度大于空气重力密度，排烟筒 内是正压运行。烟气中 的腐蚀介质分子在烟气正压运行时扩散 渗透能力会增强，会对烟囱的腐 蚀加剧； 高速烟气磨损腐蚀：烟气在烟囱中的流速一般为十几米每秒， 甚至到 30m/s，高速流动的烟气及其携带的颗粒物对排烟筒材料 的影响造成了 磨损腐蚀。
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金属复合钛板防腐性能

钛是一种很耐腐蚀的材料，这是由于钛的表 面容易生 成稳定的钝化膜，钝化膜是由几纳 米到几十纳米厚的极薄 的氧化钛构成，在许 多环境中是很稳定的，并且一旦局部 破坏还 具有瞬间再修补的特性。因此，钛在酸性、碱 性、 中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很 好的稳定性，比现有的不锈钢和其它有色金属 的耐腐蚀性都好。
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贴衬砖类防腐方案

泡沫玻璃砖是一种以玻璃碎料或石英砂为主要原料， 掺入适量发泡剂，通过高温隧道窑炉加热焙烧和退火 冷 却加工处理后制得，具有均匀的独立密闭气隙结构 的新 型无机绝热材料。 泡沫玻璃砖这种多孔结构不 但能抗酸、耐碱，而且 对气体和凝结水是不能渗透的， 同时它具有容重低、强 度高、导热系数小、不吸水、 不透气、不燃烧、不变形 等特点，并且可锯割、可粘 接。其性能稳定、使用寿命 长，综合成本低，工程效 益高。
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金属复合钛板防腐方案
钛板腐蚀穿孔现象
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复合材料类防腐方案 FRP


（Fiberglass Reinforced Plastics）即玻璃纤维增 强塑料，俗称玻璃钢。通常是由高强度的玻璃纤维增 强纤 维和树脂复合而成的兼具结构性和功能性的新型 复合材料， 玻璃纤维提供FRP的强度和刚性，树脂提 供FRP的耐化学 性和韧性。 FRP材料具有质量轻、强度高、耐化学腐蚀、绝缘隔 热、耐瞬时高温烧蚀、强度和形状可设计性强等优点。 成 型后的玻璃钢结构层抗拉强度与普通钢材相当，但 其容重 仅为钢材的1/4~1/51/5。应用FRP排烟筒可以 取消保温层，特 别适合燃煤电厂脱硫不加GGH的湿 烟囱运行条件。
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贴衬砖类防腐方案

进口宾高德玻璃砖具有良好的防腐性能，在国 外电 厂烟囱防腐中已有优良业绩，使用寿命 较长，单位质量 轻且安装方便，对烟囱结构 的附加荷载很小，便于对已建烟囱的防腐改造， 但价格偏高，施工周期较长，目前 在国内应 用业绩很少，且投运时间比较短， 其防腐可 靠性尚难定论。
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复合材料类防腐方案 FRP

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贴衬砖类防腐方案

目前，国产泡沫玻璃砖和粘结胶还没有相应的 防腐 蚀要求的标准，并且国产泡沫玻璃砖的 各个生产厂家产 品质量参差不齐，密度变化 比较大，施工周期长，衬里 砖有可能开裂、 脱落，但价格相对较便宜，目前国内已 有一 些应用案例。
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涂料类防腐方案
烟囱腐蚀酸液渗出现象
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涂料类防腐方案

聚脲涂料主要用于防水工程以及化工储罐和管 道的防腐，在电 厂脱硫湿烟囱较恶劣的环境中不可靠。
烟囱内壁聚脲涂料脱落现象
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涂料类防腐方案

固斯特涂料是一种聚合物及硅酸盐基础上的强 耐 酸性矿物类特殊砂浆。 浙江嘉兴、镇海电 厂有两个烟囱应用了该涂料。镇 海电厂烟囱 防腐完成后运行半个月就出现了问题，最 后 专门做了一个湿烟囱。由于镇海电厂出问题， 嘉兴 电厂烟囱施工完成后没有通湿烟气，通 入干烟气运行 一段时间，发现折角处有脱落 现象。故已经进行加装 GGH。
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涂料类防腐方案

烟囱飞出的防腐碎片
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涂料类防腐方案

经过调研发现，中国五大电力集团公司下属一 些电 厂及其它企业自备电厂的单筒烟囱使用 OM涂料防腐，并且有的已经出 现问题：三门 峡电厂烟道与烟囱接口处出现泄漏； 湖南株 洲电厂相继发现烟囱积灰平台下部内壁多处 渗水，从烟囱下部往上看，发现烟囱外壁上布 满渗 水痕迹；江苏徐塘电厂发现在烟囱积灰 平台四周有 酸水渗出，如下图所示。
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金属复合钛板防腐性能
钛的表面容易生 成稳定的钝化膜 钝化膜由几纳米 到几十纳米厚的 极薄的氧化钛构 成。
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合金钛板安装施工
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金属复合钛板防腐方案


致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，钛/钢复合板 的焊缝施工难度大，施工质量难以控制导致的缝隙腐 蚀和氢脆。同时钛中杂质的存 在，显著影响钛的物理、 化学性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙 杂质，它们 可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的各种性能。 福建漳州后石电厂采用了帖衬钛板的方案，在检修时 拍摄的照片显示进口段出现了鸡蛋大小的多个穿孔 。

石灰石—石膏湿法脱硫（WFGD）是当今世界 各国应 用最多和最成熟的工艺。国内火力发 电厂燃煤机组安装的 烟气脱硫装置（FGD） 中，85%以上使用的是石灰石—石 膏湿法脱 硫（WFGD）工艺。 目前，对于烟气脱硫装 置的设计施工和运行经验已日臻 完善，但对 脱硫机组烟气排放的关键设备——烟囱的防腐， 却没有引起足够的关注。