摘要：烟囱是发电厂中的重要结构，烟囱内筒的防腐是烟囱设计的关键一环。防腐方案的选择直接影响烟囱造价和施工方便性，对后续电厂的维护也至关重要。本文以某海边电厂实例分析了不同烟囱内筒防腐方案的差别，并给出选用建议。
关键词：发电厂 烟囱内筒 防腐方案
烟囱是电厂的标志性建筑，是功能性较强的重要建筑物，如一支顶天的立柱置于各建（构）筑群中心。如果烟囱受损轻则造成机组停机维修，其直接的损失将是巨大的，特别是大型机组，可能比烟囱本身造价还高；重则危及电厂的安全运行，其后果不堪设想。所以烟囱设计应遵循“安全可靠、可维护、经济、方便施工”的原则[1]。烟囱内筒防腐方案的选择是烟囱设计成败的关键。
1、烟囱内筒的腐蚀机理
烟囱内筒的腐蚀介质是烟气，其腐蚀性要远远高于海边大气，当采用钢内筒时，常规的钢构件防腐做法是无法抵御烟气腐蚀的，因此要采取专门的防腐措施。烟气对钢内筒的腐蚀主要是化学腐蚀和电化学腐蚀，其腐蚀机理如下：
化学腐蚀：烟气中的腐蚀性介质（SO2、SO3、HF、HCl、O2）在一定的温度和湿度下与金属材料发生化学反应，生成可溶性盐类化合物，使金属表面逐渐被腐蚀，这主要发生在烟囱内防腐涂料受烟气冲刷或应力变化而脱落时。其主要反应式：
Fe+SO32-+2H+→FeSO3+H2
Fe+SO2+ O2→FeSO4
Fe+2Cl-+2H+→FeCl2+H2
电化学腐蚀：烟气中的残余电解质及水在钢烟囱表面，尤其在焊接处，由于热处理不当等原因，使得碳与铬化合形成碳的铬化物，导致电极电位显著降低，当受到腐蚀介质作用时，在金属表面形成原电池，使设备逐渐被腐蚀。电化学方程如下：
Fe→Fe2+2e
Fe2++8FeO+8OH-+2e→3Fe3O4+4H2O
发电厂出于环保的要求，通常都会采用脱硫工艺，处理后的烟气中SO2的含量大大减少，但对烟气中造成腐蚀的主要成分SO3脱除效率并不高。脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等，在饱和烟气中，它们是腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型物质。
一般来说，发电厂的脱硫系统有不设置GGH（烟气-烟气换热器）和设置GGH两个方案。
当不设置GGH时，烟气进入烟囱的温度只有50℃左右，湿度很大并处于饱和状态，烟囱运行时由于脱硫后烟气的含水量增大，温度低于酸露点温度，烟气在筒内上升过程中，在烟囱内壁极易出现结露，结露后形成具有强腐蚀性水液，对烟囱内壁产生腐蚀，这些水液主要依附于烟囱内侧壁流下，对筒壁有流淌和冲刷作用（称为湿烟囱）；同时，烟气密度增加，烟囱自拔力减弱，烟囱内的烟气压力升高，脱硫后的烟气中含低温、高湿、稀酸型的复杂环境使腐蚀状况进一步加剧，相比设置GGH的方案，烟气对烟囱的腐蚀性更高[2]。
即使脱硫系统设置GGH，烟气温度升高到80℃左右，腐蚀环境得到了改善，但由于烟气温度仍然低于烟气的酸露点温度，还是会出现烟囱内壁结露的现象，即内壁仍然会有酸液形。
因此，无论是否设置GGH，烟囱内壁都需要进行防腐。
2、烟囱内筒的防腐方法
本工程考虑的烟囱钢内筒的防腐有如下两个方案。方案一是采用防腐内衬的方法，常用的内衬材料有：钛合金板内衬、泡沫玻璃砖内衬、高性能耐热耐酸涂料、高性能防腐胶泥整体衬砌FRP板材内衬。方案二是直接采用耐化学腐蚀性能较好的玻璃钢内筒。
3、工程实例
这些年来，大型火力发电厂大多采用多管式烟囱分组成，装机容量在600MW的新机组，大多数采用多管式钢内管烟囱[3]。本工程为2台660MW的燃煤机组，釆用2个排烟筒的多管式钢内管烟囱，排烟筒有悬挂式和自立式。以下各内筒防腐方案均按悬挂式作为比较基准。
表1 烟囱内筒防腐方案比较
对于此工程来说，上述四个方案，方案二、三、四的防腐性能均优于方案一；方案二、四业绩偏少，施工工艺要求高，方案三（内衬钛合金板）防腐性能优秀，使用多，但投资略高。
4、结论
烟囱内筒的腐蚀介质为含硫烟气，钛板内衬的防腐方案性能可靠，防腐效果突出，施工简便，在钢价处于低位的时机，其造价和其它防腐内衬的方案已经差别不大，因此，本工程建议采用钛板内衬的方案。
参考文献：
[1]GB50051-2013 烟囱设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.
[2]解宝安.不设的湿法脱硫烟囱内筒防腐设计观点[J].西北电力设计院
[3]卢思杨.脱硫烟囱结构选型及防腐材料的选择[J].江西电力职业技术学院学报，2004，17（4）：1-3.
论文作者:冯颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：烟囱论文; 烟气论文; 方案论文; 内衬论文; 内壁论文; 发电厂论文; 温度论文; 《基层建设》2018年第34期论文;