火力发电厂烟囱内壁耐腐蚀材料选择研究
时间：2020-03-31 05:14:57 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要： 本文研究了电厂烟囱的运行工况、烟气特点，分析了电厂烟囱腐蚀的机理。本文根据不同材料的优缺点进行电厂烟囱内筒材料的选择，本文综合分析了玻璃钢的特点，认为玻璃钢烟囱是火力发电厂烟囱内壁耐腐蚀材料的较佳选择。
Abstract： This paper studies the operating conditions and flue gas characteristics of the power plant chimney， and analyzes the chimney corrosion mechanism. The chimney tube materials should be chosen based on the advantages and disadvantages of different materials. This paper analyzes the characteristics of FRP and thinks that FRP is the better choice of the corrosion-resistant materials for the inner wall of chimney in thermal power plant.
关键词： 湿法脱硫；烟囱防腐；玻璃钢
Key words： wet desulphurization；chimney corrosion-resistant；FRP
中图分类号：TM621.7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）30-0095-02
0 引言
烟气对烟囱的液态腐蚀是烟囱遭腐蚀的主要原因。本文首先探讨烟囱的腐蚀机理，进而研究电厂烟囱内筒型式的选择，本文认为玻璃钢烟囱是火力发电厂烟囱内壁耐腐蚀材料的较佳选择。
1 电厂烟囱腐蚀的机理
电厂多采用湿法脱硫工艺。
电厂烟囱主要有以下几种运行情况：①排放未经脱硫的烟气。因为温度高（110℃左右），烟囱内壁干燥，烟气对烟囱内壁产生轻微的腐蚀。②在经过湿法处理后，除去烟气中所含的硫成分，此种情况下，烟气的温度一般控制在80℃左右，这时就会出现结露现象。液态介质腐蚀比较严重，部分烟气通过烟囱内衬缝隙到达内壁内部结露而产生腐蚀。在燃煤电厂烟气中的SOx、NOx具有腐蚀性，湿法脱硫后烟气中10%的SOx残留，并有HCl和水等成分，湿烟气在电厂烟囱内壁凝结形成酸液腐蚀。所以电厂烟囱内壁腐蚀环境恶劣。
2 电厂烟囱内筒型式的选择
对于湿法脱硫的电厂，烟囱内筒防腐问题比较严重。进行内筒型式的选择时，需要考虑电厂烟囱内筒的耐腐蚀性能，另外需要考虑电厂烟囱内筒使用寿命，以及电厂烟囱内筒检修便利等。除此之外，还需要考虑电厂烟囱内筒经济性。
我国经常采用的电厂烟囱内筒方案有：①钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖；②复合钛板；③钢内筒内侧衬防腐玻化砖。上述电厂烟囱内筒的方案均存在一些缺点：钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖效果较好，但是电厂烟囱内筒施工难度大，钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖施工质量控制要求很高，钢内筒内侧衬Henkel防腐玻璃砖材料主要靠进口，施工周期长；钢内筒内侧衬防腐玻化砖是国产材料，但钢内筒内侧衬防腐玻化砖对于电厂烟囱防腐效果不好；复合钛板造价高昂，复合钛板内筒存在薄弱环节，复合钛板焊接接头、复合钛板膨胀节等处防护能力弱，容易成为电厂烟囱腐蚀的发生点。
而玻璃钢烟囱内筒，具有高效、经济、施工简单的优点，成为电厂烟囱内筒的较佳选择。
3 玻璃钢材料做为电厂烟囱内筒的适用性
玻璃钢由耐高温树脂和纤维制成，所以玻璃钢耐腐蚀性较强。玻璃钢化学惰性强，具有较好的耐化学腐蚀能力，另外玻璃钢还有轻质、使用寿命长、强度高、热率导低的优点。但是从机械性能看，玻璃钢耐高温能力不强，所以使用玻璃钢作为电厂烟囱内筒时，需要控制烟气温度，主要应用于低温烟囱，采用玻璃钢作为烟囱内筒材料非常适合。
玻璃钢应用于工业企业洗涤塔、烟道、烟囱的时间比较长，已经有了较多的使用经验，所以玻璃钢用做火电厂烟囱内筒在技术上是可行性的。玻璃钢作为一种在力学性能上的各向异性材料，经过我国科技人员近50年的不断研究，对玻璃钢力学性能已基本掌握。虽然玻璃钢有刚度不足的弱点，但是应用时可以在玻璃钢刚度不足的部位设计出加强筋、中空结构提高玻璃钢整体刚度。我国有着较高的玻璃钢制造技术，40年前我国冶建总院的技术人员就制造成玻璃钢烟囱，并安全使用11年而未见损坏。玻璃钢沿纤维方向上的抗拉强度可达300MPa以上，玻璃钢的抗压强度一般在80MPa以上，玻璃钢烟囱的自支撑高度可达40m左右。玻璃钢烟囱内筒的特殊优点是内壁摩擦力极小，绝热性能好。玻璃钢烟囱内筒有利于高含水烟气的流动、排放，节省保温费用。
4 电厂玻璃钢烟囱内筒的施工
4.1 生产工艺的选择 电厂玻璃钢烟囱内筒直管段通常采用缠绕工艺制作。电厂玻璃钢烟囱及使用的弯头、法兰及内筒现场的联接采用手糊工艺。根据电厂玻璃钢烟囱内筒直径的大小，可现场制作或在电厂内制作电厂玻璃钢烟囱内筒。电厂玻璃钢烟囱内筒成型所需的环境条件为环境温度不低于10℃～35℃，另外电厂玻璃钢烟囱内筒制作时要求湿度不大于75%。因为湿度过大，电厂玻璃钢烟囱内筒固化过程中会吸收水分，影响电厂玻璃钢烟囱内筒的质量。过低的温度会使电厂玻璃钢烟囱内筒固化不充分，电厂玻璃钢烟囱内筒无法达到要求的强度。同时，电厂玻璃钢烟囱内筒固化是一个放热过程，如果制造时温度过高，电厂玻璃钢烟囱内筒会因放热炸裂。所以电厂玻璃钢烟囱内筒生产过程中需要较好的温度、湿度条件。缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒目前有立式和卧式两种工艺。立式和卧式两种工艺各有优缺点。立式缠绕工艺缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒组装快，脱模方便。但是生产时有较多的单向布用于增强制品的轴向强度，卧式工艺缠绕电厂玻璃钢烟囱内筒比较容易操作。
4.2 烟囱之间的联接 电厂玻璃钢烟囱内筒与钢制脱硫塔通常采用法兰联接，电厂玻璃钢烟囱内筒与混凝土脱硫塔之间采用承插对接。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间可采用法兰联接，另外电厂玻璃钢烟囱内筒本体间可以用手糊对接及锥度承插联接。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间采用法兰联接，安装方便，减少了高空手糊工作强度，但电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间用法兰连接，增加了电厂烟囱施工过程中的吊装次数。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间锥度承插联接，优点是烟囱接口内外部不需再进行手糊工作，施工时比较方便，但电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间锥度承插联接对烟囱支撑的固定及导向支撑要求较高。电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间手糊对接施工简单，接头强度好，电厂玻璃钢烟囱内筒本体之间手糊对接缺点是，内部较难操作，需要搭设专门的施工平台。
4.3 烟囱之间的固定支撑与导向支撑 这两支撑的设计，主要目的在于防止烟囱的环向及轴向产生不合理的位置移动，如果出现较大幅度的位置移动，就会影响烟气的实际排放效果。
5 电厂玻璃钢烟囱内筒的质量控制
5.1 电厂玻璃钢烟囱内筒质量控制要求 目前国内无专门针对电厂玻璃钢烟囱内筒质量要求的国家及行业标准，电厂玻璃钢烟囱内筒的制作及检验，可参照其它玻璃钢或储罐的标准。
5.2 电厂玻璃钢烟囱内筒内衬层质量要求 电厂玻璃钢烟囱内筒的内衬质量十分重要，电厂玻璃钢烟囱内筒内表面应质地细腻、平滑，色泽鲜丽，没有硬伤，电厂玻璃钢烟囱内筒裂纹深度不得大于2mm。
5.3 结构层质量要求 对于结构层的质量控制，必须严格按照相关技术要求，提高层间之间的胶接密度，防止出现缝隙，不要出现颗粒超出规定范围的夹杂物。
6 结束语
对于湿法脱硫的电厂烟囱，采用玻璃钢内筒具有造价相对较低、防腐性能优异、耐久性好的优点，随国内工程实践的逐步开展，玻璃钢烟囱在设计、制作等方面的问题将逐步得到解决，这一新型的烟囱型式存在巨大的发展空间。
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