煙囪腐蝕等級(jí)判定的修訂建議

趙英菊，許 俊

(1.湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410000;2.中鋁長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410011)

近年來，隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高和大眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)新建的火力發(fā)電廠工程都要求進(jìn)行煙氣脫硫處理?，F(xiàn)行的脫硫方法應(yīng)用最為廣泛的是石灰石/石膏濕法脫硫。由于采用該濕法脫硫后，煙氣溫度較低(40℃～80℃)而濕度較大，煙氣對(duì)煙囪的腐蝕將會(huì)加大，而腐蝕等級(jí)對(duì)煙囪的設(shè)計(jì)和選型有著至關(guān)重要的影響，但現(xiàn)行規(guī)范對(duì)此卻無(wú)明確規(guī)定。

1 現(xiàn)行規(guī)范對(duì)腐蝕等級(jí)的規(guī)定

1.1 《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50051－2002)的規(guī)定

煙囪內(nèi)的煙氣溫度低于150℃，且燃煤的含硫量大于0.75%時(shí)，煙囪的防腐設(shè)計(jì)應(yīng)符合該章(10 煙囪的防腐蝕)的有關(guān)規(guī)定。

煙氣對(duì)煙囪和煙道結(jié)構(gòu)腐蝕等級(jí)分類如下。

(1)當(dāng)燃煤含硫量為0.75%～1.5% 時(shí)，煙氣屬弱腐蝕性;

(2)當(dāng)燃煤含硫量為大于1.5%但小于或等于2.5%時(shí)，煙氣屬于中等腐蝕性;

(3)當(dāng)燃煤含硫量大于2.5%時(shí)，煙氣屬?gòu)?qiáng)腐蝕性。

1.2 《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》(DL 5022－93)的規(guī)定

下列情況的煙氣為腐蝕性煙氣:燃煤含硫量較高，腐蝕性指數(shù)kc＞0.5～1.0，kc值由工藝部門提供，其值為

式中 Sy、Ay分別為燃煤中硫和灰含量的百分比;∑RxO為燃煤灰分中堿性氧化物總含量的百分比。

煙氣對(duì)煙囪結(jié)構(gòu)腐蝕性強(qiáng)弱分類見表1。

表1 腐蝕性煙氣分級(jí)表

續(xù)表

1.3 《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50051－2008)的規(guī)定

腐蝕性介質(zhì)按其存在形態(tài)可分為氣態(tài)介質(zhì)、液態(tài)介質(zhì)和固態(tài)介質(zhì);各種介質(zhì)按其性質(zhì)、含量和環(huán)境條件劃分類別。常溫下，氣態(tài)介質(zhì)、液態(tài)介質(zhì)對(duì)建筑材料的腐蝕性等級(jí)應(yīng)按照表2、表3 確定。

表2 氣態(tài)介質(zhì)對(duì)建筑材料的腐蝕性等級(jí)

2 煙囪的實(shí)際腐蝕情況

2.1 干煙囪

表3 液態(tài)介質(zhì)對(duì)建筑材料的腐蝕性等級(jí)

當(dāng)機(jī)組未設(shè)置濕法脫硫裝置時(shí)，煙囪中的煙氣即為鍋爐的排煙，其濕度較低(5%左右)且溫度較高，習(xí)慣上稱為干煙囪。其為我國(guó)傳統(tǒng)的火電機(jī)組煙囪，最常見的形式是“鋼筋混凝土+磚內(nèi)襯”形式。

文獻(xiàn)［8］中記載，1991－1998年，西北電力設(shè)計(jì)院會(huì)同有關(guān)單位對(duì)10個(gè)電廠的16 座煙囪進(jìn)行了調(diào)查，這些煙囪主要為干式磚煙囪和單筒式混凝土煙囪。調(diào)查結(jié)論如下:

(1)煙氣溫度低于150℃，不論是磚煙囪還是鋼筋混凝土煙囪，或多或少都有腐蝕現(xiàn)象，并且明顯地感受到腐蝕與燃煤的含硫量密切關(guān)系;

(2)水泥砂漿和水泥石灰砂漿的耐酸性很差，和煙氣直接接觸都會(huì)產(chǎn)生腐蝕，其嚴(yán)重程度視煙囪運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短和燃煤含硫量大小而定。如果燃煤含硫量不超過1%，腐蝕輕微。含硫量超過2%，則腐蝕嚴(yán)重;

(3)當(dāng)采用磚砌內(nèi)襯時(shí)，鋼筋混凝土筒壁內(nèi)側(cè)都有腐蝕。筒壁腐蝕厚度從1～50 mm 不等，如果燃煤含硫量為3%，其筒壁混凝土的腐蝕速度大約是每年1 mm，并且筒壁的腐蝕區(qū)和非腐蝕區(qū)，界面十分明顯;

(4)這次調(diào)查中有一座濕煙囪，煙氣溫度僅為50℃，投入運(yùn)行后不到一年，筒身混凝土猶如浸泡在水中。

2.2 半濕煙囪、濕煙囪

當(dāng)機(jī)組設(shè)有濕法脫硫裝置且有煙氣加熱裝置時(shí)，煙氣濕度有所增加(10%左右)，煙氣溫度在80℃左右，這類煙囪稱為半濕煙囪;當(dāng)機(jī)組設(shè)有濕法脫硫裝置，且沒有煙氣加熱裝置時(shí)，煙氣濕度很大(完全飽和)，煙氣溫度在50℃左右，這類煙囪習(xí)慣上稱為濕煙囪。2009年，電力規(guī)劃總院對(duì)226個(gè)電廠的煙囪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)較多的煙囪防腐出現(xiàn)了問題，但基本為濕煙囪。對(duì)脫硫系統(tǒng)有煙氣加熱的半濕煙囪，運(yùn)行情況還比較理想。

2.3 實(shí)際腐蝕情況的結(jié)論

傳統(tǒng)的干煙囪的腐蝕情況與煙囪規(guī)范符合的較好，煙囪的煙氣腐蝕程度基本上與燃煤含硫量有關(guān)。但是濕煙囪和半濕煙囪的腐蝕性已與燃煤含硫量關(guān)系不大。根據(jù)文獻(xiàn)［2］，加裝脫硫裝置后，大約90%～95%的SO2從煙氣中脫除，引入了大量的水分，并將溫度降至50℃±5℃。當(dāng)不加裝GGH 裝置時(shí)，大量結(jié)露的煙囪，其腐蝕程度達(dá)到甚至超過了干煙囪的強(qiáng)腐蝕;當(dāng)加裝GGH，提高了煙氣溫度后，煙氣在煙囪中結(jié)露現(xiàn)象大為減少，煙囪的腐蝕性不強(qiáng)。所以，無(wú)論是《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》還是《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》關(guān)于煙囪腐蝕性等級(jí)的判定，已經(jīng)不符合當(dāng)前廣泛應(yīng)用的濕煙囪的腐蝕性判定要求，而煙囪的腐蝕性等級(jí)的判定對(duì)煙囪的安全性和經(jīng)濟(jì)性又有著至關(guān)重要的意義。

3 對(duì)規(guī)范關(guān)于煙囪腐蝕性等級(jí)的修訂建議

從三本規(guī)范對(duì)比來看，《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》、《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》對(duì)煙氣腐蝕的等級(jí)規(guī)定已不適應(yīng)當(dāng)前的濕煙囪的腐蝕性判定要求，而根據(jù)《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《防腐規(guī)范》)判定準(zhǔn)則來看，對(duì)干、濕煙囪的腐蝕性等級(jí)判定較為準(zhǔn)確。以煙囪入口的尾氣成分來判定它對(duì)各種不同建筑材料的腐蝕更趨合理。

3.1 國(guó)際工業(yè)煙囪協(xié)會(huì)(CICIN)對(duì)煙氣腐蝕的說明

從現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研情況和按照《防腐規(guī)范》上根據(jù)成分判定，濕煙囪一般應(yīng)為強(qiáng)腐蝕性。另根據(jù)文獻(xiàn)［1］中記載，國(guó)際工業(yè)煙囪協(xié)會(huì)(CICIN)在其發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)煙氣腐蝕作了如下說明。

(1)煙氣腐蝕中氯化物及氟化物的存在將提高腐蝕程度，在20℃和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氟化氫、氯元素和氯化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0.025%、0.1%和0.1%時(shí)，腐蝕等級(jí)(化學(xué)荷載)為高級(jí);

(2)處于煙氣脫硫系統(tǒng)下游的濃縮或飽和煙氣條件通常被視為高腐蝕等級(jí);

(3)含有硫氧化物的煙氣腐蝕等級(jí)按S02的含量值確定，凝結(jié)過程為S02離子與水蒸氣結(jié)合成為硫酸，對(duì)煙囪造成腐蝕;

(4)亞硫酸的露點(diǎn)溫度取決于煙氣中S02的濃度，一般約為65℃，稍高于它的露點(diǎn)。在同樣的溫度下，還會(huì)有鹽酸、硝酸等酸液;

(5)盡管在煙氣脫硫過程中已除去大部分的氧化硫，但在凈化裝置下游，隨著氧化硫含量的減少，煙氣的濕度增大，溫度降低。當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，氧化硫形成酸液。此外，凈化后的煙氣中還含有氯化物;

(6)煙氣中的氯離子遇到水蒸汽形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，當(dāng)?shù)陀诼人崧饵c(diǎn)溫度時(shí)，即使是很少的氯化物也會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕。

3.2 對(duì)修訂現(xiàn)行規(guī)范的建議

依據(jù)以上結(jié)論、煙囪的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)習(xí)慣，建議對(duì)現(xiàn)行規(guī)范按照如下要點(diǎn)進(jìn)行修訂。煙囪的腐蝕性等級(jí)判定如下:

(1)沒有采用濕法脫硫，按照如下方法判定腐蝕性等級(jí)。

①當(dāng)燃煤含硫量為0.75%～1.5%時(shí)，煙氣屬弱腐蝕性。

②當(dāng)燃煤含硫量為大于1.5%但小于或等于2.5%時(shí)，煙氣屬于中等腐蝕性。

③當(dāng)燃煤含硫量大于2.5%時(shí)，煙氣屬?gòu)?qiáng)腐蝕性。

(2)采用濕法脫硫，按照如下方法判定腐蝕性等級(jí)。

①煙氣入口溫度高于80℃時(shí)，一般可判定為中等腐蝕。

②煙氣入口溫度低于80℃時(shí)，應(yīng)判定為強(qiáng)腐蝕。

［1］楊杰.濕法煙氣脫硫煙囪防腐技術(shù)探討［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2005，21(3):9

［2］崔永忠，廖永進(jìn).火電廠脫硫系統(tǒng)及煙囪腐蝕性分析［J］.廣西電力，2010，33(3):47－49

［3］李文艷，王冀星，車建煒.濕法脫硫煙氣濕排問題分析［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27(14):36－39

［4］胡彩云.論煙氣脫硫工程省卻GGH 的可行性［J］.湖南有色金屬，2006，22(2):44－47

［5］DL 5022－93 火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定［S］

［6］GB 50051－2002 煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［7］GB 50046－2008 工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［8］牛春良.煙囪工程手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2004:307－308