燃煤发电厂旧烟囱脱硫改造的技术

       目前，全国电力装机容量为6.22亿千瓦，电力工业占全国二氧化硫排放总量的一半左右。现有燃煤电厂开工建设烟气脱硫项目，对实现“十一五”全国二氧化硫排放总量削减10%的约束性目标将起决定性作用。根据发展改革委、环保总局《现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一五”规划》，“十一五”期间，现有燃煤电厂需安装烟气脱硫设施1.37亿千瓦。加上淘汰落后、燃用低硫煤、节能降耗等措施，到2010年，现有燃煤电厂二氧化硫排放总量将比2005年下降61.4%。

　　为减少二氧化硫排放，国家发展和改革委员会3月29日公布了今年现有燃煤电厂需开工建设烟气脱硫项目名单，总装机容量为3747.4万千瓦。15家发电集团、发电公司和26个独立经营发电厂（共计78个电厂）榜上有名。国家电网公司184万千瓦燃煤机组需开工建设烟气脱硫项目，华能集团公司309.4万千瓦，大唐集团公司434万千瓦，华电集团公司96万千瓦，国电集团公司312万千瓦，中国电力投资集团公司303万千瓦。而且这些烟气脱硫项目的开工建设，还会直接影响这些企业将来新建、扩建项目的上报审批问题。

　　对此，华能、大唐国际、华电、国电等发电集团公司已经开始对所属旧机组烟囱进行脱硫防腐改造工作。有的公司将十多个不同年代投产的烟囱改造进行打捆招标，有的公司先拿出一个烟囱进行试点招标摸索经验。由于烟囱防腐材料的类别、性能和价格差异较大，旧烟囱的现存条件又各不相同。旧烟囱防腐改造牵扯的因数比新烟囱防腐设计复杂的多。参加投标的厂家很多，材料类别杂，报价相差很大（450-900元/每平米）。再加上旧烟囱防腐改造是由各公司生产运营或环保部门负责，发电厂在短时间内很难把防腐材料性价比和生产厂家了解清楚。所以发电企业想从众多的防腐厂商中选择合适的防腐防腐方案存在很大的困惑和困难。

　　这里，把国内近几年湿烟囱排烟筒防腐设计的经验结合到旧烟囱脱硫改造工程加以分析，提出燃煤发电厂旧烟囱脱硫改造的技术路线，期望对燃煤发电厂旧烟囱防腐设计有所参考。

一，旧烟囱防腐改造考虑的主要因素

　　老机组采用湿法脱硫改造后，若不加GGH，湿烟气排放到烟囱，会在排烟囱筒内壁结露形成强腐蚀，原烟囱排烟筒设计时若没有考虑湿烟囱防腐设计构造，一定要在加脱硫工艺的同时，对原烟囱进行防腐改造。旧烟囱改造的基本要求，是当湿烟囱内壁出现的冷凝酸液时，排烟筒内衬在设计使用年限内不应受腐蚀而丧失结构安全，更不能由于内衬腐蚀受损后，冷凝酸液渗出到钢筋砼外筒壁，危及烟囱结构承载能力。钢筋砼外筒壁受腐蚀时，直接影响的是结构安全问题，排烟筒内衬受腐蚀是长期耐久性问题。

　　研究旧烟囱防腐改造时主要考虑以下因素。

　　1，旧烟囱改造后服务年限

　　火力发电设备一般经济运行年限大约25年，设计使用年限一般35年。建筑结构设计使用年限50年。烟囱是发电机组运行的最后一个环节，由于目前环保标准的提高，烟囱逐渐被视为火力发电系统中的一个设备来对待。旧机组脱硫改造带来烟囱防腐改造问题。首先应明确改造后的机组还可能运行多少年，以此来决定烟囱防腐的标准和防腐设计寿命。预计还要运行30年的烟囱与可能运行10年的烟囱，排烟筒内衬防腐改造显然应区别对待，更不能简单按新建发电机组湿烟囱防腐设计标准来处理。

　　2，原来烟囱结构形式

　　几年前我国非脱硫机组(包括脱硫后加GGH)配套烟囱一般还是单筒烟囱或套筒烟囱。原来的烟囱在设计时考虑了哪些防腐措施，哪些地方不能满足湿烟囱的要求？

　　单筒烟囱内壁有砖砌的或双滑后水泥砂浆沫面的。套筒烟囱的内筒有砖砌体的和钢的。在防腐改造前一定要查清础原烟囱内衬的结构形式。一般没有考虑湿烟囱的防腐要求，对于不同的内衬表面，选择适合的防腐材料。对于套筒烟囱，钢排烟筒内壁只要增加耐酸胶泥或涂料作为隔水层即可。

　　对于过去采用釉面耐酸砖砌的排烟筒，由于国内采购的耐酸砖吸水率在12-20%，远远不能解决湿烟囱防腐问题，则必须另增加隔水层和防腐层，或者拆除原内衬后，参考金竹山和湘潭电厂的经验重新由泡沫陶瓷砖砖筑。对于单筒烟囱不论内衬是砖砌或是双滑形成的砼表面都有必要采用2-3cm耐酸砂浆涂抹形成隔水隔气的防腐层。

　　3，排烟筒内壁清理

　　一般为砖砌体，砂浆抹面和钢内筒。旧烟囱改造首先要清理内筒表面的积灰和缺陷，砖砌内衬由于表面不平，还有一些砖存在破损，必须采用喷砂或高压喷水清除干净，然后填补缺陷。若采用涂料防腐不可用水冲洗方法来清理，因为水冲洗后，内衬表面一定要凉干才能进行喷涂，这样施工时间会很长。

　　4，适用的运行工况

　　目前，很多运行的脱硫机组，烟气设有旁路，烟囱排烟的工况比较复杂，排烟筒防腐设计困难较大。业主一般提出防腐涂层应适用于脱硫工况（湿烟气，45-50℃）和非脱硫工况（干烟气，145℃）交替运行的条件。应保证在烟囱长期运行的145℃工作温度环境下膨胀可逆并能够保持良好的弹性；且短时间应能够承受180℃高温（每次半小时，每年3次）。很多有机材料为主的涂料是很难满足这些要求的。如果在近期能实现脱硫机组不设旁路，烟囱的烟气不出现混合排放，排烟筒防腐设计会简单一些。

　　5，工期安排

　　200～300MW机组一般是二台炉共一个烟囱，通过电力调度的计划安排二台炉同时停运大修时，才能进行烟囱内衬防腐改造，一般只能在45天以内完成全部改造工程。所以应该考虑冬季严寒和夏季多雨对防腐工程施工的影响，必要时在施工过程中供暖或加挡雨蓬。

　　6，防腐改造费用

　　旧的210-240M高度钢筋砼单筒烟囱在80年代每座工程造价一般1200-1400万元。90年代1600～1800万元，2000年以后2200～2500万元。如果防腐改造费用超过原工程造价25～30%，则改造的可能性就不合适了。这时，应该从脱硫改造的系统设中寻求合理的方案。例如，华能山东辛店电厂考虑原来的旧烟囱不改造，为排放旁路高温烟气使用，另建一个玻璃钢内筒的烟囱为排放脱硫后湿烟气专用。丽港电厂一期在42m高的脱硫塔顶上，建造一个总高度120米的防腐钢烟囱专门排放湿烟气，原烟囱也不用防腐改造，只为旁路烟气服务。两个发电厂经核算认为这种方案经济效果还比较好。

　　7，现场施工条件

　　由于是生产改造，施工现场比较狭小。改造工程施工中，烟囱内部工程材料和机具的堆放、运输都会受到限制。如果在旧烟囱内加钢排筒时，应考虑钢内筒现场加工场地，烟囱内安装，焊接，吊装平台等实施条件。

　　8，防腐材料的性能和工程业绩

　　在烟囱防腐工程投标中往往会出现很多新型防腐材料，有的还是国外独资或合资的厂家。他们的防腐材料标准各持一家，性能及指标的试验方法和测试结果也不相同，提供的性能指标可比性很差。有些厂商提供的业绩主要反映国外工程，很难了解和核实。

　　其实，湿烟囱防腐的工程业绩，由于湿烟囱防腐这几年才开始，各个防腐公司都没有经实践考验的典型业绩。目前只能主要通过防腐材料的检测和评审来核实它的特点，所以我们建议不论国内外厂商推出的防腐材料，应该具有国内同行专家进行评审的意见。在国内有资质的、熟悉火力发电系统的测试研究单位，按统一的试验方法测实出的性能指标来进行评价。

二、旧烟囱防腐改造的几种适用方案

　　目前国内进入烟囱防腐改造工程的防腐材料大约有20多种，但基本可以分为粘贴块材，玻璃钢衬砌、耐酸胶泥和涂料四大类。它们的主要成份是有机树脂和无机材料的组合，有机材料为主的耐温较差，无机材料为主的耐腐和耐温性能好，但粘接能力差、而且易出现裂纹。它们的组份配比会严重影响防腐材料的性能和耐久性。在旧烟囱防腐改造中应综合考虑。

　　一般来说粘贴泡沫玻璃或泡沫陶瓷砖工程价在800--1000元/m²，在新建的湿烟囱中比较合适。改性耐酸胶泥(500元/m²左右)适宜在砖内筒表面涂抹或喷涂。涂料(400元/m²左右)需要在内衬表面平整干燥的条件下喷涂才能保证附着强度，否则喷涂后会起泡、起鼓，甚至大面积脱落，出现“脱裤子”现象。同时对涂料还应注意它的耐温性能。

　　关于防腐材料的耐久性，目前都是以快速试验结果推算出来，但推算方法还不健全，理论也不成熟，现在市场推出的材料都没有经过工程实践的证明。如果招标书对防腐材料耐久性提的很高，比如说25年以上，根据都不太充分，生产厂家应标也很牵强，基本没有可信度。所以建设旧烟囱改造工程中的防腐材料耐久性一般按15年考虑比较现实，过15年后，经检查测试，若有必要可以再涂抹或喷刷一次，这样做从技术经济和可操作性上都比较合适。

　　几类防腐材料适应的工程条件建议在下表中.可供参考。

三，旧烟囱防腐改造工程实例

　　华能阳逻电厂二期2×300M发电机组分别于1997年投运，2台炉共用1座烟囱。二期烟囱建于1995年，至今已安全运行11年。二期烟囱全高210米，筒壁内直径：+0.00米标高处为20.3米； 210米标高处为7.34米。筒身为钢筋混凝土结构，筒体内侧每隔15米设置钢筋混凝土牛腿一道。烟囱内衬从4.15米至全高采用轻级耐酸陶砖，耐酸胶泥砌筑并勾缝，隔热层采用憎水性水玻璃珍珠岩板，钢筋混凝土筒身内壁涂刷ZNC防腐涂料二道。

　　二期机组烟气脱硫为石灰石-石膏湿法工艺，采用两炉一塔的配置形式，无烟气加热装置(GGH)的方案，脱硫后的烟气进入烟囱排放，烟气温度约45-50℃，烟气腐蚀等级为强腐蚀性，烟气腐蚀的类型包括硫酸、氯酸、盐酸、硝酸、氯化氢等。当脱硫系统停运时，旁路挡板开启，锅炉排出的高温烟气直接进入防腐改造后的烟囱排放，烟囱长期运行温度为145℃，最高温度达180-200℃。

　　该烟囱防腐改造工程在2007年3月的招标文件中，在技术条件方面重点强调了以下问题。基本抓住了关键，要求比较明确合理。可供类似工程参考。

　　1，该工程要求对二期烟囱内筒采用喷涂高性能防水抗渗型耐热防腐涂料制成多层防腐系统。防腐涂料要求与清洁处理后烟囱砖内筒有良好的粘结和覆盖作用，防腐涂料层应完全适用于脱硫工况（湿烟气，45-50℃）和非脱硫工况（干烟气，145℃）交替运行的条件，防腐涂料层要具有高抗酸性、耐温性并长期保持密实不开裂。防腐层应保证在烟囱长期运行的145℃工作温度环境下膨胀可逆并能够保持良好的弹性；且短时间应能够承受180℃高温（每次半小时，每年3次）。能够适应湿干交替、高低温变化；产品固化后具有一定的韧性和强度并保持优异的伸展性,在较宽的范围内长期保持稳定，确保防腐系统正常使用寿命。

　　2，烟囱内衬防腐施工工期不超过38天。

　　3，现场材料验收主要对材料外观及质量进行检验，主要包括：筒装材料密封性以及相关技术指标、出厂报告、批量国家级检测报告等。进口材料需出示产地证明和报关材料。

　　4，防腐寿命要求不低于15年。

　　5，施工工程范围

　　烟囱砖内筒的表面清理(原则上不采用水冲洗)、破损砖表面修补、砖缝清理与重新勾缝、整体平整度的打磨工作、底层粘结剂涂刷、防腐涂料涂刷、防冲刷层喷涂、牛腿处特殊防腐及疏水设施、烟囱出口特殊防腐处理、烟囱正压区特殊防腐处理、烟气进口导流板和烟囱底部防腐、避雷针及金属附件、以及其他确保二期烟囱防腐整体效果和使用寿命的各项必需的工作。

　　6，质量保证期结束后对二期烟囱内壁防腐层进行全面验收检查，

　　（1）牢固性指标：质保期满时保证每百平米不脱落的指标；

　　（2）表面裂纹指标：质保期满时保证平米的裂纹数指标；

　　（3）抗烟气冲刷指标: 质保期满时在烟气高流速区防止磨损的指标；

　　（4）耐水性指标；

　　（5）抗渗性指标。

　　检查发现防腐层出现老化、大面积脱落、龟裂、冲刷磨损等严重损坏情况或严重不符合投标承诺保证值情况，造成招标方烟囱轻级耐酸陶砖层等受到腐蚀、损坏的，除投标方免费修理外，发标方将对投标单位进行追溯赔偿。

　　7，投标方质量保证措施特点及重点业绩介绍。