采用半干法脱硫工艺锅炉的烟囱选型

杨建生

(山西新兴能源产业集团有限公司，太原 030006)

0 引言

锅炉的炉外脱硫方式按吸收剂和脱硫产物在脱硫过程中呈现出的不同物态分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。半干法脱硫在循环流化床锅炉上应用比较多，与炉内脱硫相结合后总脱硫效率可达到90%以上。

采用半干法脱硫时，烟气温度约为75 ℃，高于烟气露点温度20 ℃。与湿法脱硫设备——烟气换热器(GGH)的烟气温度相当。采用半干法烟气脱硫时，烟气中水分含量比湿法脱硫低，加之烟气温度较高，烟气冷凝结露量相对较少。因此，半干法脱硫烟气对排烟筒的腐蚀性比湿法脱硫要低。但是烟气中仍然含有少量氟化物、氯化物、硫化物(SOx)和氮化物(NOx)，且存在烟气温度及水分等诱发腐蚀的因素，烟囱仍处于低温高湿的环境中，烟囱内仍存在酸结露现象。烟囱防腐的等级考虑按照DL 5022—2012《火力发电厂土建结构设计技术规程》规定：“半干法、干法(水介质)脱硫处理后的烟气应按中等腐蚀性等级考虑”。

1 半干法脱硫烟囱常用形式

我国对燃煤电厂烟气脱硫处理起步较晚，国内结合工程实际的调查和研究资料较少，经验有限。采用半干法脱硫工艺的锅炉烟囱选型常用以下3种方案。

1.1 方案A：防腐型单筒式烟囱

在外筒内壁采用“2布5涂”法涂上OM涂料；再涂上现浇发泡聚氨酯保温隔热层，隔热层外内衬采用带企口烧结釉面耐酸耐火砌块，用耐酸胶泥砌筑。该烟囱类型如图1所示。

图1 采用方案A的烟囱结构

该方案已应用多年，技术成熟，较为常见，但施工工序较多，内衬和保温层致密性差，施工中人为因素多，施工质量难以控制。

1.2 方案B：防腐型单筒式烟囱

先用防水抗渗耐酸胶泥在混凝土筒壁内表面进行批刮，平均厚度2～3 mm，形成整体密闭空间，然后将防水抗渗耐酸胶泥均匀地刮在轻质防腐陶瓷砖的3个面上，再将其粘贴到衬砌位置，并挤压密实，保证砌筑平整、垂直，灰缝和结合层胶泥饱满，并且纵缝错开，该烟囱类型如图2所示。

图2 采用方案B的烟囱结构

该防腐内衬系统由胶粘剂层和轻质防腐陶瓷砖层双层结构组成，其中胶粘剂层是防腐抗渗的关键，轻质防腐陶瓷砖层主要起保护胶粘剂层及保温隔热的作用。

该防腐内衬系统具有膨胀可逆的收缩弹性及柔韧性，可调节、化解不同材料的热膨胀。它的保温隔热性能好，可以防止烟气降温，有利于烟气排放。它可以防止高温烟气对烟囱筒壁的热侵蚀，能适应高、低温烟气和干、湿烟气的交替运行，能够抗烟气中各类介质的腐蚀及水气的渗透，且减轻了结构自重，降低了结构耗钢量，减少了基础材料用量及地基处理费用。

1.3 方案C：钢套筒式烟囱

钢内筒采用JNS耐酸露点钢板，用防水抗渗耐酸胶泥将50 mm厚的轻质防腐陶瓷砖粘贴在钢套筒内壁。在钢套筒外侧设100 mm厚超细玻璃棉毡保温层。

套筒式烟囱从结构体系上避免了烟气腐蚀对烟囱结构主体的安全危害，对烟气负压运行和烟气抬升相对较好。但其造价远高于防腐型单筒式烟囱，一般而言，钢套筒烟囱比同规模的防腐型单筒式烟囱造价要高80%以上，且施工难度较大，周期较长，需要在电厂运行后定期对钢内筒、钢梯及钢平台等钢构件进行维护。

2 3种方案的经济性比较

以某电厂为例，装机容量为2×300 MW，采用半干法脱硫工艺，2台炉共用1根烟囱，内筒出口直径7.5 m，高度210 m，外筒出口直径11 m，高205 m。3种方案数据对比见表1。

表1 3种方案的经济性比较

从表1可以看出，内衬采用轻质防腐陶瓷砖的方案最经济，钢套筒式烟囱的造价最高。

3 结束语

采用半干法脱硫工艺的锅炉，烟气与湿法脱硫(不设置GGH)相比，温度较高(相当于设置GGH)，湿度较低，因此腐蚀性减弱(中等腐蚀性等级)，采用防腐型单筒烟囱完全能满足安全运行要求。从经济适用的角度出发，推荐采用方案A和方案B。方案A和方案B相比，方案A施工工序多，工期长，因此人为因素多，施工质量不易控制，而方案B一般由专业厂家以总承包的方式进行施工，施工质量容易保证。

结合以上因素综合考虑，对于采用半干法脱硫工艺的锅炉，烟囱选型优先选用方案B的防腐型单筒烟囱，内衬采用国产轻质防腐陶瓷砖内衬系统。

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