不设GGH时烟囱排烟筒设计.doc

不设GGH时的烟囱排烟筒设计 湖南省电力勘测设计院 彭界隆 何志刚 朱前亮 国网北京电力建设研究院 赵宇航 【提 要】　针对脱硫系统不设GGH时烟气对排烟筒的温度、压力、腐蚀作用，设计体积密度低、强度高、隔热性能好、耐腐蚀、抗渗能力强的耐酸砖砌体排烟筒，该排烟筒具有造价低、施工简单、维护方便的优点和良好的经济效益、社会效益。 【关键词】　GGH 烟囱 砖内筒 防腐。 　 1 概述 　　从本世纪开始新建的火力发电项目都要求进行烟气脱硫处理，烟囱由单筒式转变为套筒式或多管式。烟气脱硫方法基本上是以石灰石/石膏湿法为主，湿法脱硫以后虽然烟气中的SO2被大量吸收，但SO3却不能脱掉，而且烟气温度降低，湿度增大，在不设GGH（烟气加热装置）的情况下，进入烟囱的烟气温度不超过50℃，低于酸露点，含水量约为100mg/m3,正压状态下烟囱筒壁会结露形成酸液，给烟囱的安全运行带来腐蚀危害，此时一般设置GGH将烟气温度加热至80℃左右排出，用以减少烟气对排烟筒的低温腐蚀，延长烟囱的使用寿命。套筒式烟囱的出现将烟囱由一个免维护砼构筑物提升成为一个具备维护条件的排烟设备，即外筒为现浇钢筋砼结构，承担外部作用和内筒重力；内筒为钢结构或耐酸砖砌体排烟筒，两者之间有不小于750mm的维护通道。 　　针对排烟筒的防腐问题各设计院都非常重视，其结构有采用钢的，也有采用耐酸砖砌体的；有单筒的（两炉一筒）也有多筒的（一炉一筒）；造价由2100万元到6000万元（限额设计）不等。钢结构排烟筒耐腐蚀性能好，运行维护工作量少，但造价较高；耐酸砖砌体结构排烟筒经济性最好，但耐腐蚀性相对较差，存在运行维护相对较多的问题。脱硫系统不设置GGH能为业主节省约3000万元的设备购置费（按两台炉计），此费用对任何一个发电公司都有相当大的吸引力，一些电厂在初步设计阶段明确是要设置GGH的，但一到订货时就将其取消，显然是高额的设备购置费迫使业主选择取消，由此带来的不利因素全部转移到了电厂的最未端设备——烟囱排烟筒上，那么排烟筒能否担当此重任呢？是设计成钢结构的还是耐酸砖砌体的呢？将是本文所要讨论的问题。 　 2 烟气对排烟筒的作用 2.1 烟气温度作用 　　排烟筒直接承受烟气的温度作用，火力发电厂进入烟囱的烟气温度是随其运行工况的变化而变化的。目前脱硫系统大都设置在烟囱后侧，而脱硫系统有设置和不设置GGH之分，此时进入烟囱的烟气就有如下不同的运行方式和不同的温度：当事故时不经过脱硫系统而直接进入烟囱的烟气温度最高可达160℃，非常时可达200℃；当烟气经过设置GGH的脱硫系统时其温度约为80℃；当烟气经过不设置GGH或GGH事故的脱硫系统时其温度约为50℃.烟囱在其寿命期内要承受上述不同温度的反复作用，同时也要求设计者在选择材料隔热性上应满足上述温度变化要求。 2.2 烟气压力作用 　　根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T5121-2000）规定，脱硫烟囱排放的烟气最高可确定为中等腐蚀性等级，允许烟囱内局部正压运行，但最大烟气压力不宜超过49Pa。 　　套筒型烟囱的排烟筒一般是直筒的，其烟气压力因烟囱出口流速、筒内表面粗糙度及烟气温度等因素有关，金竹山电厂烟囱排烟筒出口直径8.5m，每隔20m左右设置一环形支承平台，排烟筒为凸肩式支承，烟气摩擦阻力系数λ=0.05，但其内表面采用防水抗渗型耐酸胶泥粉刷，摩擦阻力较无粉刷的要小，取0.04(无凸肩取0.003)：当烟气温度为80℃时，其出口流速约31m/s，由式2.1-1计算排烟筒内静压33Pa；当烟气温度为50℃时，其出口流速约28m/s，其静压49.3Pa，此压力发生在烟囱底部，出口处压力为零，其分布曲线为一条斜直线。由此可知，系统设置GGH时，由于烟气温度较高，其重力密度低于空气重力密度，很容易实现筒内负压；当系统不设置GGH或GGH事故时其烟气重力密度大于空气重力密度，排烟筒内是正压运行，但压力与容许值相当，满足规程要求（其出口流速和排烟量也基本满足直型排烟筒负压运行要求）。正压运行时要求排烟筒不开裂、不漏烟。 2.3 烟气腐蚀作用 　　脱硫系统不设置GGH时，烟气水分含量高，含水量约为100mg/m3（两台锅炉每天约11000kg），湿度大，温度低,重力密度大，烟囱自拔高度低，出口流速下降。进入烟囱的烟气温度不超过50℃，低于酸露点,正压状态下烟囱筒壁会结露形成酸液，给烟囱的安全运行带来腐蚀危害。由于国内脱硫烟囱运行时间较短，积累的资料较少，仅2006年某单位对唐山发电厂采用湿法脱硫后的烟囱内壁酸液进行了化验，其PH值分别为2.48和2.45，依据现行防腐规范其值对砼结构和砖砌体属于强腐蚀范围。此外脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物，是一种腐蚀性高、渗透能力强的物质。上述腐蚀性液体、气体直接作用在排