近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高和大眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)內(nèi)新建火力發(fā)電廠工程都要求進(jìn)行煙氣脫硫處理以杜絕大氣污染。但在我國(guó)，煙氣脫硫處理還屬于起步階段。因此，在國(guó)家電力行業(yè)的煙囪現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，均未對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理做出具體規(guī)定，只是依據(jù)煙氣的腐蝕性等級(jí)對(duì)煙囪的防腐設(shè)計(jì)作出了要求。對(duì)電廠煙囪使用鈦鋼復(fù)合板作防腐蝕設(shè)計(jì)，以制造試用尚處于初試階段設(shè)計(jì)單位還處在不斷的摸索和探求之中，以期達(dá)到即安全、可靠、耐久，又可行適用、經(jīng)濟(jì)的效果，以初見(jiàn)曙光。
一、煙氣脫硫的特點(diǎn)和腐蝕性
1、 煙氣脫硫的特點(diǎn)（現(xiàn)狀）
目前，國(guó)內(nèi)采用的煙氣脫硫處理通常是選用石灰石濕法脫硫處理方案；依據(jù)各個(gè)工程環(huán)境條件的不同，有的設(shè)置了煙氣加熱系統(tǒng)GGH，有的不設(shè)。
通常進(jìn)行濕法脫硫處理后的煙氣，水氣含量都很高，濕度大，溫度低，易于出現(xiàn)煙氣結(jié)露現(xiàn)象。煙氣中的水氣結(jié)露后形成的水滴水霧。同時(shí)煙氣中還含有氟化氫和氯化物等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，溶解于水霧之中形成腐蝕強(qiáng)度高、滲透性強(qiáng)、且較難防范的低溫高濕稀酸型煙氣，對(duì)煙囪腐蝕嚴(yán)重。
濕法脫硫工藝對(duì)煙氣中的SO2脫除效率很高，但對(duì)造成煙氣腐蝕主要成分的SO3脫除效率不高，約20%左右，因此，又增加了硫酸氣蝕介質(zhì)，故煙氣脫硫后，對(duì)煙囪的腐蝕隱患并未消除；相反，脫硫后的煙氣狀況（低溫、高濕等）可能使腐蝕狀況進(jìn)一步加劇，而對(duì)不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH的脫硫系統(tǒng)，煙囪內(nèi)的腐蝕環(huán)境則更加惡劣。
2、 脫硫煙氣的腐蝕性
由于國(guó)內(nèi)脫硫煙囪歷史較短，專(zhuān)項(xiàng)的腐蝕調(diào)查研究資料很少，經(jīng)驗(yàn)也不多，并且國(guó)內(nèi)煙囪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)脫硫處理的煙囪防腐設(shè)計(jì)尚無(wú)明確說(shuō)明。因此，對(duì)于脫硫后煙氣對(duì)煙囪結(jié)構(gòu)的腐蝕性分析我們主要是借鑒國(guó)外的資料。
(1)煙氣冷凝物中氯化物或氟化物的存在將很大提高腐蝕程度，在20℃和1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，氟化氫（300mg/m3）、氯元素（1300mg/m3）和氯化氫（1300mg/m3）的重量濃度超過(guò)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)（化學(xué)荷載）。
(3)含有硫磺氧化物的煙氣腐蝕等級(jí)（化學(xué)荷載）按SO3的含量值確定；凝結(jié)過(guò)程中SO3離子與水蒸氣結(jié)合成為硫酸，對(duì)煙囪進(jìn)行腐蝕。
(4) 亞硫酸的露點(diǎn)溫度取決于煙氣中SO3濃度，一般約為65℃，稍高于水的露點(diǎn)。燃煤中如含有污染，則在同樣的溫度下還會(huì)有像鹽酸、硝酸等其它酸液。
(5)盡管在煙氣脫硫效應(yīng)（FGD）過(guò)程中已除去了大部分的氧化硫，但在凈化裝置下游，隨著氧化硫含量的減少，煙氣的濕度會(huì)增大，且溫度會(huì)降低，當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，煙氣濃縮成酸液。
(6)煙氣中的氯離子遇到水蒸汽便形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，當(dāng)?shù)陀诼人崧饵c(diǎn)溫度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，即使是氯化物很少也會(huì)造成嚴(yán)重腐蝕。
燃煤電廠排出的煙氣雖然在脫硫過(guò)程中能除去大部分的氧化硫，但經(jīng)脫硫后，煙氣濕度增大，溫度降低，使煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量相應(yīng)增加，其煙氣通常被視為“高”化學(xué)腐蝕等級(jí)，即強(qiáng)腐蝕性煙氣等級(jí)，因而煙囪應(yīng)按強(qiáng)腐蝕性煙氣等級(jí)來(lái)考慮煙囪結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)。
二、 脫硫煙囪設(shè)計(jì)方案考慮的因素
1、國(guó)內(nèi)煙囪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50051-2002第10.2.2條和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL5022-93第7.4.4條的要求：當(dāng)排放強(qiáng)腐蝕性煙氣時(shí)，宜采用套筒式或多管式煙囪結(jié)構(gòu)型式，且以鋼內(nèi)筒多管式煙囪為主。鋼內(nèi)筒煙囪從材料的抗?jié)B密閉性來(lái)看，優(yōu)于磚砌內(nèi)筒材料。即把承重的鋼筋混凝土外筒和排煙內(nèi)筒分開(kāi)，使外筒受力結(jié)構(gòu)不與強(qiáng)腐蝕性煙氣相接觸。濕法脫硫煙囪屬?gòu)?qiáng)腐蝕性煙氣等級(jí)，其結(jié)構(gòu)型式宜采用套筒或多管型式。
對(duì)于鋼內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，在煙氣濕法脫硫（無(wú)GGH裝置）的情況下，國(guó)際工業(yè)煙囪協(xié)會(huì)（CICIND）在其發(fā)布的《鋼煙囪標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程 Model Code For Steel Chimneys》（1999年第1版）中建議采用普通碳鋼板在其內(nèi)側(cè)（與煙氣接觸側(cè)）增加一層非常薄的合金板或鈦板的方法進(jìn)行處理。
2、 煙囪設(shè)計(jì)工程實(shí)例
浙江國(guó)華寧海電廠新建工程4*600MW國(guó)產(chǎn)燃煤機(jī)組，無(wú)煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）方案，用直徑6米鋼筋混凝土煙囪，鋼內(nèi)筒采用普通Q235B鋼板（10 mm 、12 mm 、15 mm）與1.2 mm厚鈦板復(fù)合而成的復(fù)合板方案。通過(guò)施工招標(biāo)，整個(gè)一座210米高復(fù)合鋼內(nèi)筒三管煙囪的費(fèi)用（42127594萬(wàn)）與省下的三套GGH設(shè)備費(fèi)用相當(dāng)；而節(jié)省下來(lái)的GGH運(yùn)行費(fèi)用、每年的檢修維護(hù)費(fèi)用和爐后場(chǎng)地節(jié)約費(fèi)用等，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
臺(tái)塑集團(tuán)在福建省漳州后石電廠投資建設(shè)的6臺(tái)660MW級(jí)燃煤發(fā)電機(jī)組，共建有兩座240米高三管式煙囪。采用海水脫硫，不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH，煙囪的鋼內(nèi)筒內(nèi)表面，都掛貼了1.6毫米的鈦鈑或鎳鈑用于抗稀酸液腐蝕，單座煙囪投資達(dá)8000余萬(wàn)元，運(yùn)行情況良好。
江蘇省常熟市華潤(rùn)電力常熟第二發(fā)電廠（西北電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)）3*600MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫島招標(biāo)中，由于GGH運(yùn)行的溫度要求在發(fā)電機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行、機(jī)組開(kāi)啟和關(guān)停狀況下難以保證，最后業(yè)主舍棄煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）方案，而改用三管煙囪的鋼內(nèi)筒采用普通Q235B鋼板與1.2 mm厚鈦板復(fù)合而成的復(fù)合板方案。通過(guò)施工招標(biāo)，整個(gè)一座240米高復(fù)合鋼內(nèi)筒三管煙囪的費(fèi)用與省下的三套GGH設(shè)備費(fèi)用相當(dāng)；
同時(shí)還有江蘇沙洲發(fā)電廠一期工程2*600MW燃煤機(jī)組；廣東國(guó)華奧電臺(tái)山發(fā)電有限公司一期工程600MW燃煤機(jī)組等。
3、 脫硫煙囪防腐設(shè)計(jì)的學(xué)術(shù)交流
2000年年初，電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院組織部分電力設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)人員與專(zhuān)程從意大利趕來(lái)的哈蒙公司煙囪設(shè)計(jì)專(zhuān)家、國(guó)際工業(yè)煙囪學(xué)會(huì)理事史密斯先生進(jìn)行了煙囪設(shè)計(jì)技術(shù)交流，史密斯先生也認(rèn)為濕法煙氣脫硫系統(tǒng)取消煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）后采用這種價(jià)格較高的脫硫煙囪煙氣防腐蝕措施在國(guó)際上早有先例，并寫(xiě)入國(guó)際煙囪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中。
三、 取消煙氣加熱系統(tǒng)（GGH）
在滿足環(huán)保要求的條件下，對(duì)不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)裝置（GGH）的煙囪排煙筒宜選用抗?jié)B密閉性好，整體性強(qiáng)，自重輕的鈦鋼復(fù)合板材料。
鈦鋼復(fù)合板（1.2毫米厚鈦板）是一種較合適的組合材料，也是國(guó)際煙囪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦的防腐材料。它真正做到了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（鋼）、防腐（鈦）雙重效果。
四、 鈦鋼復(fù)合板在煙囪中的的展望
按照前面的說(shuō)明，鈦鋼復(fù)合板材料在煙氣濕法脫硫處理、且不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)的條件下使用是較為理想的防腐處理方案。
而目前國(guó)內(nèi)大部分火力發(fā)電廠工程，由于工程優(yōu)化和降低成本的原因，都希望在滿足環(huán)保要求的情況下濕法脫硫系統(tǒng)不設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH，這就為鈦鋼復(fù)合板材料在煙囪鋼內(nèi)筒中的應(yīng)用提供了機(jī)會(huì)。
另外，下面三種情況也使鈦鋼復(fù)合板材料在煙囪鋼內(nèi)筒中的應(yīng)用更具有優(yōu)勢(shì)。
五、我廠材料、生產(chǎn)、制作和安裝標(biāo)準(zhǔn)的配套支持
國(guó)內(nèi)有配套完整的系列鈦鋼復(fù)合板材料生產(chǎn)、制作和安裝標(biāo)準(zhǔn)，為其在脫硫煙囪中的使用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這些標(biāo)準(zhǔn)主要是：
鈦制焊接容器 JB/T 4745-2002
鈦-鋼復(fù)合板 GB 8547-87
鈦及鈦合金復(fù)合鋼板焊接技術(shù)條件GB/T 13149-91
鈦及鈦合金板材 GB/T 3621-1994
鈦及鈦合金牌號(hào)和化學(xué)成分 GB/T 3620.1
鈦及鈦合金加工產(chǎn)品超聲波探傷方法 GB/T 5193
鈦及鈦合金加工產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)GB/T 8180
六、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合效果好
關(guān)于技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，我們認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面綜合進(jìn)行比較：
a．采用鈦鋼復(fù)合板材料后的煙囪造價(jià)應(yīng)與原有的煙囪造價(jià)及煙氣加熱系統(tǒng)GGH的造價(jià)之和進(jìn)行比較，單純地比較鈦鋼復(fù)合板材料煙囪造價(jià)和其它材料的煙囪造價(jià)是不能完全反映實(shí)踐情況的。因?yàn)椋辉O(shè)煙氣加熱系統(tǒng)GGH后，煙囪的腐蝕性更加惡劣，鋼質(zhì)材料不能滿足要求。
b．從目前幾個(gè)火電廠煙囪工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較看：采用鈦鋼復(fù)合板材料后的煙囪綜合造價(jià)都比原有的煙囪造價(jià)及煙氣加熱系統(tǒng)GGH的造價(jià)之和要小，機(jī)組數(shù)量越多、單機(jī)容量越大，則采用鈦鋼復(fù)合板材料后節(jié)省的煙囪造價(jià)就越大。前述的浙江國(guó)華寧海電廠新建工程；臺(tái)塑集團(tuán)在福建省漳州后石電廠。
