脫硫后進入煙囪的煙氣與不脫硫的煙氣在工況上有顯著差異，對煙囪的腐蝕大大增強，因此，煙囪設計必須充分考慮腐蝕問題。傳統的煙囪設計應做較大的改變，以確保有脫硫裝置煙囪的安全、可靠。
1 脫硫工藝及脫硫后煙氣的腐蝕性
1.1 脫硫工藝簡介
目前，燃煤電廠煙氣脫硫(簡稱FGD)較成熟的工藝主要有石灰石-石膏濕法脫硫、干法脫硫、海水脫硫等，其中石灰石一石膏濕法脫硫較經濟、可靠，已廣泛使用。經脫硫后潔凈煙氣排向煙囪，在進入煙囪前有2種不同工藝，采用煙氣熱交換器(GGH)或不設煙氣熱交換器。
1.2 濕法脫硫后煙氣的腐蝕性
經濕法脫硫后，進人煙囪內的煙氣有以下特點：
(1)煙氣中水分含量高，煙氣濕度很大；
(2)煙氣溫度低，一般在80℃左右，如不設煙氣熱交換器，煙氣溫度只有4℃；
(3)煙氣中含氯化物、氟化物和亞硫酸等強腐蝕性物質對煙囪有很強的腐蝕性；
(4)煙氣含硫酸濃度低，產生的低濃度酸溶液比高濃度酸液對煙囪內筒的腐蝕性更強。低濃度酸液在40~80℃時，煙氣極容易在煙囪的內壁結霧形成腐蝕性很強的酸液，對結構材料的腐蝕速度比其他溫度時高出數倍。
如上所述，濕法脫硫后的煙氣腐蝕性不降反升。根據國際工業協會《鋼煙囪標準規范》中有關規定：“濕法脫硫后的濃縮或飽和煙氣條件，通常按強腐蝕等級考慮?！?/p>
2 目前常用的幾種煙囪設計方案
2.1 方案1：雙筒鋼內筒方案
鋼內筒由厚度為10～16 mm的鋼板卷成后焊接而成。鋼內筒內徑一般為6.0~6.5m，鋼內筒外壁沿每6m高左右間隔設置1個剛性環(T型鋼或加勁角鋼)。鋼內筒直接支承于煙囪0m地面標高處。煙囪內壁沿每隔30～40m高布置1個鋼結構檢修工作平臺。在檢修平臺和吊裝平臺標高處設有鋼內筒穩定裝置，以保證鋼內筒的橫向整體穩定。鋼排煙內筒外側設置厚度80～150mm保溫層。鋼內筒為了更有效防脫硫后煙氣的強腐蝕，目前采用4種內筒型式。
2.2 方案2：雙筒磚內筒方案
磚內筒采用上釉的耐酸、耐熱磚及耐酸膠泥砌筑。磚內筒外側設置厚80~120mm的保溫層，煙囪頂部平臺以上部位的磚內筒保溫層外需用不銹鋼板包裹。磚內筒厚200mm，內簡直徑6.0~7.0m，每10~15m設鋼平臺作為磚內筒的分段支承平臺(兼做檢修平臺)。
2.3 方案3：常規煙囪方案
常規煙囪方案，即鋼筋混凝土做外筒，內敷隔熱層、耐酸磚內襯。
3 三種煙囪設計方案的比較
3.1 三種煙囪的可靠性
比較根據《火力發電廠土建結構設計技術規定修編大綱》第9.1.3.1條：單筒式及套筒式煙囪，600 MW 級機組1臺爐配1支單筒或套筒式煙囪；根據9.1.3.2條：多管式煙囪，600 MW 級機組，每管配1臺爐。
以上規定是由于考慮600 MW電廠的重要性，且考慮煙囪技術的先進性、安全性、可檢修性而做出的。方案1、方案2均為筒中筒方案，不會因為煙氣泄漏而腐蝕作為煙囪承重結構的鋼筋混凝土外筒，因此，該2種方案安全可靠，且內筒可檢修。
方案3煙囪形式實際上為傳統的單管煙囪(與上述《土規大綱》完全不相符)。它的顯著缺點是：酸液經過內襯的不飽滿的砌體灰縫，滲透到混凝土筒身混凝土中，由于腐蝕性強的酸液的滲透，導致筒身混凝土被嚴重腐蝕，影響煙囪使用壽命。目前有的煙囪設計在外筒與隔熱層之間增設2層呋喃玻璃鋼隔離層，但由于化學防腐材料的耐久性問題(主要是老化)，也難以保證鋼筋混凝土不被腐蝕性強的濕煙氣腐蝕。
另按《火力發電廠煙風煤粉管道設計技術規程》第3.0.6.1條說明：當排放強腐蝕性煙氣時，應采用多管式或套筒煙囪(直筒型內筒)；方案1、方案2均為筒中筒型式，符合上述規定，而方案3(傳統煙囪)非筒中筒，不應采用。
3.2 雙筒鋼內筒和雙筒磚內筒煙囪的比較
根據《火力發電廠高煙囪設計研討會議紀要》對煙囪出口煙速的選擇原則規定：選擇煙囪出口煙速的基礎是應按煙氣腐蝕等級確定煙筒內是負壓或允許局部正壓運行。按不同的煙壓對煙囪材質有不同的要求。由于直筒式磚內筒的套筒式煙囪(方案2)中，磚內筒內表面毛糙且有凸肩(A=0.05)，當太高的煙氣出口流速產生的摩擦阻力超過煙囪自拔力時，筒內會存在局部正壓，這在脫硫后強腐蝕性煙氣條件是不允許的。而且磚內筒采用耐酸砂漿砌筑，豎向灰縫不飽滿，酸液易透過豎縫腐蝕保溫層并產生泄漏。而套筒式鋼內筒煙囪(方案1)的鋼內筒摩擦阻力系數低，可采用較高煙速及出口煙速，且可正壓運行，無泄漏問題，適用于強腐蝕性煙氣。按濕法脫硫后強腐蝕性煙氣的運行及可靠性分析，在強腐蝕性煙氣條件下，不允許采用方案2的煙囪型式。鑒于濕法脫硫后進入煙囪的煙氣為強腐蝕，不應采用方案2的煙囪型式(特別是不設GGH濕法除硫煙囪)。
3.3 雙筒鋼內簡煙囪幾種內簡型式的比較
雙筒鋼內筒煙囪常用以下幾種內筒型式：
(1)鈦鋼復合板內筒(鈦板厚1.6 mm)。鈦鈍化能力強，對海水、氯化物鹽溶液、硝酸等有很好的耐蝕性，但鈦在硫酸中穩定性差。因此應先確定脫硫后煙氣中的硫酸濃度，再確定是否使用純鈦板。當硫酸濃度較大時，應考慮采用鈦鉬合金鋼復合板。防腐性能更好的還有鎳合金鋼復合板，常用鎳合金有31、59合金，不管是對氧化性酸，還是還原性酸(如鹽酸、硫酸)，均具有優良的耐腐蝕性能，腐蝕率很低。
(2)Q235鋼板內筒。表面用專用粘膠膜的專用粘合劑把玻璃鋼磚(厚38 mm或51 mm)安裝在鋼內筒表面，玻璃磚及粘膜形成內襯系統，阻擋、抵抗酸煙氣凝結水對鋼內筒的腐蝕。國外有不少工程實例，我國未見使用實例。
(3) 耐硫酸露點鋼板內筒。內表面噴涂鉀水玻璃耐酸砂漿50 mm，內配2層等距鉛絲網，鉛絲網用錨筋拉固于鋼內筒上。
(4)耐硫酸露點鋼內筒。內表面噴涂耐酸、耐熱涂料，外表面噴涂耐候油漆。
以上4種內筒中，(1)、(2)項內筒防腐性能好，但造價昂貴，使用31、59鎳板則更昂貴。第3項內筒耐酸砂漿易出現裂縫，酸液易滲蝕鋼內筒，第4項內筒使用化工涂料，其抗腐蝕性能穩定性、耐久性遠非金屬復合箔層可比，其使用壽命難以確定。
4 設計濕法脫硫煙囪的建議
濕法脫硫煙囪的設計在我國剛起步，還沒有較長的運行實踐來驗證，設計只能借鑒外國經驗。設計中遇到的主要問題是業主對脫硫煙囪的運行情況認識不足；或雖然知道脫硫后煙氣腐蝕強，不愿采用抗腐蝕性強的煙囪內筒型式；甚至為了節約投資，節省煙囪投入，使設計者無法設計。這種情況會使濕法脫硫煙囪防腐性能降低，故建議如下：
(1)濕法脫硫煙囪中煙氣濕度大，溫度低，煙氣對煙囪的腐蝕應按強腐蝕考慮。煙囪作為火電廠的主要構筑物，應作為重要的建筑看待，其設計是否合理，除工程造價外，安全運行是十分重要的。由于煙氣脫硫后的腐蝕是化學、物理和機械等因素迭加的非常復雜的過程，設計時采用鈦或鈦鉬合金鋼復合板內筒雖然一次投資大，但壽命為15-20年甚至更長，這期間節約的維修成本及停機損失相當可觀，且安全可靠。
(2)對濕法脫硫煙囪內筒的設計，建議嚴格遵守《火力發電廠煙煤粉管道設計技術規程》(DIMT5121)中關于煙囪設計有關規定，應采用直筒型鋼內筒，套筒式和多管式，600 MW燃煤機組宜1爐1支鋼內筒，對不設GGH脫硫的煙囪，鋼內筒宜采用鈦鋼或鈦鉬合金鋼復合板內筒。
標簽： 煙囪
