1 有關煙囪設計標準的說明
近年來，隨著國家環保標準的逐步提高和大眾環境意識的增強，國內新建火力發電廠工程都要求進行煙氣脫硫處理。但在我國，煙氣脫硫處理還屬於起步階段，已建成投運、且完全按煙氣脫硫處理執行的火力發電廠工程專案不多，且大多是新建工程，執行時間較短。因此，煙氣脫硫後煙囪腐蝕的調查和研究資料都較少，經驗也有限。
在國家和電力行業煙囪的現行設計標準中，均未對進行脫硫處理的煙囪防腐設計做出具體規定，只是從煙氣的腐蝕性等級對煙囪的防腐設計進行了要求。鑑於目前收集到的國內脫硫煙囪腐蝕方面的研究和調查資料太少，難以對脫硫後煙氣的腐蝕機理和腐蝕防範措施的效果做出明確的判斷，因此在未成熟的情況下，未將脫硫處理的煙囪防腐設計要求列入規範中。國內各電力設計院主要是依據自己的經驗和參考資料進行設計。
我院在參編國家標準《煙囪設計規範》gb50051-2002（煙囪防腐蝕設計章節）和主編電力行業標準《火力發電廠土建結構設計技術規定》dl5022-93（修）的過程中收集了一些國外煙囪設計標準和資料，其中脫硫煙囪方面的設計構造做法作為我們進行工程實踐和在脫硫煙囪防腐設計方面的主要參考標準，這一方面是對國內脫硫煙囪資料不足的乙個補充，另一方面也為我們今後在修編國家煙囪設計標準和行業設計標準時提供了乙個參考依據和工程做法。
2 脫硫煙氣的特點和腐蝕性
2.1 脫硫煙氣的特點
通常進行濕法脫硫處理且不設煙氣加熱系統ggh的煙氣，水份含量高，濕度大，溫度低，煙氣處於全結露現象。對一台600mw機組來說，煙氣中水氣結露後形成的具腐蝕性水液理論計算量約40~50噸/每小時，它主要依附於煙囪內側壁流下來至專設的排液口排到脫硫系統的廢液池中。脫硫處理後的煙氣一般還含有氟化氫和氯化物等強腐蝕性物質，是一種腐蝕強度高、滲透性強、且較難防範的低溫高濕稀酸型腐蝕狀況。
根據與脫硫工藝設計人員的了解，濕法脫硫工藝對煙氣中的so2脫除效率很高，但對造成煙氣腐蝕主要成分的so3脫除效率不高，約20%左右。因此，煙氣脫硫後，對煙囪的腐蝕隱患並未消除；相反地，脫硫後的煙氣環境（低溫、高濕等）可能使腐蝕狀況進一步加劇了。
由於國內脫硫煙囪歷史較短，專項的腐蝕調查研究資料很少，經驗也不多，並且國內煙囪設計標準中對脫硫處理的煙囪防腐設計尚無明確說明。因此，對於脫硫後煙氣對煙囪結構的腐蝕性分析我們主要是借鑑國外的資料和做法。國際工業煙囪協會（international committee on industrial chimneys 縮寫cicind）在其發布的《鋼煙囪標準規程 model code for steel chimneys》（2023年第1版）中對脫硫後的煙氣腐蝕性能（煙氣腐蝕性能對其它型別煙囪同樣適用）有這樣的說明：
（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。（2）處於煙氣脫硫系統下游的濃縮或飽和煙氣條件通常被視為高腐蝕等級（化學荷載）。（3）確定含有硫磺氧化物的煙氣腐蝕等級（化學荷載）是按so3的含量值為依據。
（4）煙氣中的氯離子遇水蒸氣形成氯酸，它的化合溫度約為60℃，低於氯酸**溫度時，就會產生嚴重的腐蝕，即使是化合中很少量的氯化物也會造成嚴重腐蝕。
2.2 脫硫煙氣的腐蝕性
按照「國際工業煙囪協會（cicind）」的設計標準要求，燃煤電廠脫硫煙囪雖然在脫硫過程中已除去了大部分的氧化硫，但在脫硫後，煙氣濕度通常較大，溫度很低，且煙氣中單位體積的稀釋硫酸含量相應增加。因而，處於脫硫系統下游的煙囪，其煙氣通常被視為「高」化學腐蝕等級，即強腐蝕性煙氣等級，因而煙囪應按強腐蝕性煙氣來考慮煙囪結構的安全性設計。
2.3 脫硫煙氣的腐蝕性對煙囪設計方案的影響
2.3.1 國內煙囪設計標準關於腐蝕性煙氣對煙囪設計方案的說明
按照國家標準《煙囪設計規範》gb50051-2002第10.2.2條和電力行業標準《火力發電廠土建結構設計技術規定》dl5022-93第7.
4.4條的要求：當排放強腐蝕性煙氣時，宜採用多管式或套筒式煙囪結構型式，即把承重的鋼筋混凝土外筒和排煙內筒分開，使外筒受力結構不與強腐蝕性煙氣相接觸。
電力行業標準《火力發電廠土建結構設計技術規定》dl5022-93第7.1.2條還要求：600mw機組宜採用一台爐配一座煙囪（一根排煙管）方案。
2.3.2 國外煙囪設計資料說明
從目前了解的國外煙囪資料看，火電廠煙囪基本上都是套筒式或多管式煙囪，且以鋼內筒多管式煙囪為主，單筒式煙囪很少看到。我們認為這可能是套筒式或多管式煙囪具有檢修和維護空間，一旦需要，可立即對排煙內筒實施維護和補強；而單筒式煙囪（包括改進型單筒式煙囪）一旦建成投運，便很難再對它進行內部的檢修和維護。
對套筒式或多管式煙囪，排煙內筒的結構材料選擇一般有兩種：鋼內筒型結構和磚砌內筒型結構；從材料的抗滲密閉性來看，鋼內筒優於磚砌內筒，但經濟性差些（限於國內條件）。對於鋼內筒結構，在煙氣濕法脫硫（無ggh裝置）的情況下，國際工業煙囪協會（cicind）在其發布的《鋼煙囪標準規程 model code for steel chimneys》（2023年第1版）中建議採用普通碳鋼板在其內側（與煙氣接觸側）增加一層非常薄的合金板或鈦板的方法進行處理。
對於磚砌內筒結構（加設ggh裝置），從美國薩金倫迪（sargent & lundy）公司設計資料和英國公司為廣東沙角c廠設計的240公尺高煙囪圖紙看，都對磚和膠泥提出了很高要求，即特殊的耐酸缸磚用矽酸鉀耐酸膠泥砌築，一般分兩層錯縫布置，並設封閉層。磚的抗滲效能要求高，主要目的是防止煙氣滲透形成冷凝腐蝕和對排煙筒外包裹的保溫隔熱材料效能帶來不利影響。
2.3.3 煙氣溫（溼）度和執行壓力與腐蝕性的說明
2.3.3.1 煙氣溫（溼）度與腐蝕性
脫硫後的煙氣溫度一般在40℃～50℃之間，且濕度很大並處於飽和狀態。根據前述的煙氣特點，它是低於煙氣結露的溫度，煙氣易於冷凝結露並在潮濕環境下產生腐蝕性的水液液體。一般的煙氣濕法脫硫處理中是採用加設煙氣加熱系統（ggh）來提高脫硫處理後排放的煙氣溫度（約80℃及以上），以減緩煙氣冷凝結露產生的腐蝕性水液液體。
從理論上講，採用煙氣加熱系統（ggh）能有利於減緩煙氣的腐蝕（即提高煙氣溫度，減少結露），但煙氣濕度、水分這些誘發腐蝕的因素依然存在，況且ggh的執行能否滿足執行溫度值的要求，尤其是在發電機組低負荷執行、機組開啟和關停期間及其它不利工況時能否滿足執行溫度值的要求值得關注和重視。
煙氣溫度低、濕度大，煙囪內的煙氣上抽力就降低，它影響著煙氣的流速和煙氣抬公升高度及煙氣擴散效果，這對排放的煙氣滿足環保要求（特別是氮氧化物nox指標）帶來不利的因素。
2.3.3.2 煙氣執行壓力與腐蝕性
煙氣執行壓力與煙氣的溫（溼）度和煙囪結構型式密切相關。煙氣溫度低，其上抽力就小，流速就低，容易產生煙氣聚集並對排煙筒內壁產生壓力。
錐形煙囪結構型式（如單筒式煙囪）中的煙氣基本上是處於正壓執行狀況，而等直徑圓柱狀煙囪（如雙管和多管式煙囪中的排煙筒）是負壓執行狀況。煙氣正壓執行時，易對排煙筒壁產生滲透壓力，加快腐蝕程序；負壓執行時，煙氣滲透和腐蝕速度將大為減緩。
2.3.4 煙囪結構材料選用與腐蝕性的說明
從對煙氣的抗滲防腐考慮，煙囪內筒應選用閉性好，整體性強，自重輕和無連線接頭的鋼內筒。磚砌內筒由於其分段支承處的接縫及形成砌體後的磚縫抗滲密閉性和整體性較差的原故，都不可避免地存在滲透和腐蝕的問題，存在檢修和維護、甚至內筒更換的問題，而這不但導致發電機組的停運，而且內筒更換的施工也相當繁瑣和複雜。
對於內筒密閉性的要求，我們只要將內筒視作一根流淌結露的腐蝕性水液管道就不難理解了。目前條件下，鋼內筒是一種合適的選擇，鋼內筒的內壁都須進行防腐處理；有煙氣加熱系統ggh時，內壁可設耐酸砂漿防護層，無煙氣加熱系統ggh時，按照國外的作法其內壁考慮耐腐蝕金屬面層或玻璃磚貼面層，也就是我們常說的鈦鋼複合板和泡沫玻璃磚。
關於經濟性，通過幾個工程的比較和實踐，～幾千萬。單純進行取消ggh前和取消ggh後煙囪的投資比較是不完整的，因為取消ggh後，煙囪結露的腐蝕性水液排放量增加和腐蝕性增強，腐蝕對煙囪的安全執行至關重要。
2.4 濕法脫硫煙囪防腐設計的工程例項和學術交流說明
2.4.1 採用鈦鋼材濕法脫硫煙囪的工程例項
我院於2023年年初在江蘇省常熟市為華潤電力常熟第二發電廠設計的3×600mw超臨界燃煤發電機組脫硫島招標中，由於ggh執行的溫度要求在發電機組低負荷執行、機組開啟和關停狀況下難以保證，最後業主捨棄煙氣加熱系統（ggh）方案，而改用三管煙囪的鋼內筒採用普通q235b鋼板與1.2 mm厚鈦板復合而成的複合板方案。通過施工招標，整個一座240公尺高復合鋼內筒三管煙囪的費用與省下的三套ggh裝置費用相當；而省下的ggh執行費用、每年的檢修維護費用和爐後場地布置更是可觀，經濟價效比較好。
台塑集團在福建省漳州後石電廠投資建設6臺600mw級燃煤發電機組，由於建有脫硫裝置，煙囪設計諮詢單位—日本三菱公司要求在二座鋼內筒多管式煙囪的鋼內筒內表面，都須掛貼1.6公釐的鈦鈑或鎳鈑用於抗稀酸液腐蝕，由此使單座煙囪總投資達8000餘萬元。我國參加投標的單位，曾建議改用**較為便宜，但仍含有鎳、鈦成分的美國a-316l特殊鋼材，未獲三菱公司的同意，只能按掛貼鈦鈑的方案投標。
2.4.2 採用泡沫玻璃磚濕法脫硫煙囪的工程例項
2023年末，我院在山西霍州第二發電廠一期工程2×300mw燃煤發電廠210公尺鋼內筒套筒式煙囪設計中，應業主的要求在不設煙氣加熱系統（ggh）條件下，鋼內筒內側面加設了一層美國賓高得泡沫玻璃磚防腐層（51公釐厚）。
國際工業煙囪協會（cicind）的標準中沒有這種防腐設計方案的專門說明，但國外有它的工程實踐。
2.4.3 脫硫煙囪防腐設計的學術交流
2023年年初，電力規劃設計總院組織部分電力設計院的設計人員與專程從義大利趕來的哈蒙公司煙囪設計專家、國際工業煙囪學會理事史密斯先生進行了煙囪設計技術交流。在那次交流中，史密斯先生也認為取消煙氣加熱系統（ggh）後採用鈦材面層的脫硫煙囪煙氣防腐蝕措施在國際上早有先例，並寫入國際煙囪設計標準中。
對我們來說，不設煙氣加熱系統ggh的濕法脫硫煙囪防腐設計是乙個新課題，在國內沒有試驗和檢測資料支援、並形成一套成熟的設計方案之前，參照國外的標準和工程實踐進行設計無疑是安全的和可*的。
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