環保節能煙囪的技術特徵 提出了一種新型煙囪技術，即利用旋渦流動的空氣動力學特點，妥善地解決了濕法脫硫後煙囪內壁的腐蝕問題。同時，新型煙囪還具有更好的節能、環保效果。系統地論述了新型煙囪技術的基本內涵、主要技術優勢、設計要點與運行原理，從空氣動力學原理和工程實踐兩方面說明新型煙囪技術的合理性與實踐可行性！
基本介紹
- 中文名：煙囪防腐
- 特點：旋渦流動的空氣動力學
- 技術優勢：更好的節能、環保效果
- 作用：拔火拔煙，排走煙氣
煙囪的作用,大煙囪的由來,脫硫方法,特性,方案1,方案2,方案3,方案4,
煙囪的作用
煙囪的主要作用是拔火拔煙，排走煙氣，改善燃燒條件。高層建築內部一般設定數量不等的樓梯間、排風道、送風道、排煙道、電梯井及管道井等豎向井道，當室內溫度高於室外溫度時，室內熱空氣因密度小，便沿著這些垂直通道自然上升，透過門窗縫隙及各種孔洞從高層部分滲出，室外冷空氣因密度大，由低層滲入補充，這就形成煙囪效應。煙囪效應是室內外溫差形成的熱壓及室外風壓共同作用的結果，通常以前者為主，而熱壓值與室內外溫差產生的空氣密度差及進排風口的高度差成正比。這說明，室內溫度越是高於室外溫度，建築物越高，煙囪效應也越明顯，同時也說明，民用建築的煙囪效應一般只是發生在冬季。就一棟建築物而言，理論上視建築物的一半高度位置為中和面，認為中和面以下房間從室外滲入空氣，中和面以上房間從室內滲出空氣。
在煙囪效應的作用下，室內有組織的自然通風、排煙排氣得以實現，但其負面影響也是多方面的：首先，風沙通過低層部分各種孔洞、縫隙吹入室內，消耗熱量並污染室內；其次，風通過電梯井由底層廳門人口被抽到頂層的過程中，導致梯門不能正常關閉；第三，當發生火災時，隨著室內空氣溫度的急劇升高，體積迅速增大，煙囪效應更加明顯，此時，各種豎井成為拔火拔煙的垂直通道，是火災垂直蔓延的主要途徑，從而助長火勢擴大災情。有資料顯示，煙氣在豎向管井內的垂直擴散速度為3-4m/s，意味著高度為100m的高層建築，煙火由底層直接竄至頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個大樓頃刻問便可能形成一片火海。為有效減弱煙囪效應產生的負面影響，可採取以下一些措施。
1．在冬季，空氣主要是通過各種外門從底層流入室內，最直接的方法是將建築通向外界的所有門，儘可能地設定成兩道門、旋轉門、加裝門斗或在外門內側設定空氣幕等，這對於大廳門尤為必要，對於那些次要通道連同地下停車場的外門口等，在冬季也要裝門，至少應增掛厚門帘。在冬季，電梯井頂部的通風孔應適當向小調整或關閉。
2．對於已採暖的建築物，儘量不使低層部分的室內溫度高於高層部分。
3．當火災發生時，不僅在任何季節通過各類豎井產生煙囪效應，而且還可能在小範圍內通過穿越樓板的空調管道，甚至是一些不引人注意的孔隙產生煙囪效應。對此，《高層民用建築設計防火規範》(GB50045-1995)有以下明確規定。
（4）大煙囪煙囪的作用在於使其根部產生足夠吸力，克服焦爐加熱系統阻力（包括分煙道阻力）和下降氣流段熱浮力，從而使爐內廢氣排出，空氣吸入。爐內上升氣流熱浮力則有助於氣體流動和廢氣排出。煙囪根部吸力靠煙囪內熱廢氣的浮力產生，其值由煙囪高度和熱廢氣與大氣的密度差決定。煙囪的工藝設計主要是根據加熱系統的阻力和浮力值確定根部需要的吸力值，並據此計算煙囪高度和直徑。
大煙囪的由來
煙囪是最古老、最重要的防污染裝置之一。煙囪的發明極早。當原始人發現火時，同時發現了這樣一個道理：哪裡有火，哪裡必有煙。最早的煙囪即是室內的通氣孔。當把“火”帶進室內做飯和取暖時煙也隨之而入。這就迫使人們不得不設法在屋頂和牆壁上開些通氣孔，以此來驅除屋內的煙霧。這種方法作為一種規範的人類實踐活動已保留了幾十萬年。人類曾花了很長的時間來改進大煙囪。過去學術界普遍認為：人類文明的發源地埃及和美索不達米亞氣候溫暖，因而家庭取暖也就沒有成為一個緊迫的問題。最後，一個法國考察隊宣布他們在幼發拉底河上游挖掘龐大的廢墟城市馬里時，發現了一座配備著許多煙囪的約有4000 年歷史的宮殿。從而使上述觀點得到改變。誠然，羅馬人在發展設計新穎的熱氣取暖系統時，也大大地改進了煙囪。但流行的觀點仍認為，“煙囪”這一慨念是1200 多年前由敘利亞人、埃及人以及猶太商人從東方引入西歐的。
中國最高的單筒式鋼筋混凝土煙囪為210米。最高的多筒式鋼筋混凝土煙囪是秦嶺電廠 212米高的四筒式煙囪。世界上已建成的高度超過 300米的煙囪達數十座，例如米切爾電站的單筒式鋼筋混凝土煙囪高達368米。
一般有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三類。有玻璃鋼煙囪
其材質一般分為幾種：鐵質、石棉、陶質，這幾種一般用在小的場所，如家庭、辦公室等。
另外還有用磚頭建造的，多為圓柱替，上細下粗，一般用在工業的大廠房，如大鍋爐、冶煉廠等。
脫硫方法
在碳鋼基層上使用：
①先將表面除油去污，之後再進行除銹，除銹等級應滿足不低於Sa2.0或St3標準。在銹面清理乾潔後，用VEGF樹脂打底，待乾後施工。
②用手工泥刀刮鏝成1-2mm(每道)厚的VEGF膠泥層，數小時後即硬化，再按設計要求施工至規定厚度。一般在每塗1mm厚度時進行檢測，以確認塗層是否有針孔及其它瑕疵。
③在彎角或形狀突變處適當增加厚度，或同FRP複合使用。
④用VEGF樹脂罩面一至二道。
⑤VEGF鱗片膠泥塗層質量控制。VEGF鱗片膠泥塗層的質量好壞直接影響其耐腐蝕性能和使用壽命，因此應對VEGF鱗片膠泥塗層的質量加以嚴格控制。一般情況下，塗層的最終檢測項目主要有：外觀缺陷、硬度、針孔測試、厚度測試、錘擊檢查等。
表2.3.5.2 膠泥用量表
品 種 規 格用 量 (KG/M2)
底塗(每道)膠泥層 (1mm厚)面塗(每道)
金屬面VEGF-1-M0.20～0.251.4～1.60.25
VEGF-2-M0.15～0.201.3～1.50.20
3)防腐塗料層、耐酸澆築料內襯構造
鋼內筒由厚度為10～18mm的鋼板捲成弧形後焊接而成。鋼內筒外面沿高度每6m左右間隔設定一個鋼性環（T型鋼或加勁角鋼）。在檢修平台和吊裝平台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。鋼內筒採用耐硫酸*腐蝕鋼板，在鋼內筒結構設計計算時，預留2mm厚度的腐蝕富裕度。
4)工程套用
國內北侖港電廠#1、#2 (600MW)機組（未脫硫）採用耐酸耐熱料、韓城第二發電廠新建600MW機組（脫硫）採用鉀水玻璃耐酸砂漿層內貼陶瓷耐酸板。這種耐腐做法的煙囪，日本國在有塔架及無塔架式鋼煙囪上套用較多。
根據國家“十一五”規劃綱要的要求，到2010全國主要污染物排放量要比“十五”期末減少10%，相應需要削減SO2排放總量10%以上。為了達到此目標，我國的燃煤機組都要配套安裝煙氣脫硫設施。在我國燃煤機組脫硫基本上都採用石灰石，石膏脫硫技術，由於該技術它的載體就是水和石灰石，脫硫後煙氣溫度降低45攝氏度左右，並含有大量的水蒸氣和SO2，在煙道和煙囪內部形成凝結水，凝結凍的主要成份就是H2SO4、HC1和其他腐蝕氣體液體，對煙囪和煙道形成腐蝕，因此燃煤機組在脫硫後煙囪和煙囪防腐是重中之重需解決的問題。
腐蝕是FGD系統中一個嚴重的問題，更是煙道和煙囪面臨的必須解決的難題，就世界和中國對煙囪和和煙道的防腐,主要採用以下類型的四種防腐材料.
①由於玻璃鋼化學腐蝕而且造價比高鎳合金低,所以許多濕法脫離系統裝置使用玻璃鋼已取得了很好的效果,根據國外資料介紹,玻璃鋼已在濕法脫硫系統以下方面獲得了成功的套用:吸收塔塔體,石灰溶解槽,集液器,除霧器,漿液輸送管道,煙道,煙囪.
②由於玻璃鋼內表光滑,不易積垢,耐磨耐酸.所以在流速很高及顆粒物濃度較高的區域通常都有比較好的效果.
(2)煙囪防腐材料—橡膠
在國內市場上比較常見的有矽橡膠,聚脲.但該產品不耐高溫,防水防酸性能極好,不利於燃煤機組長時間直排
(3)煙囪防腐材料—玻璃磷片
(4)煙囪防腐材料—耐酸膠泥
①用途
用於濕法脫硫耐酸磚內筒煙囪內襯防腐。塗層耐溫性及耐酸性能好、附著力強、使用壽命長（20年以上），可以承受高低溫煙氣的長期沖刷和急熱急冷工況下的長期作用，是濕法FGD後排放淨煙氣的煙囪內襯防腐的專用塗料材料。
特性
KY2耐酸膠泥塗料是以優質高矽粉、分散劑、固定劑以及細粒料等為原料，按一定比例科學配製而成，它具有以下優良特性：優良的耐化學介質，耐高溫濕態腐蝕性氣體性能；極低的水蒸氣滲透率、硬化收縮率低、線膨脹係數低；能承受高低溫煙氣的長期沖刷和急熱急冷之工況；極佳的耐磨性；良好的粘接性；常溫硬化，成型施工簡單、修補容易。
1 備選方案
1. 1 玻璃鱗片膠泥襯裡
1. 2 進口磚板襯裡防腐
採用德國或加拿大進口系列的底塗料、膠泥、磚板(磚板厚38 mm) 。
施工工藝為:去除混凝土表面原有的疏鬆防腐
層和硫化產物;均勻塗刷一遍底塗料;按規定的配合比進行膠泥配製;磚板襯砌。在平面上砌築磚板時,磚板排列一般為橫向連續縫,縱向錯縫。磚板砌築時,每鋪砌一塊,應在待鋪的另一行用磚板頂住以防止滑動,待膠泥稍乾後,進行下一行的鋪砌。在底部襯砌完成,膠泥初凝結後,可開始襯砌立面。襯砌立面時,應由下向上進行,襯砌上層磚板時會對下層磚板產生壓力,使下層砌好但膠泥未固化的磚板層錯位或移動。因此,立面襯砌時不能連續襯砌多層,一般在連續襯砌2～3 層後稍停片刻,待下層膠泥初凝後再繼續襯砌;養護固化。
1. 3 整體面層防腐
採用底塗液、耐高溫防腐專用材料、面塗液(防腐層厚度3 mm) 。施工工藝為:剷除混凝土表面原有的疏鬆防腐層,對有硫化物滲入混凝土的地方進行噴燈烘烤,使其結晶析出,然後用清水清洗,使混凝土基面達到清潔;在經表面處理的基層上均勻噴塗封底料;待封底料固化後,用修補料修補基層的凹陷不平處;對修補處均勻噴塗一遍封底料,固化後進行整體面層的施工;要求表面平整、潔淨,達到設計的防腐層厚度;在整體防腐面層上再噴塗面塗2 道。
2 煙囪防腐體系比較
2. 1 防腐體系性能
3 種煙囪防腐體系性能比較見表1。
表1 煙囪防腐體系比較
方案1
方案2
為耐腐蝕磚板襯裡,具有良好的防腐性能,在國外電廠煙囪防腐中有著優良的業績,使用壽命較長。但是,由於採用進口磚板和膠泥等材料,使得防腐工程投資高,施工周期長。另外,此方案採用38 mm 厚的防腐磚,荷載較大,需要採用圈樑支撐,對於老煙囪的改造難以實現。同時,由於防腐層較厚,煙囪出口內徑縮小較多,增加煙氣流動阻力,使得煙囪正壓運行區域增加。
方案3
採用系列專用防腐材料,可以同時滿足耐溫和防腐要求,用它來做防腐整體面層,其整體性好,強度高,使用壽命長,在國內石油化工行業高溫腐蝕環境中有著廣泛的套用。同時,由於是3 mm 厚的噴塗,適合於老煙囪的防腐改造。施工中可採用自上而下的程式,在煙囪頂部設轆轤、卷揚機、外部設升降平台和羅茨風機即可進行施工,簡便可行。
方案4
塗刷煙囪防腐塗料ZS ,煙囪防腐塗料成膜物質：製成以無機聚合物為主的互穿網路聚合物作為成膜物質。志盛威華煙囪防腐塗料主要成分採用納米微粉、陶瓷微珠、碳化矽、氮化硼、細晶氧化鋁、超細氧化鋅、氧化鈦等，製成金屬陶瓷功能填料提高塗層的耐磨，防蝕性能。使用無機纖維，增強塗層的抗衝擊性。配以適當的顏料、溶劑、助劑和加入耐磨增強劑。長效防腐：極好的耐蝕性，抗煙氣中H2S等介質腐蝕。超強的附著力：塗層與基體結合力極強，志盛塗料組合物中含有的金屬氧化物納米材料和稀土氧化物超微粉體，幫助塗層形成一個緻密的界面過渡層，使其綜合熱力學性質與基體相匹配。耐高溫：本產品的基料和填料均有耐高溫的無機物組成，耐熱600℃.耐磨：多種組分組成的陶瓷功能填料，相互協同賦予了塗層優異的耐磨、防腐性能。塗料使用壽命長 ：塗層使用壽命長，煙囪防腐耐久性好，損壞的塗層可以方便地進行修補。在製備、塗裝和形成塗層過程中對環境無污染
煙氣經過脫硫後，雖然煙氣中的二氧化硫的含量大大減少，但是，洗滌的方法對除去煙氣中少量的三氧化硫效果並不好。由於經濕法脫硫，煙氣濕度增加、溫度降低，煙氣極易在煙囪的內壁結露，煙氣中殘餘的三氧化硫溶解後，形成腐蝕性很強的稀硫酸液。脫硫煙囪內的煙氣有以下特點：
1）煙氣濕度大，處於飽和狀態的濕煙氣含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，煙囪內側結構緻密度差的材料內部很易遭到腐蝕，影響結構耐久性。
2）低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
3）酸液的溫度在 40 ℃ -80 ℃ 時，對結構材料的腐蝕性特彆強。以鋼材為例， 40 ℃ -80 ℃ 時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約 3-8 倍。
1）煙氣濕度大，處於飽和狀態的濕煙氣含有的腐蝕性介質在煙氣壓力和濕度的雙重作用下，煙囪內側結構緻密度差的材料內部很易遭到腐蝕，影響結構耐久性。
2）低濃度稀硫酸液比高濃度的酸液腐蝕性更強。
3）酸液的溫度在 40 ℃ -80 ℃ 時，對結構材料的腐蝕性特彆強。以鋼材為例， 40 ℃ -80 ℃ 時的腐蝕速度比在其它溫度時高出約 3-8 倍。
在煙囪防腐的施工中我們要注意的有以下幾點情況：
1、施工場地要乾淨整潔，有通風措施，有害氣體的含量不能超過規定要求。對除煙囪防腐中使用到的油漆意外的易燃品嚴禁存放於施工現場。就是說注意一些環境安全，把現場清理乾淨。
2、場地禁止吸菸，10米範圍內不允許進行焊接或者明火作業，施工中要採用防爆照明設備。施工操作人員應配帶必要的防護用品，在容器內施工，應輪流作業，並採取良好的通風設施。要有防滑措施，作業人員應系好安全帶。
3、使用高壓無空氣噴槍時，應將噴槍接地，以避免靜電火花釀成火災、爆炸事故。若是使用無空氣噴塗設備在極高壓力下作業，切勿將噴槍噴孔對著人體與手掌，以免釀成人身傷害。
4、煙囪防腐施工完畢，在清洗工具及容器內的廢溶劑時，不得隨意傾倒，宜妥善處理。一放出現意外的事情，要放在規定的地方
2、場地禁止吸菸，10米範圍內不允許進行焊接或者明火作業，施工中要採用防爆照明設備。施工操作人員應配帶必要的防護用品，在容器內施工，應輪流作業，並採取良好的通風設施。要有防滑措施，作業人員應系好安全帶。
3、使用高壓無空氣噴槍時，應將噴槍接地，以避免靜電火花釀成火災、爆炸事故。若是使用無空氣噴塗設備在極高壓力下作業，切勿將噴槍噴孔對著人體與手掌，以免釀成人身傷害。
4、煙囪防腐施工完畢，在清洗工具及容器內的廢溶劑時，不得隨意傾倒，宜妥善處理。一放出現意外的事情，要放在規定的地方
