高效防腐收尘节能新型烟囱技术
2012-04-06 17:09:25 来源：
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电力18讯：
基本概况高效防腐收尘节能烟囱是在原有发明专利―《高效烟囱》的基础上发展形成的。高效烟囱在1985年申报专利，1989年获发明专利证书（专利号2321），1991年获国家发明三等奖（证号A03018）。为开发、推广和改进该项发明，1985年经湖南省政府批准，成立湖南省华湘高效烟囱建设公司。二十多年来，该公司在上海、武汉、天津等九省市的化工、冶金和热电等行业排烟工程中实施了近30座，高度45~210m，均取得了环境保护和节能的优良效果，至今运行稳定，筒体完好。多年来的工程实践，新型烟囱在设计方法、施工工艺等方面积累了丰富的经验，形成了完整的技术系列。在此基础上，2002年以来，在国防科学技术大学，湖南大学等有关单位的协作下，进行深入研究和改进，于 2005年6月29日申报《高效防腐收尘节能烟囱》发明专利，2005年9月9日初步审查合格，2007年1月19日国家知识产权局予以公布。2007年11月，该项发明获中国国际专利博览会金奖。
2003年10月和2005年4月，国家环保局和湖南省电力勘测设计院分别对该项目进行了现场考察得出了“运行稳定，筒体完好”的相同结论。
2.运行原理和技术特点高效防腐收尘节能烟囱的运行原理是：改变传统烟囱的进气为切向进气方式，烟囱内壁加来复线结构，使烟气旋转排出大气。利用旋转烟气流产生的离心力、中心负压以及流体动能高度集中和相对稳定的漩涡结构，致使冷凝水雾被吸卷聚集于烟囱中轴地带、烟羽有较高的抬升能力和烟气中固态粒子进一步分离的三种效应，达到烟囱内壁不腐蚀、保持较高的抬升高度和烟气进一步除尘等三重目标。其技术特点是：
冷凝水雾集中于烟囱中轴，不腐蚀内壁，烟囱使用年限长， 无须维修，从根本上解决了烟囱的腐蚀问题；
烟囱构造简单，主体内衬可用普通红砖，施工周期短，造价低；
在采用湿法脱硫工艺中，不需铺设防腐内衬，不必配置换热器（GGH）也不会降低烟气抬升高度，大幅度降低工程成本；
结构稳定性好
烟气稳定性好，扩散高度高，在大气逆温情况下，不出现烟气落地现象，环保效果好
烟气在筒内旋转，有旋风除尘作用，含尘量进一步降低；
烟气流动顺畅，压头损失小，减少引风机动力消耗，节能。
本专利的推广应用将产生很好的经济效益和环保效果，按一台600MW采用湿法除硫装置的机组估算：
1>节省投资~2500万元,其中不设换热器（GGH）~1000万元，烟囱本体造价节省~1500万元。
2>年节电约500万度其中主要包括引风机和换热器二项，引风机按节能7.5%估计。
3>更好的环保效果主要表现在烟气的抬升高度高，“落地”概率极小，而且烟气中的含尘在烟囱底部可以回收，排入大气的烟气得到净化等方面。
大型机组采用湿法脱硫方法是我国近期逐渐开始的建设项目，但烟囱的设计尚缺乏经验与技术储备，主要借鉴国外经验与资料，效果并不理想，当前的现状是：
配置换热器（GGH）并没有达到预期效果，烟温提高到80℃仍不能从根本上防止烟囱的腐蚀。脱硫以后产生的固态石膏颗粒仍有一少部分排入大气，GGH不能防止脱硫以后出现的二次污染。
只是贴壁流动的极小部分湿烟气造成烟囱洞壁腐蚀，而不惜成本的配置GGH，对全部大流量湿烟气进行加热是很不合理的。而且目前运行的GGH积灰严重、设备阻力很大、能耗也加大，结果是加大了脱硫成本和发电成本，严重影响企业利润。加之GGH设备投资高达数千万元，运行与维护不方便，不受企业欢迎。不设置 GGH已经成为许多发电企业的理性选择。
不设GGH的烟囱设计目前主要采用套筒式方案，即加钛钢内套或者砖砌内套。在实际应用中，这两种套筒都存在一些问题。
钢内套烟囱造价昂贵，吊装和拆卸工艺有许多不安全因素，已经发生重大安全事故（天津）；现在己经发现运行时间不长的多座钢内套出现腐蚀穿现象；砖砌内套也出现了腐蚀穿孔问题；两种烟囱都不可能进行不停炉检修；脱硫后的石膏固体颗粒一部份排入大气，一部份（包括石灰浆）下落厂区，都造成新的环境污染.
砖砌无GGH烟囱排烟落下的白色颗粒技术经济比较3.1节省了工程造价与设备投资新型烟囱由于结构简单，没有套筒式烟囱内外套之间的维修通道，筒体外围尺度较小，造价比较低。另外它不用配置换热器GGH，也节省了投资。
新型烟囱依靠自身的技术特点，不存在筒壁的腐蚀问题，换热器GGH可以取消，节省了一大笔建设投资。根据湘潭电厂提供的数据，1×300MW国产机组换热器GGH的设备采购费为950万元，加上运输、安装、调试等费用，其总额估计约为1200万元。按一座烟囱适配2×300MW机组估算，投资额高达约 2400万元。
降低了运行成本・烟囱引风机节能效益根据天津碱厂动力分厂采用150m新型烟囱后，引风机用电减少了20A，降耗达15%，国防科学技术大学的模型试验结果与这一结果相当。天津泰达热电公司热源二厂提供的降耗数据为7.5%。若电厂一台600MW机组的引风机运行负荷为3300kw。按年运行5000小时，降耗7.5%的估算，一座新型烟囱(二台机组)年节电约250×104kwh。电价按0.35元/度计算，全年可降低运行成本90万元。
・脱硫塔风机节能效益根据电厂运行经验，换热器阻力为1000Pa，1×600MW新型烟囱不用换热器GGH，风机电机功率可以减少约1000kw，年运行5000小时计算，全年节电500×104kwh。电价按0.35元/度计算，全年可降低成本约175万元。
・节省相关维修、维护等其它费用根据运行规范，换热器每5年需要更换一次换热元件，300MW机组国产GGH更换一次需费用400万元。此外，新型烟囱筒体内衬不需要经常维修和保养，也节省了维修费用。
预计年节省经费约200万元（2×300MW）。
4.工程实例・天津碱厂150m烟囱1986年建造，原为12台20t/h锅炉，配套30m钢筒烟囱8座，干法除尘，拆除8座烟囱后改为150m高效烟囱，引风机电流降低20A，每月节电4.3×104kwh，日收尘20m3。
・天津碱厂100m烟囱1988年建造，供4台35t/h炉排烟，水膜除尘，加石灰（碱）脱硫，运行20年，烟囱无破损。
・天津开发区热力二厂（现更名为天津泰达热电公司热源二厂）100m烟囱二座（见图2和图3）分别于1991年和1994年投入运行，采用水膜除尘，加烧碱与石灰湿法双碱脱硫，未设除雾器，烟温52℃，运行十多年，内衬全干无腐蚀，与相同机组相比较，引风机动力消耗降低7.5％,年收尘50m3。天津国华热电公司100
m烟囱2000年建造，采用电除尘湿法脱硫装置，每年仍收尘50立方米。
5.结论（1）在燃煤电厂所有各种烟囱中，新型烟囱造价最低，比改进型砖套筒烟囱还节省1000万元。
（2）新型烟囱具有很高的经济性是由于它技术的先进性：切向进气，风机能耗低，内壁不腐蚀，不用换热器（GGH），筒体外围尺度小等。
（3）燃煤电厂采用新型烟囱可以节省建投资3000万元，其中烟囱本体节省1000万元，不用GGH节省2000万元。
（4）燃煤电厂采用新型烟囱每年可以节省运行成本约610万元，其中烟囱引风机节能约90万元，脱硫塔风机节能约320万元，年维修、维护费用节省约200万元。
《高效防腐节能收尘烟囱》发明专利是一项具有独立知识产权的先进的烟囱技术。它的推广应用符合节能降耗和环境保护的长远国策。目前在我国大型火电厂在线运行烟囱出现诸多问题的情况下，推广应用高效防腐节能收尘烟囱技术不但是最佳选择，企业也将获得巨大的经济效益和良好的环保效果。
基本概况高效防腐收尘节能烟囱是在原有发明专利―《高效烟囱》的基础上发展形成的。高效烟囱在1985年申报专利，1989年获发明专利证书（专利号2321），1991年获国家发明三等奖（证号A03018）。为开发、推广和改进该项发明，1985年经湖南省政府批准，成立湖南省华湘高效烟囱建设公司。二十多年来，该公司在上海、武汉、天津等九省市的化工、冶金和热电等行业排烟工程中实施了近30座，高度45~210m，均取得了环境保护和节能的优良效果，至今运行稳定，筒体完好。多年来的工程实践，新型烟囱在设计方法、施工工艺等方面积累了丰富的经验，形成了完整的技术系列。在此基础上，2002年以来，在国防科学技术大学，湖南大学等有关单位的协作下，进行深入研究和改进，于 2005年6月29日申报《高效防腐收尘节能烟囱》发明专利，2005年9月9日初步审查合格，2007年1月19日国家知识产权局予以公布。2007年11月，该项发明获中国国际专利博览会金奖。
2003年10月和2005年4月，国家环保局和湖南省电力勘测设计院分别对该项目进行了现场考察得出了“运行稳定，筒体完好”的相同结论。
2.运行原理和技术特点高效防腐收尘节能烟囱的运行原理是：改变传统烟囱的进气为切向进气方式，烟囱内壁加来复线结构，使烟气旋转排出大气。利用旋转烟气流产生的离心力、中心负压以及流体动能高度集中和相对稳定的漩涡结构，致使冷凝水雾被吸卷聚集于烟囱中轴地带、烟羽有较高的抬升能力和烟气中固态粒子进一步分离的三种效应，达到烟囱内壁不腐蚀、保持较高的抬升高度和烟气进一步除尘等三重目标。其技术特点是：
冷凝水雾集中于烟囱中轴，不腐蚀内壁，烟囱使用年限长， 无须维修，从根本上解决了烟囱的腐蚀问题；
烟囱构造简单，主体内衬可用普通红砖，施工周期短，造价低；
在采用湿法脱硫工艺中，不需铺设防腐内衬，不必配置换热器（GGH）也不会降低烟气抬升高度，大幅度降低工程成本；
结构稳定性好
烟气稳定性好，扩散高度高，在大气逆温情况下，不出现烟气落地现象，环保效果好
烟气在筒内旋转，有旋风除尘作用，含尘量进一步降低；
烟气流动顺畅，压头损失小，减少引风机动力消耗，节能。
本专利的推广应用将产生很好的经济效益和环保效果，按一台600MW采用湿法除硫装置的机组估算：
1>节省投资~2500万元,其中不设换热器（GGH）~1000万元，烟囱本体造价节省~1500万元。
2>年节电约500万度其中主要包括引风机和换热器二项，引风机按节能7.5%估计。
3>更好的环保效果主要表现在烟气的抬升高度高，“落地”概率极小，而且烟气中的含尘在烟囱底部可以回收，排入大气的烟气得到净化等方面。
大型机组采用湿法脱硫方法是我国近期逐渐开始的建设项目，但烟囱的设计尚缺乏经验与技术储备，主要借鉴国外经验与资料，效果并不理想，当前的现状是：
配置换热器（GGH）并没有达到预期效果，烟温提高到80℃仍不能从根本上防止烟囱的腐蚀。脱硫以后产生的固态石膏颗粒仍有一少部分排入大气，GGH不能防止脱硫以后出现的二次污染。
只是贴壁流动的极小部分湿烟气造成烟囱洞壁腐蚀，而不惜成本的配置GGH，对全部大流量湿烟气进行加热是很不合理的。而且目前运行的GGH积灰严重、设备阻力很大、能耗也加大，结果是加大了脱硫成本和发电成本，严重影响企业利润。加之GGH设备投资高达数千万元，运行与维护不方便，不受企业欢迎。不设置 GGH已经成为许多发电企业的理性选择。
不设GGH的烟囱设计目前主要采用套筒式方案，即加钛钢内套或者砖砌内套。在实际应用中，这两种套筒都存在一些问题。
钢内套烟囱造价昂贵，吊装和拆卸工艺有许多不安全因素，已经发生重大安全事故（天津）；现在己经发现运行时间不长的多座钢内套出现腐蚀穿现象；砖砌内套也出现了腐蚀穿孔问题；两种烟囱都不可能进行不停炉检修；脱硫后的石膏固体颗粒一部份排入大气，一部份（包括石灰浆）下落厂区，都造成新的环境污染.
砖砌无GGH烟囱排烟落下的白色颗粒技术经济比较3.1节省了工程造价与设备投资新型烟囱由于结构简单，没有套筒式烟囱内外套之间的维修通道，筒体外围尺度较小，造价比较低。另外它不用配置换热器GGH，也节省了投资。
新型烟囱依靠自身的技术特点，不存在筒壁的腐蚀问题，换热器GGH可以取消，节省了一大笔建设投资。根据湘潭电厂提供的数据，1×300MW国产机组换热器GGH的设备采购费为950万元，加上运输、安装、调试等费用，其总额估计约为1200万元。按一座烟囱适配2×300MW机组估算，投资额高达约 2400万元。
降低了运行成本・烟囱引风机节能效益根据天津碱厂动力分厂采用150m新型烟囱后，引风机用电减少了20A，降耗达15%，国防科学技术大学的模型试验结果与这一结果相当。天津泰达热电公司热源二厂提供的降耗数据为7.5%。若电厂一台600MW机组的引风机运行负荷为3300kw。按年运行5000小时，降耗7.5%的估算，一座新型烟囱(二台机组)年节电约250×104kwh。电价按0.35元/度计算，全年可降低运行成本90万元。
・脱硫塔风机节能效益根据电厂运行经验，换热器阻力为1000Pa，1×600MW新型烟囱不用换热器GGH，风机电机功率可以减少约1000kw，年运行5000小时计算，全年节电500×104kwh。电价按0.35元/度计算，全年可降低成本约175万元。
・节省相关维修、维护等其它费用根据运行规范，换热器每5年需要更换一次换热元件，300MW机组国产GGH更换一次需费用400万元。此外，新型烟囱筒体内衬不需要经常维修和保养，也节省了维修费用。
预计年节省经费约200万元（2×300MW）。
4.工程实例・天津碱厂150m烟囱1986年建造，原为12台20t/h锅炉，配套30m钢筒烟囱8座，干法除尘，拆除8座烟囱后改为150m高效烟囱，引风机电流降低20A，每月节电4.3×104kwh，日收尘20m3。
・天津碱厂100m烟囱1988年建造，供4台35t/h炉排烟，水膜除尘，加石灰（碱）脱硫，运行20年，烟囱无破损。
・天津开发区热力二厂（现更名为天津泰达热电公司热源二厂）100m烟囱二座（见图2和图3）分别于1991年和1994年投入运行，采用水膜除尘，加烧碱与石灰湿法双碱脱硫，未设除雾器，烟温52℃，运行十多年，内衬全干无腐蚀，与相同机组相比较，引风机动力消耗降低7.5％,年收尘50m3。天津国华热电公司100
m烟囱2000年建造，采用电除尘湿法脱硫装置，每年仍收尘50立方米。
5.结论（1）在燃煤电厂所有各种烟囱中，新型烟囱造价最低，比改进型砖套筒烟囱还节省1000万元。
（2）新型烟囱具有很高的经济性是由于它技术的先进性：切向进气，风机能耗低，内壁不腐蚀，不用换热器（GGH），筒体外围尺度小等。
（3）燃煤电厂采用新型烟囱可以节省建投资3000万元，其中烟囱本体节省1000万元，不用GGH节省2000万元。
（4）燃煤电厂采用新型烟囱每年可以节省运行成本约610万元，其中烟囱引风机节能约90万元，脱硫塔风机节能约320万元，年维修、维护费用节省约200万元。
《高效防腐节能收尘烟囱》发明专利是一项具有独立知识产权的先进的烟囱技术。它的推广应用符合节能降耗和环境保护的长远国策。目前在我国大型火电厂在线运行烟囱出现诸多问题的情况下，推广应用高效防腐节能收尘烟囱技术不但是最佳选择，企业也将获得巨大的经济效益和良好的环保效果。
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