湿法脱硫钢筋混凝土单筒烟囱防腐结构优化

湿法脱硫钢筋混凝土单筒烟囱防腐结构优化

王成

大唐鲁北发电有限责任公司  251909

摘要：湿法脱硫是一种广泛使用的烟气脱硫工艺。该技术的核心原理是利用碱性溶液对烟气中的二氧化硫（SO2）进行吸附，从而实现减排的目的。对湿法脱硫工艺原理的深入理解是优化烟囱防腐蚀结构的关键。由于脱硫过程中产生的石膏浆液具有较强的腐蚀作用，因此，在钢筋混凝土单筒烟囱结构的设计中需要考虑这种腐蚀对结构耐久性的影响。基于此，本文对湿法脱硫钢筋混凝土单筒烟囱的防腐结构优化策略进行了深入分析，以确保防腐设计既经济又高效。

关键词：湿法脱硫；钢筋混凝土；单筒烟囱；防腐结构优化

引言

将湿法脱硫技术用于烟囱防腐是工业排放控制领域的一项重要进步。该技术是利用烟气中的二氧化硫和碱性溶液发生化学反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而达到脱硫的目的。在烟囱防腐方面，采用湿法脱硫工艺可大大降低烟囱腐蚀率，延长烟囱寿命。同时，湿法脱硫技术也面临着一些新问题，如烟囱内湿度大，易造成材料腐蚀。因此，设计抗酸、抗腐蚀涂层、抗腐蚀复合材料是保证烟囱结构长期稳定与安全的关键。

1.湿法脱硫对烟囱防腐的影响

1.1.湿法脱硫工艺对烟囱结构的腐蚀机理

尽管采用湿法脱硫可有效降低烟气中SO2的排放量，但高湿度和酸性环境下钢筋混凝土单筒烟囱的腐蚀问题不可忽视。在湿法脱硫工艺中，烟气与水雾中的碱液发生化学反应，生成的硫酸根、亚硫酸根等会儿与烟囱内壁的混凝土发生化学反应，导致结构强度下降。因此，对其腐蚀机制进行深入研究，并提出高效的抗腐蚀设计方法是十分必要的。

1.2.湿法脱硫环境下的烟囱腐蚀案例分析

在湿法脱硫环境下，烟气脱硫过程中产生的酸性物质会对钢筋混凝土结构造成长期的腐蚀，从而导致烟囱结构的腐蚀问题尤为突出。例如，在某火力发电厂的烟囱案例中，通过对其长期监测发现，烟气脱硫时，烟囱内的pH值可能在3以下，大大低于混凝土的耐酸阈值。根据腐蚀速率计算模型计算结果表明，与湿法脱硫或干法相比，烟囱腐蚀速度要快很多倍，造成钢筋锈蚀，混凝土剥落。这一现象不仅降低了烟囱使用寿命，而且增加了维护成本，增加了安全隐患。

2.防腐结构优化方案

2.1.结构加固技术的应用

在优化结构的基础上，采用结构加固技术对湿法脱硫烟囱的长期稳定运行具有重要意义。研究表明，湿法烟气脱硫过程中所处的腐蚀环境，使其在化学与物理双重作用下承受着巨大的压力。已有研究表明，烟囱内温度波动及酸气侵蚀可引起混凝土碳化及钢筋锈蚀，影响结构承载力。因此，采用碳纤维网补强、高性能混凝土替代、预应力加固等先进技术，可大幅提升烟囱结构的耐久性与安全性。在某案例中，采用碳纤维布对烟囱外壁进行加固，不仅可提高其弯曲强度，还可防止裂缝扩展，延长其使用寿命。此外，在采用结构加固技术时，应结合经济效益分析，确保既能满足防腐要求，又能实现成本的最优化。

2.2.防腐涂层技术的创新应用

创新应用防腐蚀涂料技术，是进行湿法脱硫钢筋混凝土单筒烟囱结构优化设计的关键因素之一。随着科技的发展，新型复合材料和纳米技术的应用，使烟囱防腐蚀涂层发生了革命性的变化。例如，纳米改性环氧树脂涂层，由于其优良的耐化学腐蚀性能和渗透性能而大大延长了烟囱的使用寿命。通过对烟囱在潮湿烟气脱硫环境下的腐蚀案例的分析，发现采用纳米改性环氧树脂后，烟囱的腐蚀速度明显降低。经济效益分析表明，尽管该创新涂层技术的初期投资较高，但长期维护成本和整体经济效益却更为优越。

此外，引入智能监测技术，实现对涂层损伤的实时监测与修复，避免大面积腐蚀损伤的发生。如采用电化学阻抗谱（EIS）技术，可以非破坏性检测涂层的完整性及腐蚀状态，保证其长期使用。采用此项技术，既可提高烟囱防腐的可靠性，又可使结构优化设计更具科学性和准确性。

防腐蚀涂料技术的创新应用，也要考虑到涂料与烟囱基底的相容性。研究指出：涂层与混凝土基体间的黏结强度对涂层防腐效果起着决定性的作用。因此，高黏结强度的涂层材料（如硅烷改性聚氨酯涂层）可与混凝土形成稳定的复合物，从而提高涂层的耐久性和防腐性能。实践证明，该技术已在多个湿法烟气脱硫工程中得到成功应用，并取得了较好的效果。

3.防腐结构优化的实施与管理

3.1.防腐结构优化的施工技术要点

在湿法脱硫钢筋混凝土烟囱的防腐结构优化施工中，技术要点的精确实施是确保工程成功的关键。第一，施工前的准备工作是非常重要的，包括详细评估现存的烟囱状态，以及严格控制建成环境。例如，针对烟囱湿法脱硫过程的腐蚀机理，设计团队需要采用高性能环氧树脂涂料等防腐蚀材料，降低其在运行中受到的物理化学侵蚀。第二，在施工过程中，采用结构加固技术是另一重要环节。加固技术不应只考虑材料强度与耐久性，还应考虑施工简便、经济有效等问题。如采用碳纤维布加固烟囱，可有效地提高其抗拉强度及弯曲强度，降低设计对其运行的影响。此外，施工技术要点还包括对施工质量的严格控制。这就要求施工队伍严格按照预先制定的施工方案，采取科学的施工方法进行施工。如

湿法脱硫技术中，烟囱温湿度控制是关键，需要保证各工艺参数的合理控制，才能避免对新涂料的不利影响。最后，施工后的维护和管理策略也是优化方案中不可或缺的一部分。施工团队需要制定详细的维护方案，并对烟囱进行定期检查，以保证防腐蚀设计的长期效果。通过这些综合性的施工技术要点，可大幅提升湿法脱硫烟囱的耐腐蚀性能，延长其使用寿命，为工业生产提供更加稳定和安全的保障。

3.2.防腐结构优化的维护与管理策略

在湿法脱硫钢筋混凝土烟囱的防腐结构优化中，维护与管理策略的制定是确保长期防腐效果和结构安全的关键。根据相关研究，烟囱的腐蚀速率与环境因素如温度、湿度和酸雨发生频率有密切相关。因此，建立以环境监测为基础的动态维护体系是十分必要的。在烟囱内安装传感器，实时监测内外温湿度变化，并结合腐蚀率模型，对结构腐蚀状态进行预测，从而制定针对性的维护方案。另外，定期的检查与维护也要符合防腐蚀设计的耐久性要求，如对烟囱进行定期检查与修补，以保证其完整性与有效性。在管理策略上，以PDCA循环模式为参照，把维护工作纳入持续改善循环中，提升烟囱防腐结构管理的效能与效率。

4.结束语

综上所述，随着工业排放标准的不断提高，湿法脱硫技术已被广泛应用于钢筋混凝土单筒烟囱防腐。然而，传统防腐蚀结构在长期湿法脱硫条件下很难应对，由此引发的腐蚀问题日趋严重。为应对这一挑战，采用高性能材料、创新结构加固技术是防腐结构优化技术发展的必然趋势。如采用玻璃纤维增强塑料（GRP）等抗腐蚀材料，可显著改善烟囱抗腐蚀性能。另外，采用碳纤维布加固技术，可有效地提高其承载力及耐久性能。未来防腐结构优化技术的发展将更加注重材料科学与结构工程的交叉融合，以实现更高效、经济、环保的烟囱防腐解决方案。

参考文献

[1]岳焕玲.湿法脱硫后尾气烟囱结构选型及防腐方案论述[J].有色设备,2022,36(04):87-91.

[2]王中伟,孙君建,赵立春,郑大维,李响,乔万军,缪红波,武正华.湿法脱硫对电厂钢筋混凝土单筒烟囱的腐蚀及防腐方法研究[J].发电技术,2018,39(06):546-553.

[3]贾军刚,柴俊,王日朝,王金兴,赵京中,刘飞.湿法脱硫钢筋混凝土单筒烟囱防腐结构优化[J].华电技术,2018,40(01):16-18+77-78.

[4]姚丽.燃煤热电厂烟囱结构及防腐[J].中国新技术新产品,2017,(14):41-42.

[5]黄海鹏.湿法脱硫烟囱防腐技术及方案研究[J].住宅与房地产,2015,(22):160-161.