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山东百年电力公司三期2*220MW机组配套脱硫装置，受煤质变化和石灰石成分的影响，CCH经常出现故障而堵塞，运行一年多后已不能使用；原混凝土烟囱由于没有进行防腐处理而不能排放脱硫后烟气。2009年初，电厂决定重新建设湿烟囱。脱硫系统取消CCH，采用湿烟囱排放，将减少整个脱硫系统的压力损失和增压风机的电耗，降低系统总投资和运行、维护费用。
1.1 湿烟囱的高度选择
脱硫后热烟气（约45度）从烟囱出口喷出大体经过4个阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。产生烟流抬升的原因有两个：一是烟囱出口处的烟流具有一定的动量；二是出口处烟流的温度高于周围空气温度而产生的净浮力。影响这两种作用的因素有很多，归结起来可分为排放因素和气象因素。排放因素有烟囱出口的烟气流速、温度和烟囱内径。气象因素有平均风速、环境温度、风速垂直切变、湍流强度和大气稳定度。
据电厂要求，烟囱几何高度为120米，烟囱出口烟气流速约19m/s，依照《火力发电厂大气污染物排放标准》（CB13223-2003），计算了烟气的抬升高度以及污染物的最大落地浓度。烟囱属于高架源，由于高架源的污染源在空中，我们关心的是污染物到达地面的浓度，而不是空中任一点的浓度。依据电厂提供的参数，计算得出烟囱的抬升高度为118米，与120米相差无几，此时将产生地面绝对最大浓度，若污染物的地面浓度满足当地环保部门的要求，则烟囱高度是合理的。
1.2 烟囱结构选型
在进行烟囱结构选型时，参考电厂三期脱硫后的烟气流量、烟气成分、烟气排出影响范围以及电厂环境等数据，通过计算可知，烟囱出口直径为6米、高度120米符合要求。设计时，考虑到三期脱硫吸收塔高度三十多米，通过烟道于烟囱连接部位应该在35-40米之间，结合电厂环境，离海边直线距离不到500米，地面粗糙度属A类，抗震设防烈度为7度，地震加速度为0.15g。通过计算发现，如果采用钢结构，连接部位对主体的刚度消弱比较明显，烟囱底部钢板较厚，用钢量比较大，而烟囱30多米无烟气通过，便设计了三种方案。
方案一为混凝土支撑+混凝土烟囱（预埋内衬钢板）+钢烟囱，方案二为混凝土支撑+钢烟囱，方案三为混凝土支撑+混凝土烟囱。通过比较分析发现，方案一在同等安全的条件下用钢量最少、造价最低，后续维护费用也最低，电厂最后选择了方案一。方案确定以后对烟囱的选址进行了现场勘测，由于原先设计时没有考虑新增烟囱，三期场地建（构）筑物已经没有地方，又考虑到烟道的长度越短越好，在三期脱硫吸收塔西面、灰库南面、回水泵房北面有一空地，好处是离硫吸收塔比较紧，坏处是场地太紧张，周围建筑物对震动敏感，易采用板式基础。
1.3 钢烟囱形式选型
钢烟囱包括塔架式、自立式和拉索式三种形式。高大的钢烟囱可采用塔架式，低矮的烟囱可采用自立式，细高的钢烟囱可采用拉索式。塔架式钢烟囱的钢塔架可根据排烟筒的数量，水平截面设计成三角形和方形。塔架底部宽度与高度之比，不宜小于1/8。自立式钢烟囱的直径d和高度h之间的关系宜满足h<20d。当不满足此条件时，烟囱下部直径宜扩大或采用其他结构型式。烟囱高度与直径之比大于20时，可采用拉索式钢烟囱。由于场地的限制，拉索的布置较为困难，故考虑采用自立式钢烟囱。为了降低成本，节省费用，本工程采用钢混凝土组合式烟囱，底部40米高位混凝土部分，其中烟囱部分高15米，顶部80米为钢烟囱。烟囱整体圆锥形，底部直径11米，顶部直径6米，标高120米。
在确定采用自立式钢烟囱的结构形式后，我们对本工程的钢烟囱进行了有限元建模分析，烟囱段壁厚6-14mm，混凝土部分内衬6mm钢板，烟道入口开孔与吸收塔烟道出口在同一平面。在烟囱出口的设计上，还要充分考虑烟囱出口处凝结水的回收问题。由于烟囱出口处环境温度较低，凝结水量较多，在烟囱出口外设置烟囱顶部的疏水装置，将烟囱出口附近的冷凝水收集返回吸收塔。
1.4 防腐方案的选择
我国现行设计标准中，均未对烟囱脱硫防腐设计做出规定，只是从烟气的腐蚀性等级对烟囱的防腐设计进行了要求。
本文案与三期建设的脱硫烟囱相同，即建造一支钢结构单筒烟囱，烟囱出口直径6米，总高度120米。鉴于排放烟气温度低（约55度），再加上龙口地处海边，风力较大，起风比较频繁，会对外保温层产生破坏性影响，故烟囱不设外保温层。
综合考虑烟囱防腐性能及工程造价等方面的因素，防腐方案采用烟囱内壁涂抹环氧乙烯基玻璃鳞片树脂进行防腐，防腐层厚度2mm。乙烯基酯玻璃鳞片具有耐腐蚀性能好，较低的渗透率，较强的粘结强度，耐温差（热冲击）性能较好，耐磨性好的优点。其拉伸强度85MPa；延伸率3%-4%；挠曲强度130MPa；收缩率8.3%；热扭曲温度150度；分解温度165度；巴氏硬度40.由于烟囱标高40m以下部分用混凝土浇筑，为了确保防腐的可靠性，在烟囱烟气入口处以上至烟囱标高40m以下之间的混凝土筒壁贴衬6mm厚钢板，贴衬钢板与净烟气烟道及40m以上钢筒壁之间为焊接连接。
2、结语
根据工程实际情况，设计了一种烟气脱硫装置用钢与混凝土组合湿烟囱。烟囱底部40m是混凝土部分，上部80m是钢烟囱;烟囱顶部设有环形冷凝液收集器，底部设有V型槽冷凝液收集器；烟囱外层不设保温层；在烟囱的烟气入口处以上至烟囱标高40m以下之间的混凝土筒壁贴衬6mm厚钢板，贴衬钢板与净烟气烟道及40m以上钢筒壁之间为焊接连接。防腐方案采用烟囱内壁涂抹环氧乙烯基玻璃鳞片树脂进行防腐，防腐层厚度2mm。通过实践证明这一设计技术可行，造价低、实施方便、寿命长，经得起实践的考验。
