火電廠大直徑玻璃鋼排煙內(nèi)筒施工工法

仝全民 邵志強 王建文

火電廠大直徑玻璃鋼排煙內(nèi)筒施工工法

仝全民 邵志強 王建文

火力發(fā)電廠的高煙囪是重要的構(gòu)筑物，由于脫硫裝置取消GGH，煙氣的濕度和溫度降低，容易造成煙囪內(nèi)壁出現(xiàn)低溫腐蝕，使得煙囪滲漏和結(jié)構(gòu)強度降低，煙囪防腐出現(xiàn)問題，將會危及煙囪結(jié)構(gòu)安全，可能導致機組被迫停爐，對發(fā)電企業(yè)本身及社會經(jīng)濟效益都將會造成嚴重損失。玻璃鋼復合材料和其他材料相比，具有重量輕、超強耐腐蝕、整體性好等特點，是理想新型煙囪可選材料。對用于濕法脫硫系統(tǒng)電廠玻璃鋼排煙煙囪的材料選擇、產(chǎn)品設計、制造工藝、檢測方法及安裝等方面開展規(guī)范化工作具有重要的工程實際意義。

火力發(fā)電廠的高煙囪是重要的構(gòu)筑物，根據(jù)相關規(guī)定，其應滿足結(jié)構(gòu)設計基準期50年和工藝系統(tǒng)設計壽命30～35年的要求。由于脫硫裝置取消GGH，煙氣的濕度和溫度降低，容易造成煙囪內(nèi)壁出現(xiàn)低溫腐蝕，使得煙囪滲漏和結(jié)構(gòu)強度降低，煙囪防腐出現(xiàn)問題，將會危及煙囪結(jié)構(gòu)安全，可能導致機組被迫停爐，對發(fā)電企業(yè)本身及社會經(jīng)濟效益都將會造成嚴重損失。

目前，排煙筒的防腐材料主要選用泡沫玻璃磚、泡沫陶瓷磚、玻璃鋼復合材料和鈦合金復合鋼板四類。常用的金屬類防腐材料（包括鈦鋼和其他合金）不僅造價高，而且還不能全部解決燃煤產(chǎn)生的多種腐蝕介質(zhì)的侵蝕，鈦合金復合板對有些酸介質(zhì)的防腐能力也有缺陷。玻璃和陶瓷類防腐材料如粘貼泡沫玻璃磚和泡沫陶瓷磚，不能做成大塊或整體的防腐體系，且施工操作性不佳，防腐層的整體密封性很難保證，出現(xiàn)滲漏情況很多。玻璃鋼復合材料和另外三者相比，具有重量輕、超強耐腐蝕、整體性好等特點，是理想新型煙囪可選材料。

玻璃鋼排煙內(nèi)筒主要由樹脂和玻璃纖維復合而成。因為這兩種原材料的共同作用而具有雙向異性的力學性能，順玻璃纖維方向的強度高于一般結(jié)構(gòu)鋼。

經(jīng)過合理的選材、設計、制造和安裝，玻璃鋼復合材料用于濕法脫硫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和整套裝置中，具有使用壽命長，運行可靠等特點，在國外已有廣泛的應用，技術經(jīng)濟分析是可行的。但玻璃纖維增強塑料是各向異性的材料，其優(yōu)良的性能來之于合理的設計、正確的選材和嚴格的生產(chǎn)工藝控制，因此，對用于濕法脫硫系統(tǒng)電廠玻璃鋼排煙煙囪的材料選擇、產(chǎn)品設計、制造工藝、檢測方法及安裝等方面開展規(guī)范化工作具有重要的工程實際意義。

工法特點

設計性、適應性強。玻璃鋼復合材料具有很強的可設計性，可根據(jù)工程實際選用合適的樹脂和玻璃纖維材料。制品厚度及鋪層方式根據(jù)復合體系性能參數(shù)分析計算及執(zhí)行相應標準及規(guī)范確定。

設備自動化程度高。選用大型微機控制臥式纏繞機和專用模具，并配備自動攪拌、保溫、輸膠等系統(tǒng)，配合車間內(nèi)的溫-濕控制系統(tǒng)，具有自動化程度高、人員需求少、能源消耗低、連續(xù)作業(yè)時間長等特點。

產(chǎn)品整體性好。為保證煙囪內(nèi)筒體系環(huán)向剛度，在其上分段設置半圓形環(huán)向加強筋，與筒體整體纏繞、一次成型，相對傳統(tǒng)的矩形加強筋、手糊二次安裝具有整體性好、不耐老化性能更優(yōu)。相對以往最外層只噴涂耐老化膠衣，本工法在最外層增加噴射紗層。該層含膠量高，防老化性能好，在其外再噴涂耐老化膠衣，使產(chǎn)品的耐老化性能更佳。

安全性好。吸收以往工程的經(jīng)驗和教訓，選用阻燃型乙烯基酯樹脂，解決了運行過程中的防火安全問題。

保溫性好。玻璃鋼復合材料是熱的不良導體，與傳統(tǒng)的鈦鋼內(nèi)筒相比，排煙溫度在90℃以下時，玻璃鋼排煙筒不必設保溫或隔熱層，可以較多的節(jié)省工期和人力物力成本。

質(zhì)量監(jiān)測手段完善。引入第三方權威檢測機構(gòu)，在整個生產(chǎn)過程中進行抽樣檢測、旁站監(jiān)造，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。

適用范圍

采用濕法脫硫并且取消GGH系統(tǒng)的火電廠排煙煙道及排煙煙囪內(nèi)筒。

工藝原理

玻璃鋼排煙內(nèi)筒一般采取現(xiàn)場制作，主要生產(chǎn)工藝為：

纏繞成型：由大型微機控制纏繞機帶動專用模具按設定程序完成產(chǎn)品的濕法纏繞、噴射等制作工藝。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件選擇臥式或立式纏繞機。內(nèi)筒和煙道本體主要采用纏繞成型。

濕法纏繞成型工藝是指將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，然后固化脫模成為復合材料制品的工藝過程。其原理圖如下：

根據(jù)工藝單或作業(yè)指導書逐層纏繞碳纖維表面氈、聚酯表面氈、噴射紗、纏繞紗、單向布、等玻璃纖維材料，直至完成積層制作要求。

手糊成型：又稱接觸成型工藝。是手工作業(yè)把玻璃纖維織物和樹脂交替鋪在模具上，然后固化成型為玻璃鋼制品的工藝。部分非標配件使用手糊成型工藝生產(chǎn)。連接法蘭、錐形底、防雨罩等非標件主要采用該工藝成型。其原理圖如下：

工藝流程及操作要點

本工法的工藝流程圖如下：

在生產(chǎn)時，以下操作應尤其注意：

模具的控制。模具表面應平滑，整潔，不允許表面有雜物、水汽，直徑允差為±10mm，同心度誤差不大于10mm。

噴槍的控制。內(nèi)襯層是玻璃鋼排煙內(nèi)筒體系防腐蝕性能的關鍵所在，在制作中，主要采用噴射紗噴射成型。所使用的噴槍是由高輸出量內(nèi)混合樹脂纖維噴射機來控制的，正確的使用噴槍是制作高質(zhì)量內(nèi)襯層和噴射紗的關鍵。在生產(chǎn)前和生產(chǎn)中以下五點應尤其注意：樹脂膠液由噴槍膠槽引出，噴槍膠槽底部配備環(huán)形加熱帶，保證樹脂的溫度合適，保證樹脂膠液維持在適宜的粘度范圍；噴射前，使用紅外測溫儀對噴槍膠槽中的樹脂進行測溫，適宜溫度應滿足10～25℃；纖維切割不準時，要調(diào)整切割輥與橡膠輥間隙。為使纖維噴出量不變，也要調(diào)整一次氣壓；噴射最后層時，應盡量薄些，以獲得光滑平面。為達到規(guī)定厚度，可以多次噴射； 每個噴射面噴完后，立即用壓輥滾壓，要特別注意，凹凸表面。整修毛刺，排出氣泡，然后再噴第二層。

輸膠系統(tǒng)

本工程輸膠系統(tǒng)分為纏繞輸膠模塊和噴射輸膠模塊，分別為纏繞紗和噴射紗輸膠。

其中纏繞紗輸膠由樹脂攪拌罐輸出，噴射輸膠由噴槍膠槽輸出，噴槍膠槽可以盛放約500Kg樹脂，筒體制作前要提前從樹脂加熱桶中泵送樹脂到噴槍膠槽，制作過程中，配膠工應及時泵送樹脂補充到噴槍膠槽，保證作業(yè)連續(xù)性。

微機控制系統(tǒng)

進行纖維環(huán)向纏繞時，保證纖維既不重疊又不離縫，均勻連續(xù)布滿芯模表面，纖維在芯模表面位置穩(wěn)定，不打滑。尤其是進行加強筋纏繞前，這就要求對工藝進行預先驗證。小車工在生產(chǎn)前應調(diào)試好程序，當纏繞線型不符合要求時及時調(diào)整、并向設計人員匯報。

加強筋工藝全紗片試驗

成品加強筋

材料與設備

主要原材料

主要施工設備

質(zhì)量控制

本工法所需的人員構(gòu)成

質(zhì)量控制要點

制作FRP內(nèi)筒時，質(zhì)量關鍵點的過程控制在施工過程中應該予以高度重視，主要可以下從內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層等不同的功能層進行控制，現(xiàn)總結(jié)如下。

內(nèi)襯制作質(zhì)量控制要點

結(jié)構(gòu)層及外保護層制作質(zhì)量控制要點

國內(nèi)現(xiàn)行有關標準

《煙囪設計規(guī)范》GB 50051—2013 ；《玻璃鋼化工設備設計規(guī)定》HG/T20696-1999 ；《燃煤電廠用玻璃纖維增強塑料煙囪內(nèi)筒》GB/T 30811-2014；《纖維增強塑料性能試驗方法總則》 GB/T 1446-2005；《玻璃纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》 GB/T 1447-2005；《玻璃纖維增強塑料壓縮性能試驗方法》 GB/T 1448-2005；《試驗用單向纖維增強塑料平板的制備》 GB/T 4550-2005；《纖維增強塑料高低溫力學性能試驗準則》 GB/T 9979-2005。

安全設施

本工法從人員安全和施工安全兩個方面著手，對工人的勞保配備、作業(yè)點防火、用電安全進行規(guī)范化管理。

勞保配備

根據(jù)玻璃鋼施工的特點，所需要的勞動防護用品主要有安全帽、口罩、登高用的安全帶等。要求以安全適用為原則，并根據(jù)實際工作情況和工種選擇勞動防護用品種類。根據(jù)公司標準，確定勞動防護用品采購種類、數(shù)量，并按時供應，滿足生產(chǎn)需求。并保證所采購的勞動防護用品是證件齊全的質(zhì)量合格產(chǎn)品。按更換周期正常更換下來的勞動防護用品，經(jīng)查滿足使用要求的可繼續(xù)使用，否則應按規(guī)定判廢。

防火安全措施

值守人員必須在任何人進入現(xiàn)場之前進行火種攜帶情況檢查，確保無火種進入現(xiàn)場?，F(xiàn)場入口設置臨時物品存放處，存放不許帶入現(xiàn)場的物品；現(xiàn)場必須設置禁火標志，配備滅火器；樹脂、固化劑等易燃、易爆物品必須單獨存放，委派專人妥善管理。其中樹脂的存放必須滿足以下要求：劃定專用儲存區(qū)，區(qū)域內(nèi)不允許有任何火源可能引起明火的裝置；與固化劑、其他強氧化劑、強酸物質(zhì)等隔離存放；樹脂的裝、卸、轉(zhuǎn)移時都應該保證樹脂不外泄，嚴禁暴力裝、卸、轉(zhuǎn)移樹脂。

焊、割作業(yè)點與氧氣瓶、乙炔瓶等危險物品的距離不得少于10m，與易燃易爆物品的距離不得少于15m；乙炔瓶和氧氣瓶的存放距離不得少于2m，使用時兩者的距離不得少于8m。氧氣瓶、乙炔瓶等焊割設備上的安全附件應完整而有效，否則嚴禁使用；施工現(xiàn)場的焊割作業(yè)，必須符合防火要求，按規(guī)定配置滅火器，嚴格執(zhí)行“十不燒”規(guī)定。

第一節(jié)煙囪內(nèi)筒進入砼煙囪內(nèi)后，所有焊工退場，不允許再次進入現(xiàn)場。

用電安全措施

施工用電作業(yè)人員持國家勞動部門頒發(fā)的特種作業(yè)上崗證；現(xiàn)場臨時電源的布設統(tǒng)一規(guī)劃，采用三相五線制布線，直埋電纜的上方設標示牌，線路道路有保護措施；加強對用電設施和電動工具的檢查維護。電動工具都經(jīng)過定期檢測合格，并有明顯檢測合格標識；電動機具做到一機、一閘、一保護；當機械設備發(fā)生漏電時，應立即停止作業(yè)，人員應保持鎮(zhèn)靜，不得慌亂中觸及設備金屬體，通知有關人員及部門采取停電措施，耐心等待，在確保安全時方可逃離設備。

環(huán)保措施

建立健全環(huán)境保護體系，配備一定數(shù)量的環(huán)保設施人員。加強宣傳教育，統(tǒng)一思想，培養(yǎng)廣大職工保護環(huán)境、文明施工的自覺性。

制定保障環(huán)境的管理規(guī)章制度及獎懲辦法，將保護環(huán)境、文明施工的目標分解落實到隊、班組和個人。

由項目經(jīng)理抓好現(xiàn)場施工環(huán)境崗前教育，搞好環(huán)保生產(chǎn)宣傳，組織現(xiàn)場環(huán)保檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

干燥多風季節(jié)施工現(xiàn)場的道路應采取灑水除塵措施，控制粉塵的傳播。

對施工廢棄物按照環(huán)保要求進行處理，及時回收余料、廢料。嚴禁亂堆亂放，保證場地及設施清潔衛(wèi)生，防止污染，做好環(huán)保工作，不亂倒、亂堆、亂排放。

工作現(xiàn)場要配有垃圾箱，對施工垃圾要分類處理，然后分別堆放在指定地點，工程完畢后，清除一切臨時垃圾點。

采取有效措施控制噪聲、粉塵、煙霧、污水的排放。禁止焚燒油氈、橡膠、塑料、樹脂塊、玻璃鋼邊角料、涂料及用來清洗的網(wǎng)眼布等易產(chǎn)生有毒、有害氣體的施工垃圾。

堅持“以人為本”，為施工及其他工作人員提供一個安全、健康、環(huán)保的工作和生活環(huán)境，不斷提高施工隊伍的整體素質(zhì)。

效益分析

下表以山西永濟“上大壓下”熱電聯(lián)產(chǎn)工程為例，分表對鈦合金復合板、耐高溫防腐粘接劑粘貼國產(chǎn)泡沫玻璃磚和整體玻璃鋼排煙內(nèi)筒進行了造價估算。該項目煙囪標高為210m，排煙內(nèi)筒直徑為8m，兩端水平煙道直徑為7m。

煙囪玻璃鋼排煙內(nèi)筒的工程造價從工程結(jié)構(gòu)的全壽命來考慮，總造價可能更有競爭力，因為FRP材料耐化學腐蝕性能十分優(yōu)秀，后期維護工作量很小。

應用實例

山西永濟“上大壓下”熱電聯(lián)產(chǎn)工程2×350MW機組，脫硫方式采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，綜合脫硫效率不低于98.7%，不設GGH，不設旁路。

本工程煙囪結(jié)構(gòu)形式為單套筒式，排煙內(nèi)筒體系為分段自立或懸吊在支承平臺上。套筒式煙囪由煙囪筒身和煙囪基礎組成；煙囪筒身又由鋼筋混凝土外筒壁、各層平臺、內(nèi)部交通設施和玻璃鋼排煙內(nèi)筒體系構(gòu)成。

煙囪筒身的鋼筋混凝土外筒壁與玻璃鋼排煙內(nèi)筒體系隔開布置；鋼筋混凝土外筒壁與排煙內(nèi)筒體系間分別在15.80m、36.68m、67.98m、94.90m、123.00m、151.15m、180.51m和203.00m標高設置有8層平臺，供日常的巡查和檢修維護使用；其中36.68m、67.98m、123.00m、180.51m平臺為懸吊平臺，15.80m為安裝、檢修平臺，94.90m、151.15m、203.00m為止晃平臺，203m平臺還作為頂部吊裝平臺。上下段接口位置處通過水平和縱向均能伸縮變形的膨脹伸縮節(jié)相連。

玻璃鋼排煙內(nèi)筒頂部標高為210m，等直徑圓環(huán)柱體狀，內(nèi)直徑為8m；豎直的排煙內(nèi)筒在底部90°弧形彎折形成兩個水平布置的內(nèi)煙道后，在鋼筋混凝土外筒壁外側(cè)分別與兩臺機組的外接煙道“圓接圓”方式法蘭連接。內(nèi)外煙道相接處的接孔中心標高為20.00m（±0.00m＝374.700），內(nèi)煙道與外接煙道相接的接口凈尺寸（工藝要求的尺寸）為7.0m內(nèi)直徑，接口位置與煙囪中心線的水平距離為10.50m。

自動化纏繞小車

纏繞紗在浸膠槽中均勻浸膠

樹脂加熱、攪拌罐

纏繞自動化控制主機

存放及纏繞生產(chǎn)場地

脫模用牽引卷揚機

玻璃鋼排煙內(nèi)筒段脫模

原材料整齊擺放

（作者單位：山西漳電蒲洲熱電有限公司）