火力發電廠煙囪玻璃鋼內筒吊裝就位方法

(中國大唐集團科技工程有限公司，北京 100097)

0 引 言

SO2是造成大氣污染的主要污染物之一，在這些SO2排放中，工業來源排放量占總排放量的84.27%。其中我國目前的一次能源消耗中，煤炭占76%，在今后若干年內還有上升的趨勢。我國每年排入大氣的87%的SO2來源于煤的直接燃燒。其中大約一半來自于火力發電廠。由于燃煤、含硫較高的重油和礦物原料中本身含硫、氧化鈣等，煙氣中含有大量的SO2、HF等有毒有害氣體，對大氣造成嚴重污染，是酸雨的主要成因。

濕法脫硫(FGD)不加裝煙氣加熱系統(GGH)工藝是各大發電公司普遍采用的脫硫工藝，其主要目的是滿足國家環保法規，同時降低工程成本。采用該工藝時，煙囪內煙氣溫度大約在50 ℃，煙氣濕度大，易在煙囪內結露形成冷凝酸液，腐蝕性很強，是該工藝中面臨的重要問題之一。煙囪通常采用內、外筒結構，外筒采用鋼筋混凝土結枃。煙囪內筒采用鋼內筒，內防腐通常采用“鋼板+玻璃鱗片防腐”、“耐酸膠泥防腐”、“不銹鋼防腐”、“鈦板防腐”等，具有防腐效果差或是成本高等缺點。玻璃鋼內筒具有重量輕、成本低、防腐蝕性能比最高的的特點、大唐呼圖壁熱電廠2×300 MW工程煙囪采用玻璃鋼內筒設計，是國內第一個采用玻璃鋼內筒的火力發電廠。

玻璃鋼內筒的主體部分是由纏繞工藝制成的玻璃鋼組成。其主要成分是由高強度的玻璃纖維和樹脂復合而成的兼具結構性和功能性的新型復合材料，玻璃纖維提供FRP的強度和剛性,樹脂提供FRP的耐化學性和韌性。玻璃鋼集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性，具有質量輕、強度高、耐化學腐蝕、絕緣隔熱、耐瞬時高溫燒蝕、強度和形狀可設計性強等優點。成型后的玻璃鋼結構層強度與普通鋼材相當，但其容重僅為鋼材的1/4～1/5。由整體纏繞成型工藝生產的玻璃鋼排煙筒能夠自承重，具備比耐硫酸露點鋼更加優異耐酸防腐性能，可以取消保溫層,特別適合燃煤電廠脫硫不加GGH的濕煙囪運行條件。玻璃鋼排煙筒一般采取現場制作，由大型微機控制纏繞機帶動專用模具轉動來完成產品的纏繞、噴射等制作工藝。現場制作在封閉的車間或搭有篷布的場地內制作，制作工作要求：環境溫度>15 ℃、濕度≦75%。當工作環境溫度≤15 ℃時就不可以進行制作和濕糊連接。

大唐呼圖壁熱電廠2×300 MW工程玻璃鋼排煙筒采用部分懸吊分段自立方案。選用的材料為E-CR玻璃纖維+SWANCOR 905-2乙烯基酯阻燃樹脂。膨脹節用于增加排煙筒柔性，降低熱應力，膨脹節的設置根據計算確定。為保證玻璃鋼排煙囪環向的穩定性，煙囪上設置有環向加強肋。

1 工程概況

大唐呼圖壁熱電廠2×300 MW工程，煙囪工程采用套筒形式，即外壁為鋼筋混凝土結構，內部為玻璃鋼(FRP)內筒。

因玻璃鋼內筒是成品，內徑7 m，高6.1 m，為了能使玻璃鋼內筒能方便的運進入砼煙煙囪內，設計院在煙囪外筒南側預留一個高8 m，寬8 m的運輸通道。

煙囪砼壁標高206.50 m，共有8層鋼平臺，重約38.5t，標高分別為205.00 m(止晃、砼板)，180.55 m(承重平臺)，159.60 m(止晃)，131.35 m(承重平臺)，110.40 m(止晃)，82.15 m(承重平臺)，61.20 m(止晃)，39.05 m(承重平臺)，在標高25.05 m處設置檢修步道。

FRP為單筒，內徑7.00 m，厚度為19 mm，出口處厚度為20 mm，重約200 t，頂標高210.00 m，分4段懸掛于承重平臺上。FRP為6.1 m標準節，節與節之間采用濕糊連接，段與段之間通過高度400 mm圓形蒙皮伸縮節連接，法蘭連接。底部三通部位下方設有鋼支座，煙道由圓形(煙囪內部)漸變為方形(煙囪下部入口)。

經過經濟、技術比較，該內筒安裝采用液壓提升裝置分段倒裝施工工藝。考慮到提升安全，對液壓提升裝置所在位置的受力桿件進行加強并驗算。

玻玻鋼內筒工程采用4臺250 t液壓提升裝置提升，液壓提升裝安裝在標高205.00 m平臺上，每臺液壓提升裝置最大穿24根鋼絞線，本次吊裝每臺液壓裝置穿8根，提升時2根鋼絞線受力，提升速度5～8 m/h。

2 施工準備

2.1 技術準備

施工方案經過監理公司、總包單位、建設單位批準，施工前對施工圖紙、施工方案進行安全、技術交底。

測量儀器應校驗合格，并對結構進行準確定位。

2.2 現場準備

(1)確保施工安全用消防水、滅火器準備好并經試驗合格。

(2)施工道路通暢，施工場地能滿足施工需要。

(3)承重平臺、止晃平臺及平臺梯子施工完畢，驗收合格。

2.3 物資準備

所有進場機械、設備、車輛均需經過檢修試運轉合格。

2.4 勞動力準備

(1)主要勞動力做好進場前的培訓和取證工作。

(2)特種作業人員須持證上崗作業。

2.5 主要機具配置

主要機具配置見表1。

表1

3 技術措施及吊裝步驟

3.1 提升設備的安裝、調試

3.1.1 提升設備的安裝

(1)導向錨與安全錨的孔位與液壓提升裝置上的錨具的孔位相對應，沒有扭轉、錯位的現象，以免提升時鋼絞線不平行，受扭。

(2)檢查導向錨與安全錨的夾片外錐面與錨板孔間是否有潤滑劑，以保證提升施工時錨具的松開與夾緊自如。

(3)液壓提升裝置與底座間應用螺栓固定，并保證液壓提升裝置中心孔與預留孔中心對中。液壓提升裝置上部用導向架固定并安置導向裝置。

(4)把控制系統、泵站、閥體箱設計安裝在設計位置上，其安裝位置應兼顧考慮鋼絞線安裝時的操作空間，由于操作空間過小，泵站的放置已占用了其所占位置的所有鋼連梁平臺，所以必須搭建一個通道跨越泵站。

(5)按設計編號在液壓提升裝置、液壓泵之間連接油管，油管連接要一一對應，連接完成后應由主管工程師進行檢查核對，如有誤應及時糾正。

(6)控制室安放在提升平臺處，按設計編號連接電氣線路，控制電纜應鋪放好，并在空中固定好，避免人員踩踏或硬物損傷。

3.1.2 液壓提升裝置調試

保證手動、自動過程中操作與設備運行動作一一對應、正確。

(1)啟動各臺泵站，將控制柜選擇手動檔，然后通過控制柜的按鈕，逐個讓液壓提升裝置運行，進行伸缸與縮缸的動作，檢查各液壓提升裝置的動作是否正確。

(2)在系統手動試機動作正確的前提下，將控制柜選擇自動文件，啟動系統，檢查系統各液壓提升裝置的動作協調性及同步性，如不滿足設計要求，應認真查找原因，排除故障，待系統的動作完全協調后方表明系統調試正常合格。

(3)結合系統的自動試機過程，調節各泵站流量，使各點液壓提升裝置的運行速度相同。

(4)調節主頂行程檢測裝置的檢測組件，使檢測裝置的接觸及檢測正常。

3.1.3 穿鋼絞線

(1)把鋼絞線運至平臺下方(左、右旋分開)。

(2)用液壓泵站將所有的連接提升液壓提升裝置上的夾片打開，并支起安全錨的夾片。

(3)將鋼絞線按編號由下往上依次穿過梳線器、安全錨、提升液壓提升裝置、導向錨，并伸出導向錨2米，然后錨住導向錨具的夾片，并用繩夾壓緊鋼絞線或用繩夾雙雙壓緊鋼絞線，鋼絞線按左右旋間隔排布，為便于穿索，可用引線桿導向。

(4)將已穿好的鋼絞線反錨在下部吊點上，其外露長度控制為200 mm，限位板螺釘緊固由專人操作并檢驗后方可使用。提升承重后，再派人對承重錨限位板的螺釘對稱緊固。

3.1.4 鋼絞線預緊

預緊每根鋼絞線，用單根預緊的辦法進行。每根預緊完成后把導向錨的夾片上緊，防止鋼絞線脫落，直至整束鋼絞線預緊完畢；將液壓提升裝置調整到提升狀態，再用主頂對整束鋼絞線預緊，取下導向錨上預緊用的夾片，安裝好導向錨的限位板。

3.1.5 提升準備工作檢查

提升前要再次對提升裝置的液壓系統、電路系統、夾具系統、控制與顯示系統及鋼絞線進行全面細致檢查，并記錄登記于表(液壓提升裝置及夾具系統安裝調試情況檢查表和泵站及控制系統運行情況檢查表)，檢查完成報告總指揮。

3.1.6 手動操作

(1)手動控制所有液壓提升裝置主頂回到起始位，進入手動提升準備。

(2)檢查所有設備，液壓提升裝置，上下錨，各行程開關，控制開關，壓力表，鋼絞線、編碼器。

3.1.7 液壓提升裝置提升同步控制及參數設定

參數設定在上位計算機“監視控制”屏進行。

同步誤差：同步誤差為自動控制時，2～4組頂同步動作時的伸缸位移誤差，可以根據實際作業項目要求設定，該值應該大于2 mm。

位移上下限：位移上下限是指自動控制時各頂伸縮到的最大位、最小位，到位后動作自動停止。上下限值應該在傳感器的量程內。頂回到機械極限位時為零位，各個傳感器數據為0，下限設定為5～10 mm即可，上限則為下限+預定的頂的行程，上限值不該超出傳感器的量程。頂伸缸到上限位置后與機械極限位置應該有5～10 mm的距離，各頂的行程應該一致。

3.1.8 施工過程監測

(1)液壓提升裝置支撐變形觀測及節點檢查：在液壓提升裝置支撐位置上設置變形觀測點，用水平儀定期進行觀測，視需要增加觀測頻次。

(2)玻璃鋼內筒檢查

在玻璃鋼內筒提升過程中，對吊點附近筒壁會發生變形進行觀測。發現異常情況應立即采取臨時安全措施，分析原因，確認排除故障后方可繼續提升。

(3)液壓提升裝置運行監測：運行操作人員負責液壓提升裝置運行的日常監測，主要按《鋼索式液壓提升裝置組裝、使用與維護說明書》進行。要求特別重點關注：卡爪滑脫失效的征兆；仔細檢查卡爪的工作情況，如發現卡爪與鋼絞線的咬合面磨損嚴重或斷裂，必須及時停機更換；檢查每個卡爪的三個導向螺釘的牢固性，擰緊后螺釘伸出的高度應一致。

3.1.9 玻璃鋼內筒內外操作平臺設置

按照玻璃鋼內筒筒體標準段高度，吊裝組對操作時必須搭設操作平臺，筒外面進出通道搭設可移動操作平臺，組對完成后移開，玻璃鋼內筒筒節就位時操作平臺同步就位，其余位置搭設固定平臺。筒內側搭臨時拆裝方便的操作平臺，平臺設置在小車上，筒節就位時安裝操作平臺，組對完備后拆除，將小車拉出，進行下一節筒體的安裝。操作平臺用型鋼制作，保證強度、剛度、穩定性。

3.2 吊裝流程

(1)采用倒裝提升工藝，以液壓提升裝置為FRP內筒提升工具，液壓提升裝置設置在205 m平臺，施工前對該層鋼梁進行加固。

(2)每段段首第一個加勁環位置設置一個吊點(A、C、D、E)。另在第一段原承重環上方第一個加勁環位置增設一個吊點(B)，用作更換吊點。

(3)第一段段首位置處設置止晃環，防止提升過程中內筒中心偏上而傾倒。

(4)自制抱圈圍箍承重環，抱圈上設置吊耳穿鋼絞線，每段每吊點由2根鋼絞線承載，4段同步提升，從下往上依次分段就位。

(5)三通部位隨檢修步道平臺提升，安裝就位檢修步道平臺后以檢修步道平臺為作業面進行三通部位對口、糊制、連接、安裝。

3.3 制作承重環和箱型抱箍

根據材料性能及吊裝要求，為保證安全、快捷實現FRP內筒安裝，需要額外制作承重環和箱型抱箍，從而可以實現液壓提升安裝。

3.3.1 承重環

(1)共設置5個。

(2)每段段首第一個加勁環位置設置一個，第一段原承重環位置上方第一道加勁環位置設置一個。

(3)規格由FRP內筒生產廠家確定。原則：第一要滿足提升需要；第二厚度不得大于原加勁環厚度。

3.3.2 抱箍

(1)采用[12槽鋼(12 kg/m)對扣制作，卷制與FRP內筒是同弧度。分4節形成圓形，節與節之間通過螺栓連接實現預緊。

(2)抱箍上表面與承重環接觸，加橡膠墊以實現對承重環的保護。

(3)抱箍下表面焊接20 mm厚水平鋼板，用作提升吊點的水平承壓板(水平鋼板焊接限位擋板)。

(4)抱箍側表面焊接豎向勁板，用以壓鋼絞線的底錨盤。

3.4 玻璃鋼制作

玻璃鋼內筒設計為內徑7 m，高度為6.1 m，屬于超高超寬件，無法運輸。因此，玻璃鋼內筒在現場制作，由大型微機控制臥式纏繞機帶專用模具來完成產品的的纏繞、噴射等制作工藝制作出來，并制作加強圈、法蘭、起吊裝置、承重裝置等。

3.5 玻璃鋼運輸

組合前要將經驗收合格的玻璃鋼內筒從制作場地運輸至安裝場地。為了減小玻璃鋼內筒變形，裝、卸車時采用兩點對稱吊裝方式吊運至運輸車上。運輸車上裝上臨時制作的專用托架，并安放軟墊以實現FRP內筒與運輸車軟接觸，防止損壞玻璃鋼內筒。裝車要平穩，并將筒體與車輛用手拉葫蘆固定牢固。運輸車緩慢平穩前進，并有人在前面引路。

3.6 玻璃鋼內筒拖運到提升位置

用25 t汽車吊直接將筒體放在自制輸送軌道小車(小車高度500 mm)上，再將軌道小車和筒體推到中心吊裝位置。

3.7 FRP內筒吊裝、濕糊

3.7.1 第一段第一節FRP內筒與第二節FRP內筒組合

(1)第一段段首加筋環位置處設置第一吊點(A吊點)，每個吊點穿2根Φ15.24鋼絞線。

(2)開動液壓提升裝置將內筒提升6.25 m，調整水平度與垂直度在設計要求范圍內。

(3)將第一段第二節用汽車吊吊到小車上，推到第一段第一節下面，通過調整小車下面的螺旋千斤頂將第一段第二節與第一節對口，在錯口量超標部分上部、下部鉆Φ18孔，用厚度16 mm寬度80 mm，長度200 mm鋼板通過緊螺栓的方法校正，調整所有的對口的錯口數值小于5 mm。

3.7.2 玻璃鋼管接口手糊

(1)粘接區域打磨

對粘接范圍內煙囪內、外壁接口部分進行打磨處理，打磨寬度：粘接范圍內，比粘接寬度單邊至少寬50 mm；打磨深度應達到結枃層(以去除內襯層和外表層為宜)，但不應破壞結枃層的玻璃纖維，粘接寬度以外區域，應打磨成斜坡，使其平滑過度。

(2)樹脂混合試驗，凝膠時間測定

樹脂在使用前應按以下方法準備好。準備好適量的樹脂，倒入一個塑料盆中，加入適量的處進濟，充分混合樹脂和處進濟，樹脂和處進濟充分混合后，測定凝膠時間，如果未得到理想的凝膠時間，則再加入促進濟或抑制濟，混合后重測凝膠時間，達到了理想的凝膠時間后，加入適量的固化濟，并完全攪拌，得到均勻的產品。

(3)玻璃鋼內筒接口的濕糊

①校正卡子之間部分接口的濕糊

將粘接部位進行打磨處理后，清除灰塵等雜物，用膩子將煙囪間縫隙填實，對于過大縫隙，可用膩子加FRP切片填實，膩子固化后，將多余部分去除，按鋪層設計同時進行內外接口的糊制，根據試樣數據，計算凝膠時間，環境溫度等進行樹脂配兌，進行充分攪拌。將事先裁剪好的玻璃纖維(短切氈、玻璃布放在粘接附近的平臺面上，用羊毛棍依次浸樹脂，并用壓棍充分趕壓，去除氣泡，控制樹脂含量，各層纖維在圓周應依次錯開10 mm，一次制作一個鋪層單元(即粘接應分幾次成型)，將本鋪層單元從臺面上取下，立即鋪到粘接部分，并再次用壓輥趕壓。用同樣方法依次進行鋪層，一個鋪層單元制作完畢，完全固化后將表面進行打磨，再進行下一個單元的制作。粘接厚度為7 mm，糊完后固化。當濕糊部分硬度達到50時，拆除校正用卡子。

②校正卡子位置部分接口的濕糊：

將校正用卡子位置部分打磨，同(3)中①同樣的工序濕糊，糊完后固化。

③玻璃鋼內筒內部、外部第二層濕糊

當已經濕糊完后的玻璃鋼校正用卡子部分硬度達到50時，玻璃鋼內筒內部、外部第二層濕糊，方法同(3)中①，糊完后固化，當硬度達到50時，外部刷樹脂膠衣，內部刷原樹脂，固化。

(4)在第一段第一節與第一段第二節組合完后，硬度達到50時，第一段第一節與第一段的組合體起吊、找正、打磨，混糊、固化

(5)將FRP內筒組合高度達到30.5 m，重量約30 t時，將A吊點鋼絞線移至B吊點(因玻璃鋼內筒高出煙囪頂5 m，而起吊用的液壓提升裝置安裝在標高205.00 m止晃平臺上，無法提升到設計標高)，四個吊點仍采用原有2根Φ15.24鋼絞線。組合高度為54.8 m。第一段最下邊那節的下管口為法蘭，將膨脹節臨時固定在第一段的下面的法蘭上，第一段提升時將和膨脹節一同提升。

(6)直接將第一段提升到180.55 m，找正，固定在承重平臺上，在205.00 m平臺臨時安裝止晃裝置。

(7)用相同的方法組合第二段，將第二段提升到131.35 m，找正，固定在承重平臺上，在159.60 m平臺臨時安裝止晃裝置。在組合二段裝有固定裝置那一段時需要實際校核及調整第二段頂法裝蘭位置與固第二段承重點的距離，以保證第一段和第二段之間兩個法蘭之間的間隙為400 mm。

(8)用相同的方法組合第三段，將第三段提升到82.15 m，找正，固定在承重平臺上，在110.40 m平臺臨時安裝止晃裝置。在組合三段裝有固定裝置那二段時需要實際校核及調整第三段頂法裝蘭位置與固第二段承重點的距離，以保證第二段和第三段之間兩個法蘭之間的間隙為400 mm。

(9)用相同的方法組合第四段，將第四段提升到39.05 m，找正，固定在承重平臺上，在61.20 m平臺臨時安裝止晃裝置。在組合四段裝有固定裝置那段時，需要實際校核及調整第四段頂法裝蘭位置與固第三段承重點的距離，以保證第三段和第四段之間兩個法蘭之間的間隙為400 mm。

(10)分別安裝第一段、第二段、第三段、第四段的止晃裝置。

(11)分別安裝第一段與第二段之間、第二段與第三段之間、第三段與第四段之間的膨脹節。

(12)三通部位及檢修步道安裝：

①在煙囪內部地面上拼裝檢修步道平臺。

②將三通部位散件放置于檢修步道平臺上。

③利用液壓提升系統，將三通部位散件和檢修步道平臺提升至檢修步道平臺標高位置并進行安裝。

④檢修步道平臺安裝就位后，以檢修步道平臺為作業面進行三通部位安裝。

4 相關計算

玻璃鋼內筒出廠時每節長度為6 100 mm，節與節組合為段，共分四段，總重200 t，最重的段重約56 t(包括抱圈圍箍承重環等)，用四臺250t液壓提升裝置起升，單根φ15.24 mm鋼絞線破斷拉力取250 kN，一臺液壓提升裝置穿8根鋼絞線，每段用2根受力進行計算，安全系數為：

K=2×4×250/(56×9.85)=3.63>3

每臺液壓提升裝置用2根鋼絞線吊裝一段最重56 t的玻璃鋼內筒，滿足吊裝要求。

注：標高為205.00 m承重平臺設計時已考濾玻璃鋼內筒提升時液壓提升裝置的重量和玻璃鋼內筒的重量。

5 玻璃鋼內筒吊裝注意事項

(1)第一段提升過程中需要換吊點，此時須將玻璃鋼內筒落地，并采取止晃措施。

(2)第一段換吊點后重心偏上，須在筒首部位采取止晃措施。

(3)玻璃鋼內筒施工經歷冬期將會停工數月，此時應根據第一段玻璃鋼內筒安裝情況采取保護措施，若第一段在停工前組對濕糊完畢，此時須將第一段提升到位進行安裝；若第一段在停工前尚未組對濕糊完畢，此時將玻璃鋼內筒落地、液壓提升裝置負荷鎖緊，并采取止晃措施，并由現場技術人員定期檢查。

(4)抱箍的拆除：抱箍的拆除皆在平臺位置，由懸吊于上一層平臺的鋼絲繩和手拉葫蘆進行分節拆除。

(5)玻璃鋼內筒制作、運輸、對口濕糊、提升、安裝過程，在其周圍嚴禁動火。

(6)在煙囪大門外右側臨時安裝消防水管道，配備二個消防栓和配套的消防水管道。

(7)玻璃鋼內筒運輸和裝卸車過程中要盡量減小筒節變形，采用四點對稱吊裝方式吊運至運輸車上。運輸車設水平板并安放軟物質以實現FRP內筒與運輸車軟接觸，以便對其進行保護。筒體標準段裝車應平穩，且將筒體與車輛用倒鏈固定牢固，防止傾翻。運輸時，運輸車應緩慢平穩前進，

(8)在玻璃鋼內筒提升過程中在通過承重平臺和止晃平臺時設專人監護，以防止玻璃鋼內筒和平臺相碰。

6 效益分析

工程FRP排煙內筒的工程造價比原來設計的鈦合金復合板內襯排煙筒便宜25%～30%。以當前濕煙囪常用的防腐方案來和FRP煙囪作個比較，本工程與自立式耐酸鋼內筒加國產玻化陶瓷磚煙囪價錢相當。如果鋼內筒筒壁采用耐硫酸露點鋼加進口玻化陶瓷磚，其造價比本工程FRP排煙筒煙囪要高的多。

工程為套筒式，煙囪高度210 m，排煙筒出口直徑7.0 m。由于外筒和基礎均為鋼筋混凝土結構，造價接近。當內筒為整體玻璃鋼排煙筒時自重輕，地基處理為樁基時，FRP排煙筒的技術經濟指標會更好一些。

[1] 《電力建設施工技術規范》第5部分(汽輪機組篇)管道及系統DL 5190.5-2012.

[2] 《電力建設安全工作規程》(火力發電廠部分)DL/5009.1-2002.

[3] 《大唐呼圖壁熱電廠為2×300 MW多管式煙囪內筒圖》.

[4] 《大唐呼圖壁熱電廠為2×300 MW 210/7.0米煙囪內筒施工圖》.

[5] 《煙囪工程施工及驗收規范》(GBJ50078-2008).

[6] 《建筑防腐蝕工程施工及驗收規范》GB50212-91.

[7] 《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001.

[8] 《電力建設安全健康與環境管理工作規定》國電電源[2002]49號.

[9] 250t液壓提升裝置使用說明書