火電廠單筒煙囪改造方案探討和建議

李龍劉斌王銳

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西太原 030045)

火電廠單筒煙囪改造方案探討和建議

李龍1劉斌1王銳2

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西太原 030045)

依據(jù)國(guó)內(nèi)某火電廠濕法脫硫后煙氣的運(yùn)行情況，提出了對(duì)已建單筒煙囪內(nèi)增設(shè)自立式鋼內(nèi)筒的煙囪改造方案，并闡述了該方案的設(shè)計(jì)方法及施工要點(diǎn)，對(duì)有類(lèi)似煙氣運(yùn)行要求的單筒煙囪改造提供了思路。

火電廠，單筒煙囪，自立式鋼內(nèi)筒，改造方案

1 工程概況

國(guó)內(nèi)某火電廠二期工程采用2×600 MW燃煤空冷凝汽式機(jī)組，于2011年年底建成投產(chǎn)。電廠所在區(qū)域的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，對(duì)應(yīng)的地震基本烈度為6度。基本風(fēng)壓:0.6 kPa(百年一遇風(fēng)壓)。夏季室外極端最高溫度:38.4℃，冬季室外極端最低溫度:－32.80℃。煙囪0 m地坪相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高951.00 m。廠區(qū)地質(zhì)為河湖相沉積層，表層為黃土，一般厚度為3.8 m～17.2 m，卵石層厚約20.9 m～30.0 m，含砂礫石及粉土，分布穩(wěn)定，基底為二迭系砂頁(yè)巖及泥巖互層。

2 原煙囪設(shè)計(jì)概況

電廠二期工程煙囪采用防腐型單筒煙囪，煙囪高度240 m，出口直徑9.74 m。

煙囪基礎(chǔ)采用環(huán)形基礎(chǔ)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，基礎(chǔ)底標(biāo)高為－6.5 m，基礎(chǔ)下用C20毛石混凝土墊至－7.5 m，基礎(chǔ)持力層為卵石，地基承載力特征值fak≥700 kPa。

煙囪筒身采用鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu):1)水泥為普通硅酸鹽水泥;2)105 m以下筒壁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，105 m以上混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30;3)鋼筋采用HPB235級(jí)，HRB335級(jí)。混凝土筒壁結(jié)構(gòu)層厚度由底部700 mm逐步變薄到頂部250 mm;4)煙囪混凝土筒壁內(nèi)側(cè)貼OM涂料+玻璃絲布(二布五漆，其中面漆兩遍，總厚度不小于2 mm)。內(nèi)襯采用兩種材料:輕質(zhì)玻化陶瓷砌體磚與耐酸耐火砌塊，用鉀水玻璃耐酸膠泥混合砌筑，總厚度240 mm。隔熱層采用80 mm厚現(xiàn)澆發(fā)泡聚氨酯。

鋼筋混凝土外筒壁在±0.0 m和30.0 m標(biāo)高處分別對(duì)稱設(shè)置一個(gè)根部人孔和兩個(gè)煙道開(kāi)孔，根部人孔結(jié)構(gòu)尺寸為2 000 mm× 2 100 mm(h)，30.0 m 煙道開(kāi)孔結(jié)構(gòu)尺寸為 6 500 mm× 15 000 mm(h)。

在0 m設(shè)酸液收集池，并預(yù)埋管道接至煙囪冷凝水收集池。0 m地面及酸液收集池均采用200 mm厚鋼筋混凝土板，防腐做法采用50 mm厚花崗巖貼面板，用環(huán)氧膠泥粘貼。無(wú)積灰平臺(tái)。

3 煙囪實(shí)際運(yùn)行條件

電廠二期工程煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法工藝，無(wú)煙氣加熱裝置(GGH)，煙氣溫度約50℃，煙氣腐蝕等級(jí)為強(qiáng)腐蝕性。不考慮旁路。

2013年電廠對(duì)二期煙囪外側(cè)筒壁漏點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)存大小漏點(diǎn)共計(jì)17處。由于當(dāng)時(shí)二期3號(hào)、4號(hào)機(jī)組正在運(yùn)行，無(wú)法從內(nèi)部觀察腐蝕情況，但從二期2012年建成運(yùn)行期間存在的5個(gè)漏點(diǎn)，擴(kuò)至現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)時(shí)的17處漏點(diǎn)，說(shuō)明內(nèi)部防腐層損壞嚴(yán)重，為保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，需對(duì)煙囪進(jìn)行防腐改造。

4 煙囪改造方案詳述

2013年電廠通過(guò)煙囪改造可研審查會(huì)和初步設(shè)計(jì)審查會(huì)，根據(jù)規(guī)程［1］、規(guī)范［2］及審查要求，確定在原鋼筋混凝土單筒煙囪內(nèi)設(shè)置自立式鈦—鋼復(fù)合板排煙筒(以下簡(jiǎn)稱鋼內(nèi)筒)方案。具體如下所述。

4.1 煙囪改造實(shí)施方案

鋼內(nèi)筒直徑采用8.9 m，材料采用自立式鈦—鋼復(fù)合板排煙筒。滿足規(guī)范［1］要求的“排放強(qiáng)腐蝕性煙氣時(shí)，把承重的鋼筋混凝土外筒壁與排煙筒分開(kāi)”的原則。根據(jù)原煙囪現(xiàn)有實(shí)際狀況，首先將煙囪內(nèi)襯及隔熱層鏟除，同時(shí)對(duì)外筒壁進(jìn)行必要的檢測(cè)和表面清理修復(fù)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在筒壁內(nèi)側(cè)增設(shè)自立式鈦—鋼復(fù)合板排煙筒。

新增設(shè)的鋼內(nèi)筒的施工，推薦采用“倒裝頂升法”工藝。用于排煙內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的板材按照一定的尺寸，通過(guò)原煙囪底部的根部人孔進(jìn)入煙囪內(nèi)，利用煙囪內(nèi)空間場(chǎng)地進(jìn)行施工焊接和安裝;原煙囪的鋼筋混凝土筒壁上不再需要開(kāi)孔。

4.2 鋼內(nèi)筒結(jié)構(gòu)構(gòu)造

鋼內(nèi)筒自下而上采用材料:0 m～30 m(煙道口以下采用)t= 18 mm(Q235B鋼板);30 m～75 m采用18 mm+1.2 mm(Q235B鋼—鈦板);75 m～135 m采用16 mm+1.2 mm(Q235B鋼—鈦板);135 m～238 m采用14 mm+1.2 mm(Q235B鋼—鈦板); 238 m～243 m采用12 mm+1.2 mm(Q235B鋼—鈦板)。鋼內(nèi)筒沿全高設(shè)置環(huán)向加勁肋，間距約7 m，加勁肋滿足規(guī)范［2］要求。筒身布置圖見(jiàn)圖1。

4.3 內(nèi)外筒之間水平煙道及鋼內(nèi)筒內(nèi)導(dǎo)流板

煙囪中新增內(nèi)外筒之間設(shè)置水平內(nèi)煙道，尺寸為12 m(高)×5 m(寬)，支撐于混凝土外筒壁，伸出混凝土外筒外0.5 m與外煙道連接。內(nèi)外筒之間水平煙道與排煙內(nèi)筒連接入口處設(shè)置煙氣導(dǎo)流板，均采用鈦鋼復(fù)合板材料18 mm+1.2 mm(Q235B鋼—鈦板)，鋼內(nèi)筒水平煙道連接處煙氣導(dǎo)流板立面圖見(jiàn)圖2，導(dǎo)流板展開(kāi)圖見(jiàn)圖3。

圖2 鋼內(nèi)筒水平煙道連接處煙氣導(dǎo)流板立面圖

圖3 導(dǎo)流板展開(kāi)圖

4.4 混凝土外筒與鋼內(nèi)筒之間的間距

鋼內(nèi)筒直徑8.9 m，考慮加勁肋寬度為160 mm，鋼內(nèi)筒壁厚按14 mm，煙囪內(nèi)襯及隔熱層鏟除后，內(nèi)外筒壁最小內(nèi)徑要求為9.65 m，外筒混凝土牛腿寬度為320 mm，為保證凈空要求，需切割混凝土牛腿的數(shù)量為外筒上部8環(huán)。

4.5 鋼內(nèi)筒止晃檢修平臺(tái)及豎向交通

鋼內(nèi)筒止晃檢修平臺(tái)共3層，各層標(biāo)高見(jiàn)鋼內(nèi)筒筒身布置圖，鋼梁在煙囪外筒壁牛腿上固定，平臺(tái)由鋼梁和鍍鋅鋼格柵板組成。在鋼內(nèi)筒外側(cè)135 m以下設(shè)700 mm寬鋼梯，水平煙道與鋼內(nèi)筒連接接口高度范圍內(nèi)設(shè)置折返鋼梯。鋼梯每4.5 m高度設(shè)置休息平臺(tái)。在135 m～240 m之間，由于內(nèi)外筒之間凈空太小不滿足要求，不再設(shè)置鋼梯。鋼內(nèi)筒在0.0 m地面和76.0 m平臺(tái)上方800 mm處分別設(shè)置700 mm×700 mm的人孔門(mén)。

4.6 鋼內(nèi)筒中防雷接地及酸液處理

鋼內(nèi)筒可作為防雷接地引下線裝置，在地面0.50 m高處設(shè)置接地扁鋼，一端與鋼內(nèi)筒可靠連接，通過(guò)地面以下埋設(shè)，另一端經(jīng)過(guò)根部人孔向外引接至室外接地極。鋼內(nèi)筒中冷凝液通過(guò)內(nèi)外筒之間的水平煙道排至室外鋼煙道的排酸管，引至冷凝水收集池。

4.7 鋼內(nèi)筒基礎(chǔ)

通過(guò)原煙囪底部的人孔進(jìn)入煙囪內(nèi)，進(jìn)行鋼內(nèi)筒基礎(chǔ)施工。考慮人孔門(mén)的大小(2 000 mm寬×2 100 mm高)，施工機(jī)械無(wú)法進(jìn)入，同時(shí)基礎(chǔ)開(kāi)挖必將對(duì)原有混凝土外筒基礎(chǔ)造成一定影響，開(kāi)挖量越少越好，故鋼內(nèi)筒基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土環(huán)形樁基礎(chǔ)，人工開(kāi)挖(必要時(shí)采取基坑支護(hù))，樁采用人工挖孔擴(kuò)底灌注樁，樁直徑1 m，擴(kuò)底直徑1.8 m，樁長(zhǎng)約4 m，樁端持力層為卵石層，地基承載力特征值fak=700 kPa。

5 煙囪改造方案探討及建議

國(guó)內(nèi)電廠單筒煙囪的改造多數(shù)是因?yàn)闊煔獠捎脻穹摿蚝螅炷镣脖诔霈F(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕滲漏，影響到了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。故在確定了煙囪的改造方案后，建議對(duì)單筒煙囪的筒壁進(jìn)行表面腐蝕及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的檢測(cè)鑒定，對(duì)不滿足設(shè)計(jì)要求的筒壁進(jìn)行表面清理、修復(fù)和加固，滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行改造方案的實(shí)施。應(yīng)注意，如果煙囪防腐做法和本文敘述相似，筒壁的檢測(cè)和修復(fù)加固可在煙囪內(nèi)襯及隔熱層鏟除后進(jìn)行。

對(duì)于已建成單筒煙囪的改造制約因素較多，本文敘述的煙囪內(nèi)增設(shè)自立式鈦—鋼復(fù)合板排煙筒，在設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:

1)改造應(yīng)充分熟悉原有圖紙，了解現(xiàn)場(chǎng)情況、利用原有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，盡量減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)體系的變動(dòng)。

2)排煙筒基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)考慮施工難度，避免大開(kāi)挖和機(jī)械施工，多采用人工施工，減少對(duì)原有煙囪基礎(chǔ)和地基的擾動(dòng)。

3)自立式排煙筒各層止晃兼檢修平臺(tái)的設(shè)置，應(yīng)結(jié)合原有外筒牛腿位置進(jìn)行布置，平臺(tái)支撐于牛腿上，減少筒壁植筋和埋件。

4)內(nèi)外筒之間的豎向交通，條件允許的情況下應(yīng)盡量設(shè)置，滿足運(yùn)行檢修要求。內(nèi)外筒之間的凈空要求，可采取局部鑿除外筒牛腿保證，但不得破壞外筒筒壁。

同時(shí)，針對(duì)煙囪改造施工過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題，提出一些建議供大家參考。目前，脫硫煙囪的腐蝕滲漏問(wèn)題非常嚴(yán)重(尤其是排放濕法脫硫且不設(shè)GGH煙氣的濕煙囪)，個(gè)別煙囪投入運(yùn)行后僅幾個(gè)月便出現(xiàn)腐蝕滲漏，更應(yīng)引起廣泛關(guān)注。參建各方都應(yīng)高度重視煙囪防腐設(shè)計(jì)、材料采購(gòu)、施工、監(jiān)督、檢查及驗(yàn)收等各項(xiàng)工作，抓好影響煙囪防腐質(zhì)量的各個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí)還應(yīng)加強(qiáng)施工全過(guò)程監(jiān)督，如業(yè)主、業(yè)主監(jiān)理、項(xiàng)目經(jīng)理、旁站監(jiān)理各方逐層質(zhì)量驗(yàn)收放行，全程在線視頻監(jiān)控及錄像等。

［1］ DL 5022—2012，火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ GB 50051—2013，煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Inquiry on single-tube chimney transformation scheme of the thermal power plant and relevant suggestions

Li Long1Liu Bin1Wang Rui2

According to the smoke operation conditions of the thermal power plant with wet desulphurization method，the paper puts forward the chimney transformation scheme of increasing free-standing steel inner cylinder in the existing single-tube chimney，and describes its designing methods and construction points，which has provided some guidance for single-tube chimney transformation with similar smoke operation requirement.

thermal-power plant，single-tube chimney，free-standing steel inner cylinder，transformation scheme

TU318

A

1009-6825(2016)35-0043-02

2016-10-08

李 龍(1981-)，男，工程師