火電廠大直徑玻璃鋼排煙內筒施工工法

仝全民 邵志強 王建文

火電廠大直徑玻璃鋼排煙內筒施工工法

仝全民 邵志強 王建文

火力發電廠的高煙囪是重要的構筑物，由于脫硫裝置取消GGH，煙氣的濕度和溫度降低，容易造成煙囪內壁出現低溫腐蝕，使得煙囪滲漏和結構強度降低，煙囪防腐出現問題，將會危及煙囪結構安全，可能導致機組被迫停爐，對發電企業本身及社會經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電廠玻璃鋼排煙煙囪的材料選擇、產品設計、制造工藝、檢測方法及安裝等方面開展規范化工作具有重要的工程實際意義。

火力發電廠的高煙囪是重要的構筑物，根據相關規定，其應滿足結構設計基準期50年和工藝系統設計壽命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，容易造成煙囪內壁出現低溫腐蝕，使得煙囪滲漏和結構強度降低，煙囪防腐出現問題，將會危及煙囪結構安全，可能導致機組被迫停爐，對發電企業本身及社會經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生的多種腐蝕介質的侵蝕，鈦合金復合板對有些酸介質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構鋼。

經過合理的選材、設計、制造和安裝，玻璃鋼復合材料用于濕法脫硫系統的結構和整套裝置中，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，其優良的性能來之于合理的設計、正確的選材和嚴格的生產工藝控制，因此，對用于濕法脫硫系統電廠玻璃鋼排煙煙囪的材料選擇、產品設計、制造工藝、檢測方法及安裝等方面開展規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復合體系性能參數分析計算及執行相應標準及規范確定。

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，配合車間內的溫-濕控制系統，具有自動化程度高、人員需求少、能源消耗低、連續作業時間長等特點。

產品整體性好。為保證煙囪內筒體系環向剛度，在其上分段設置半圓形環向加強筋，與筒體整體纏繞、一次成型，相對傳統的矩形加強筋、手糊二次安裝具有整體性好、不耐老化性能更優。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，使產品的耐老化性能更佳。

安全性好。吸收以往工程的經驗和教訓，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，與傳統的鈦鋼內筒相比，排煙溫度在90℃以下時，玻璃鋼排煙筒不必設保溫或隔熱層，可以較多的節省工期和人力物力成本。

質量監測手段完善。引入第三方權威檢測機構，在整個生產過程中進行抽樣檢測、旁站監造，確保產品質量符合要求。

適用范圍

采用濕法脫硫并且取消GGH系統的火電廠排煙煙道及排煙煙囪內筒。

工藝原理

玻璃鋼排煙內筒一般采取現場制作，主要生產工藝為：

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品的濕法纏繞、噴射等制作工藝。根據現場環境條件選擇臥式或立式纏繞機。內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纖維或布帶，按照一定規律纏繞到芯模上，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：

根據工藝單或作業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。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。內襯層是玻璃鋼排煙內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量內襯層和噴射紗的關鍵。在生產前和生產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，要調整切割輥與橡膠輥間隙。為使纖維噴出量不變，也要調整一次氣壓；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

本工程輸膠系統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，保證作業連續性。

微機控制系統

進行纖維環向纏繞時，保證纖維既不重疊又不離縫，均勻連續布滿芯模表面，纖維在芯模表面位置穩定，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。小車工在生產前應調試好程序，當纏繞線型不符合要求時及時調整、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

質量控制

本工法所需的人員構成

質量控制要點

制作FRP內筒時，質量關鍵點的過程控制在施工過程中應該予以高度重視，主要可以下從內襯層、結構層等不同的功能層進行控制，現總結如下。

內襯制作質量控制要點

結構層及外保護層制作質量控制要點

國內現行有關標準

《煙囪設計規范》GB 50051—2013 ；《玻璃鋼化工設備設計規定》HG/T20696-1999 ；《燃煤電廠用玻璃纖維增強塑料煙囪內筒》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、作業點防火、用電安全進行規范化管理。

勞保配備

根據玻璃鋼施工的特點，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，并根據實際工作情況和工種選擇勞動防護用品種類。根據公司標準，確定勞動防護用品采購種類、數量，并按時供應，滿足生產需求。并保證所采購的勞動防護用品是證件齊全的質量合格產品。按更換周期正常更換下來的勞動防護用品，經查滿足使用要求的可繼續使用，否則應按規定判廢。

防火安全措施

值守人員必須在任何人進入現場之前進行火種攜帶情況檢查，確保無火種進入現場。現場入口設置臨時物品存放處，存放不許帶入現場的物品；現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，區域內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、強酸物質等隔離存放；樹脂的裝、卸、轉移時都應該保證樹脂不外泄，嚴禁暴力裝、卸、轉移樹脂。

焊、割作業點與氧氣瓶、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；施工現場的焊割作業，必須符合防火要求，按規定配置滅火器，嚴格執行“十不燒”規定。

第一節煙囪內筒進入砼煙囪內后，所有焊工退場，不允許再次進入現場。

用電安全措施

施工用電作業人員持國家勞動部門頒發的特種作業上崗證；現場臨時電源的布設統一規劃，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；當機械設備發生漏電時，應立即停止作業，人員應保持鎮靜，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。

環保措施

建立健全環境保護體系，配備一定數量的環保設施人員。加強宣傳教育，統一思想，培養廣大職工保護環境、文明施工的自覺性。

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

由項目經理抓好現場施工環境崗前教育，搞好環保生產宣傳，組織現場環保檢查，發現問題及時整改。

干燥多風季節施工現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生，防止污染，做好環保工作，不亂倒、亂堆、亂排放。

工作現場要配有垃圾箱，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眼布等易產生有毒、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、環保的工作和生活環境，不斷提高施工隊伍的整體素質。

效益分析

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

煙囪玻璃鋼排煙內筒的工程造價從工程結構的全壽命來考慮，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”熱電聯產工程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。

本工程煙囪結構形式為單套筒式，排煙內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、內部交通設施和玻璃鋼排煙內筒體系構成。

煙囪筒身的鋼筋混凝土外筒壁與玻璃鋼排煙內筒體系隔開布置；鋼筋混凝土外筒壁與排煙內筒體系間分別在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相連。

玻璃鋼排煙內筒頂部標高為210m，等直徑圓環柱體狀，內直徑為8m；豎直的排煙內筒在底部90°弧形彎折形成兩個水平布置的內煙道后，在鋼筋混凝土外筒壁外側分別與兩臺機組的外接煙道“圓接圓”方式法蘭連接。內外煙道相接處的接孔中心標高為20.00m（±0.00m＝374.700），內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

存放及纏繞生產場地

脫模用牽引卷揚機

玻璃鋼排煙內筒段脫模

原材料整齊擺放

（作者單位：山西漳電蒲洲熱電有限公司）