多管式煙囪防雷接地設計內容及要點

趙瑞萍 張夏禹

航天長征化學工程股份有限公司蘭州分公司 蘭州 730050

多管式煙囪防雷接地設計內容及要點

趙瑞萍*張夏禹

航天長征化學工程股份有限公司蘭州分公司 蘭州 730050

本文根據工程實例，結合煙囪防雷接地設計規范，對多管式煙囪的防雷接地設計內容進行論述，同時對設計中需重點注意事項做了簡要說明，以供探討。

多管式煙囪 防雷 接地

煙囪是火電、冶金、化工等行業不可缺少的主要設施。多管式煙囪由于煙氣出口流速穩定、浮力隨含熱量的增大而增大，擴散效果明顯，且內部排煙管數量越多，外筒的利用率越高，建造越經濟，越符合環保和節能減排的要求，逐漸成為煙囪發展的一個必然趨勢。本文在對多管式煙囪設計的過程中，遇到的幾個問題進行分析，為以后多管式煙囪防雷接地方案的確定提供參考。

1 煙囪防雷設計所涉及的規范

煙囪防雷設計所涉及到的規范：《建筑物防雷設計規范》GB 50057-2010、《石油化工裝置防雷設計規范》GB 50650-2011、《煙囪設計規范》GB 50051-2013。《煙囪設計規范》只是要求煙囪要求設置防雷設施，并沒有給出具體的做法；《建筑物防雷設計規范》、《石油化工裝置防雷設計規范》對煙囪的防雷都給出了5條規定：① 磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪宜在煙囪上裝設接閃桿或接閃環保護。多支接閃桿應連接在閉合環上；② 當非金屬煙囪無法采用單支或雙支接閃桿保護時，應在煙囪口裝設環形接閃帶，并應對稱設置三支高出煙囪口不低于0.5m的接閃桿；③ 鋼筋混凝土煙囪的鋼筋應在其底部與引下線和貫通連接的金屬爬梯相連。宜利用鋼筋作為引下線，可不另設專用引下線；④ 高度不超過40m的煙囪，可只設一根引下線，超過40m時應設兩根引下線。可利用螺栓或焊接連接的一座金屬爬梯作為兩根引下線用；⑤ 金屬煙囪應作為接閃器和引下線。

本文就某化工廠由混凝土外筒和雙鋼內筒組成的多管式煙囪防雷接地設計進行探討。

2 多管式煙囪的防雷接地設計

2.1 工程概況

某化工廠內多管式煙囪，由混凝土外筒和雙鋼內筒組成。混凝土外筒高176.5m，鋼內筒高180.0m；外筒最大直徑20m，最小直徑12.5m，壁厚250mm；內筒直徑分別為4.5m和3.8m，壁厚11mm；內外筒之間設鋼爬梯至176.5m，鋼爬梯中間有休息平臺。煙囪立面布置見圖1。

圖1 煙囪防雷設計立面

在正常環境下，煙囪排放煙氣主要組分：H2O、SO2、SO3、HCL、HF、N2、CO2、O2等。上述成分以氣、液相態存在，排放過程中對鋼內筒會造成腐蝕損壞，但均不屬于爆炸性氣體或液體。故此煙囪不按排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的環境設計。

2.2 煙囪防雷設計

2.2.1 接閃桿的設計

煙囪混凝土外筒的頂部設16根接閃桿，接閃桿采用耐酸不銹鋼材料，高出煙囪混凝土外筒2.5m。接閃桿由接閃桿和針尖組成，接閃桿采用Φ60×6.0耐酸不銹鋼鋼管，針尖采用Φ60耐酸不銹鋼圓鋼，接閃桿和針尖可靠焊接。16根接閃桿在煙囪混凝土外筒環形均布，中部和下部由土建預埋的不銹鋼抱箍固定，距頂部0.7m和1.75m處用環形不銹鋼抱箍固定，以保證良好的電氣連接。在距煙囪混凝土外筒的頂部1.31m的混凝土墻內壁土建預留6個160×150×100孔洞，該6個孔洞在混凝土墻內壁均布。同時在距煙囪混凝土外筒的頂部1.31m的混凝土墻內設環形鍍鋅扁鋼(60×8)，環形鍍鋅扁鋼在6個孔洞內與接閃桿底部、混凝土墻內引下線及時鋼內筒可靠連接，見圖2。

圖2 煙囪頂部防雷平面

2.2.2 引下線的設計

在煙囪混凝土外筒內暗敷4根Φ18通長專用接地引下線，接地引下線在上部引出2m與接閃桿抱箍可靠連接，接閃桿下部0.5m處引出后與接地網相連，上下貫通，保證可靠的電氣連接。

同時在煙囪混凝土外筒的外壁明敷4根避雷引下線，避雷引下線選用60×8鍍鋅扁鋼，沿筒外壁敷設，每隔0.5m用不銹鋼抱箍固定于土建預埋件上。敷設避雷引下線時注意避開煙囪的窗戶、預留孔洞等。

2.2.3 等電位連接環(均壓環)的設計

在混凝土煙囪外壁20m、50m、100m、150m的標高上敷設水平均壓環。水平均壓環采用60×8的鍍鋅扁鋼，與土建預埋件及4根避雷針引下線可靠連接，連接采用十字接頭或T形接頭，以保證各導體的連通。為使水平均壓環與接線引下線形成等電位，在各層水平均壓環處、煙囪頂部、底部引出至少4塊接地端子板，接地端子板和水平均壓環、引下線作等電位連接。水平均壓環每隔1.2m用不銹鋼抱箍固定于土建預埋件上。在土建施工時，混凝土內部的鋼筋宜捆扎或綁扎，以滿足電氣連通的要求。

2.2.4 鋼內筒的防雷設計

兩個鋼內筒在混凝土煙囪頂部平臺處用80×8鍍鋅扁鋼分別經4點與接閃桿抱箍可靠連接，煙囪鋼內筒的底部用60×8鍍鋅扁鋼分別經4點與地下接地網連接，鋼爬梯中間的各層休息平臺至少有2處與鋼內筒柔性連接。與鋼內筒連接處均采用柔性連接件，以避免鋼內筒晃動對連接導體的影響。所有防雷及接地的結構件連接處應可靠焊接，煙囪內各平臺上的鋼構件及鋼扶梯應可靠接地。

2.3 煙囪接地設計

沿煙囪基礎外圍環繞一圈敷設接地網，接地網由水平接地干線80×6和垂直接地極Φ25×4組成。水平接地干線的埋深為地坪以下1m，根據土建的基礎情況埋深允許適當調整，但不得高于地坪以下0.8m，水平接地干線不得通過土建基礎，只可在基礎下面或側面通過。24根垂直接地極環煙囪基礎外圍均布，以降低接地電阻，垂直接地極頂端的埋深為室外地坪以下1m。接地網與土建基礎地部的垂直距離不小于0.8m。過煙囪大門處，在接地干線上引出兩根接地線至門外側作均壓帶，兩條均壓帶間距1m，埋深分別為1m和1.5m，見圖3。

圖3 煙囪底部接地平面

混凝土煙囪壁內鋼筋、鋼內筒、基礎內鋼筋連接均要與接地網可靠連接。地下接地網的敷設應結合基礎施工同時進行，水平接地干線應埋設在粘土中。

2.4 防雷接地設計

在距墻外壁底部0.5m處土建預留4個160×150×100孔洞，該4個孔洞在混凝土墻外壁均布，明敷避雷引下線、暗敷避雷引下線、凝土煙囪壁內鋼筋、接地網引上線、鋼內筒接地引上線在此孔洞內通過接地端子板連接。端子板連接采用螺栓線卡連接，以便臨時斷開檢測接地電阻。接地引上線地面上部分接地線采取保護措施。

混凝土煙囪內部各設備也應可靠接地，按就近原則，各設備連接線以最短路徑實現。所有接地材料的連接及防腐處理均需按照相應有關施工及驗收規范，并應留有自然變形所需的裕度。

整個防雷接地系統施工完成后，還需實測每根接閃桿及鋼內筒的接地電阻，要求接地電阻不大于10Ω，如實測結果不能夠滿足設計要求，應增加接地極，直至滿足要求。

3 結語

隨著我國對環保和節能減排的要求越來越高，煙氣脫硫技術得到廣泛應用，多管式煙囪必然越來越普遍。防雷接地設施是煙囪附屬系統中的重要組成部分，煙囪一般均高出周圍建筑物，其防雷接地設計尤為重要，必須按有關防雷標準進行防雷設計。

1 GB 50057-2010，建筑物防雷設計規范[S].

2 GB 50650-2011，石油化工裝置防雷設計規范[S].

3 GB 50051-2013，煙囪設計規范[S].

*趙瑞萍：工程師。2001年畢業于蘭州工業高等專科學校。主要從事電氣電信設計工作。聯系電話：13919306949，Email:zhao-rp@163.com。

2017-07-21)