煙氣脫硫玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)制作

1、煙氣脫硫玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)制作摘要：煙氣脫硫玻璃鋼煙囪具有耐腐蝕、投資低，施工周期短，質(zhì)量輕，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合革紙業(yè)公司的兩座工廠的兩座直徑分別為DN4600和DN3800的煙氣脫硫煙囪的建造，詳細(xì)介紹了案例玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)、制作及安裝，以及鋼塔架的設(shè)計(jì)制作及安裝情況。DN4600*60000煙囪是目前國(guó)內(nèi)直徑最大的獨(dú)立鋼架支撐的玻璃鋼煙囪，因此該案例兩座煙囪的設(shè)計(jì)、制作、施工對(duì)指導(dǎo)類似工程具有重要意義。1 前 言煙囪是火電、冶金等行業(yè)排放燃煤廢氣的主要途徑。以火電行業(yè)為例，以往火電行業(yè)往往只對(duì)燃煤廢氣采取除塵措施，即通過(guò)高煙囪將廢氣排放入周圍大氣。如今由于環(huán)保嚴(yán)控二氧化硫排放的要求，需對(duì)

2、廢氣進(jìn)行脫硫處理，目前火電行業(yè)大都采用濕法脫硫。在采用濕法脫硫工藝前，煙氣中雖然含有較多二氧化硫，但煙氣進(jìn)入煙囪的溫度較高，高達(dá)130160，只形成少量的煙氣結(jié)露現(xiàn)象，對(duì)煙囪的防腐蝕要求不是很高。但是濕法脫硫后，煙氣溫度降至5080，煙氣含水率較高，導(dǎo)致煙囪內(nèi)壁腐蝕濃率也隨之增大。雖然濕法脫硫后煙氣溫度降至50-80，但是在設(shè)計(jì)煙囪時(shí)往往還要考慮緊急狀態(tài)無(wú)濕法脫硫的煙氣溫度情況（約150）及事故狀態(tài)溫度（近200），所以濕法脫硫煙囪對(duì)耐腐蝕、耐溫均有較高的要求。為了解決由于加裝濕祛脫硫裝置后導(dǎo)致煙囪內(nèi)壁嚴(yán)重腐蝕的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外技術(shù)人員進(jìn)行了大量研究和工程試驗(yàn)工作。目前常用的煙囪防腐材料有耐酸磚-

3、耐酸膠泥、鋼-鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)、鋼-不銹鋼復(fù)合結(jié)場(chǎng)、鋼-涂層材料及硬質(zhì)e-276合金內(nèi)襯等。而新型的玻璃鋼煙囪相對(duì)其它而言，具有耐腐蝕、投資低、施工周期短、質(zhì)量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。2006年，某紙業(yè)公司就該公司在華東工廠#2鍋爐DN3800煙囪鋼構(gòu)塔架和在華南工廠#2鍋爐DN4600煙囪鋼構(gòu)塔架供貨及安裝建設(shè)公司簽署了設(shè)計(jì)、制作、安裝合同，此兩座煙囪用于該紙業(yè)公司自備電廠的煙氣脫硫排放煙囪。本文結(jié)合此兩座煙囪的設(shè)計(jì)、制作、施工，介紹了此兩座煙囪的設(shè)計(jì)、制作、施工方案。據(jù)筆者了解，DN4600 x 60000煙囪是目前國(guó)內(nèi)直徑最大的獨(dú)立鋼架結(jié)構(gòu)支撐的玻璃鋼煙囪，因此該案例兩座煙囪的設(shè)計(jì)、制作、施工對(duì)指導(dǎo)

4、類似工程具有重要意義。2 玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)華東工廠和華南工廠此兩座玻璃鋼煙囪均置于煙氣脫硫塔的頂部，自20m脫硫塔頂法蘭面標(biāo)高處，通過(guò)法蘭連接向上分別至80m、82m標(biāo)高，總高度分別為60m和62m。華南工廠直徑為DN4600，華東工廠直徑為DN3800，煙囪由脫硫塔頂鋼法蘭提供支撐?？紤]煙囪的生產(chǎn)工藝及運(yùn)輸，華南工廠DN4600煙囪在現(xiàn)場(chǎng)分成10節(jié)現(xiàn)場(chǎng)纏繞制作生產(chǎn)，華東工廠DN3800煙囪在廠內(nèi)分成11節(jié)生產(chǎn)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，然后吊起組裝。煙囪側(cè)向通過(guò)鋼塔架進(jìn)行導(dǎo)向支撐，鋼結(jié)構(gòu)支撐考慮了煙囪的側(cè)向穩(wěn)定支撐、承受風(fēng)載荷、地震載荷等，以及適應(yīng)煙囪的熱脹冷縮處理。兩座煙囪鋼構(gòu)塔架高度均為78m，主要桿件采

5、用16Mn無(wú)縫鋼管，其它附件為Q235B。煙囪基本情況見(jiàn)表1。 纖維纏繞玻璃鋼產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕性優(yōu)良及耐老化性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，合理的選材和良好的設(shè)計(jì)是纖維纏繞玻璃鋼煙囪運(yùn)行可靠的關(guān)鍵。2.1 選 材耐腐蝕性優(yōu)良是玻璃鋼產(chǎn)品最突出的優(yōu)點(diǎn)，而玻璃鋼產(chǎn)品的耐腐蝕性主要由其內(nèi)襯層（富樹脂層）提供。根據(jù)玻璃鋼煙囪的介質(zhì)及使用溫度，選材為內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層及外保護(hù)層樹脂都采用耐高溫乙烯基樹脂；所有的纖維增強(qiáng)材料都采用ECR耐化學(xué)腐蝕玻璃纖維。耐高溫乙烯基類樹脂具有優(yōu)異的耐溫和耐化學(xué)性，對(duì)酸性類、溶劑類以及氧化物類物質(zhì)有很高的抗御性。此外，在高溫下他們的強(qiáng)度和韌性具有高的保持性，是煙道氣應(yīng)用領(lǐng)域的

6、優(yōu)選樹脂，該類樹脂已多次成功應(yīng)用于生產(chǎn)條件復(fù)雜的鍋爐煙囪的實(shí)例。ECR玻璃纖維與E玻璃纖維相比，具有更高的耐酸、耐堿、耐水、耐鹽、耐溫和耐氣候性，尤其是耐酸性更是優(yōu)勢(shì)無(wú)比，而且耐酸性隨環(huán)境溫度的升高優(yōu)勢(shì)更明顯，一般在10倍以上。2.2 纖維纏繞玻璃鋼煙囪的結(jié)構(gòu)設(shè)合理的層次結(jié)構(gòu)是玻璃鋼產(chǎn)品設(shè)計(jì)的顯著特點(diǎn)，玻璃鋼煙囪的設(shè)計(jì)分內(nèi)表層、次內(nèi)層、結(jié)構(gòu)層、外防護(hù)層幾個(gè)層次，內(nèi)表層和次內(nèi)層統(tǒng)稱內(nèi)襯層。內(nèi)表層：由內(nèi)襯樹脂加ECR玻璃纖維表面氈或聚酯氈增強(qiáng)，樹脂含量95%以上，氣密性好，非常光滑。該層主要提供制品防腐、防滲漏等功能，厚度為0.5mm；次內(nèi)層：由內(nèi)襯樹脂和ECR玻璃纖維纏繞噴射紗組成，樹脂含量大于

7、75，厚度為4.5mm，該層的主要作用是保護(hù)內(nèi)表層，提高內(nèi)襯的抗內(nèi)壓、耐腐蝕、防滲能力；結(jié)構(gòu)層：由ECR無(wú)捻纏繞粗紗、浸潤(rùn)結(jié)構(gòu)層樹脂采用螺旋或環(huán)向線型纏繞成型，樹脂含量通常在30-35之間，作用是承受壓力和各種外載荷，厚度根據(jù)受力情況計(jì)算決定；外防護(hù)層；該層為外富樹脂層，樹脂中加入U(xiǎn)V-9型紫外線吸收劑以防止光氧老化，厚度為lmm。通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算及裝配布置煙囪的各部分設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。 各段玻璃鋼煙囪在相應(yīng)導(dǎo)向支撐標(biāo)高都含有環(huán)繞煙囪一圈的16a號(hào)槽鋼（分為4等塊，螺栓連接）1件，鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)為316L。在槽鋼兩側(cè)各有一道寬度為15Omm的固定限位環(huán)。每段煙囪另有150mm寬、間距約3m的加強(qiáng)筋來(lái)提高

8、制品的剛度。各段煙囪通過(guò)手糊對(duì)接進(jìn)行聯(lián)接，煙囪結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1，導(dǎo)向支撐聯(lián)接示意見(jiàn)圖2 2.3 煙囪的成型工藝煙囪的制作通過(guò)微機(jī)控制纏繞機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)襯層：先用膠帶紙將聚酯薄膜固定到一端，讓芯模勻速旋轉(zhuǎn)，等帶張力的聚酯薄膜纏繞到另一端，剪斷薄膜，用膠帶紙將接縫膠一圈，不得有褶皺出現(xiàn)。接著在薄膜表面均勻噴一層內(nèi)襯樹脂，形成一富樹脂層。然后纏繞聚酯氈，要求浸透樹脂，不起皺，搭接寬度為聚酯氈寬度的50%，即上一層聚酯氈即可形成兩層由聚酯氈加強(qiáng)的內(nèi)表層。趕盡氣泡，保證樹脂含量90%以上；結(jié)構(gòu)層：結(jié)構(gòu)層由ECR無(wú)堿無(wú)捻粗紗纏繞成型，生產(chǎn)過(guò)程在微機(jī)控制纏繞機(jī)上實(shí)現(xiàn)。纖維纏繞成型的制品具有強(qiáng)度和剛度高、力學(xué)性能

9、好等特點(diǎn)，并且可以根據(jù)產(chǎn)品不同的使用環(huán)境和壓力調(diào)整纏繞角度，可設(shè)計(jì)性好，產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定；外保護(hù)層：在結(jié)構(gòu)層制作完后，固化打磨，最后再刷上上一層膠衣樹脂，膠衣樹脂的顏色根據(jù)客戶的要求而定，膠衣樹脂中加人紫外線吸收劑以提高產(chǎn)品耐老化睦性能。3 塔架的設(shè)計(jì)煙囪塔架的設(shè)計(jì)由玻璃鋼廠家委托有資質(zhì)的設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)，華東工廠鋼構(gòu)塔架設(shè)計(jì)總重172t、華南工廠鋼構(gòu)塔架設(shè)計(jì)總重231t。其基本要求為塔架按常規(guī)使用狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)算，施工條件按玻璃鋼煙囪分段吊裝方案考慮；塔架的主要桿件采用16Mn無(wú)縫鋼管，平臺(tái)梁、鋼鋪板、直爬梯、欄桿等構(gòu)件鋼材采用Q235 B，焊條與之相對(duì)應(yīng)；所有材料均應(yīng)具有產(chǎn)品合格證明書，對(duì)于塔

10、柱鋼材，在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)焊接前應(yīng)進(jìn)行超聲波檢查，不得有微裂紋等缺陷，施工前應(yīng)將鋼構(gòu)件進(jìn)行一般性除銹，并將構(gòu)件上的毛刺，灰土弄凈；焊縫要求不得有氣泡、裂紋、裂縫及未焊透現(xiàn)象，并符合鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范。塔柱的熔透焊縫質(zhì)量檢查必須用超聲波方法進(jìn)行檢驗(yàn)，其質(zhì)量為一級(jí)，其他焊縫為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。焊縫高度、長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)圖紙要求，未注明者則為滿焊，焊縫高度與連接的兩構(gòu)件厚度較薄者相同。現(xiàn)場(chǎng)焊接塔柱，其縱向焊縫采用V形坡口對(duì)接焊接，橫向環(huán)形焊縫采用環(huán)向墊板的V形坡口對(duì)接焊，均為等強(qiáng)熔透焊；塔架的制作、安裝及驗(yàn)收應(yīng)符合石油化工特殊鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（SHJ507-87）的規(guī)定；塔架的施工技術(shù)要求見(jiàn)石油化工企業(yè)排氣

11、筒和火炬塔架設(shè)計(jì)規(guī)范(SHJ-91)中的第七章：對(duì)于二次安裝焊接點(diǎn)處及安裝中涂層損傷處的防腐涂刷，應(yīng)按現(xiàn)行驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)涂；所有桿件長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)板大小，必須以放養(yǎng)為準(zhǔn)，焊縫長(zhǎng)度必須滿足圖中尺寸；平臺(tái)欄桿選用標(biāo)準(zhǔn)圖02(03)J401中的LG-12，其中30x4方管改為20圓鋼。煙囪塔架結(jié)構(gòu)如圖3所示：4 鋼結(jié)構(gòu)及玻璃鋼煙囪的安裝4.1 基礎(chǔ)驗(yàn)收要求檢查驗(yàn)收柱基礎(chǔ)強(qiáng)度、標(biāo)高、縱橫中心線、預(yù)埋地腳位置等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)做好驗(yàn)收記錄；放安裝標(biāo)高線和柱縱橫中心線；基礎(chǔ)表面鏟麻面，放墊鐵處鏟平，并安放墊鐵。4.2 鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸和存放鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的安裝順序，合理組織運(yùn)輸；運(yùn)輸鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)

12、實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)募庸毯头雷o(hù)措施，保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形，不損失涂層；鋼結(jié)構(gòu)存放地點(diǎn)應(yīng)平整堅(jiān)實(shí)，無(wú)積水。鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)按種類、編號(hào)、安裝順序合理堆放；鋼結(jié)構(gòu)底層墊枕木應(yīng)有足夠的支承面，防止下沉，并應(yīng)防止產(chǎn)生壓壞和變形現(xiàn)象。4.3 鋼結(jié)構(gòu)組裝前的構(gòu)件檢查和矯直構(gòu)件在組裝前應(yīng)對(duì)其主要尺寸、編號(hào)、方向進(jìn)行核對(duì)，柱、梁應(yīng)逐一進(jìn)行矯直、自檢，并做好記錄。4.4 鋼結(jié)構(gòu)及玻璃鋼煙囪現(xiàn)場(chǎng)分段組裝鋼結(jié)構(gòu)組裝順序（吊裝順序）分四段，第一段024M，第二段2448m，第三段4866m，第四段6678m。組合后的各段重量分別為67t、58t、28t、19t(重量數(shù)據(jù)為DN3800煙囪鋼結(jié)構(gòu))。鋼結(jié)構(gòu)組裝在平臺(tái)上放線、安裝組裝

13、支架，每段先分成兩片組裝然后再在搭好的組裝架上分段組裝；鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱、支撐等主要構(gòu)件安裝就位后，應(yīng)立即進(jìn)行校正和固定。當(dāng)天安裝的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)形成穩(wěn)定的空間體系：鋼結(jié)構(gòu)安裝、校正時(shí)，應(yīng)根據(jù)風(fēng)力、溫差、日照等外界環(huán)境和焊接變形等因素的影響，采取相應(yīng)的調(diào)整措施；如利用安裝好的鋼結(jié)構(gòu)吊裝其它構(gòu)件和設(shè)備應(yīng)征得設(shè)計(jì)部門同意，并應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算，采取相應(yīng)措施；鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)要考慮玻璃鋼設(shè)備吊裝的相互配合，必要時(shí)要根據(jù)設(shè)備吊裝的要求調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的安裝順序；當(dāng)塔架第一段安裝結(jié)束時(shí)，開始安裝玻璃鋼煙囪，玻璃鋼煙囪也分4段預(yù)組裝。第二段安裝時(shí)要首先在已安裝好的玻璃鋼煙囪內(nèi)壁搭好腳手架，當(dāng)煙囪對(duì)接時(shí)會(huì)容易內(nèi)外錯(cuò)口，在煙囪外面和里

14、面采用導(dǎo)向卡進(jìn)行對(duì)口，當(dāng)上下兩組合段煙囪筒子對(duì)接符合要求之后，煙囪里外馬上進(jìn)行糊制玻璃鋼加強(qiáng)，接口加強(qiáng)完成之后再對(duì)接上一段煙囪，玻璃鋼煙囪預(yù)組裝段和鋼架預(yù)組裝段交替安裝。當(dāng)具備安裝條件的煙囪安裝完成之后，要用準(zhǔn)備好的鋼板把玻璃鋼煙囪上口蓋住，防止焊渣掉到玻璃鋼煙囪上引起火災(zāi)。平時(shí)焊接作業(yè)的同時(shí)要安排專人看護(hù)，防止火災(zāi)意外事故的發(fā)生。鋼結(jié)構(gòu)拼裝的其它要求為：鋼結(jié)構(gòu)的連接接頭，應(yīng)經(jīng)檢查合格后方可緊固和焊接，螺栓孔不得采用氣割擴(kuò)孔，由預(yù)制廠處理的鋼結(jié)構(gòu)磨擦面，安裝前應(yīng)復(fù)驗(yàn)所附試件的抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝，拼裝前，應(yīng)清除飛邊、毛刺、飛濺物，高強(qiáng)度螺栓連接的板疊接觸面應(yīng)平整，間隙超過(guò)lmm時(shí)，應(yīng)處理，高強(qiáng)度螺栓連接件應(yīng)按批號(hào)分別堆放，并應(yīng)在同批內(nèi)配套使用，不得混用，防止受潮、碰傷等；所有梯子平臺(tái)扶手欄桿都封段組裝時(shí)全部安裝完成。平臺(tái)鋪設(shè)花紋板（包括加強(qiáng)筋）必須符合圖紙要求花紋板與梁的焊縫必須按圖紙規(guī)范執(zhí)行，以保證平臺(tái)