煙氣脫硫玻璃鋼煙囪的設計制作

1、煙氣脫硫玻璃鋼煙囪的設計制作摘要：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，壽命長等優(yōu)點。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，詳細介紹了案例玻璃鋼煙囪的設計、制作及安裝，以及鋼塔架的設計制作及安裝情況。DN4600*60000煙囪是目前國內(nèi)直徑最大的獨立鋼架支撐的玻璃鋼煙囪，因此該案例兩座煙囪的設計、制作、施工對指導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)往往只對燃煤廢氣采取除塵措施，即通過高煙囪將廢氣排放入周圍大氣。如今由于環(huán)保嚴控二氧化硫排放的要求，需對

2、廢氣進行脫硫處理，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，但煙氣進入煙囪的溫度較高，高達130160，只形成少量的煙氣結(jié)露現(xiàn)象，對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，但是在設計煙囪時往往還要考慮緊急狀態(tài)無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致煙囪內(nèi)壁嚴重腐蝕的問題，國內(nèi)外技術人員進行了大量研究和工程試驗工作。目前常用的煙囪防腐材料有耐酸磚-

3、耐酸膠泥、鋼-鈦復合結(jié)構(gòu)、鋼-不銹鋼復合結(jié)場、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其它而言，具有耐腐蝕、投資低、施工周期短、質(zhì)量輕、壽命長等優(yōu)點。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公司簽署了設計、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)合此兩座煙囪的設計、制作、施工，介紹了此兩座煙囪的設計、制作、施工方案。據(jù)筆者了解，DN4600 x 60000煙囪是目前國內(nèi)直徑最大的獨立鋼架結(jié)構(gòu)支撐的玻璃鋼煙囪，因此該案例兩座煙囪的設計、制作、施工對指導

4、類似工程具有重要意義。2 玻璃鋼煙囪的設計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脫硫塔頂法蘭面標高處，通過法蘭連接向上分別至80m、82m標高，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)工藝及運輸，華南工廠DN4600煙囪在現(xiàn)場分成10節(jié)現(xiàn)場纏繞制作生產(chǎn)，華東工廠DN3800煙囪在廠內(nèi)分成11節(jié)生產(chǎn)運到現(xiàn)場，然后吊起組裝。煙囪側(cè)向通過鋼塔架進行導向支撐，鋼結(jié)構(gòu)支撐考慮了煙囪的側(cè)向穩(wěn)定支撐、承受風載荷、地震載荷等，以及適應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無縫鋼管，其它附件為Q235B。煙囪基本情況見表1。 纖維纏繞玻璃鋼產(chǎn)品具有輕質(zhì)、高強、耐高溫、耐腐蝕性優(yōu)良及耐老化性優(yōu)良等優(yōu)點，合理的選材和良好的設計是纖維纏繞玻璃鋼煙囪運行可靠的關鍵。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，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)層及外保護層樹脂都采用耐高溫乙烯基樹脂；所有的纖維增強材料都采用ECR耐化學腐蝕玻璃纖維。耐高溫乙烯基類樹脂具有優(yōu)異的耐溫和耐化學性，對酸性類、溶劑類以及氧化物類物質(zhì)有很高的抗御性。此外，在高溫下他們的強度和韌性具有高的保持性，是煙道氣應用領域的

6、優(yōu)選樹脂，該類樹脂已多次成功應用于生產(chǎn)條件復雜的鍋爐煙囪的實例。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)勢無比，而且耐酸性隨環(huán)境溫度的升高優(yōu)勢更明顯，一般在10倍以上。2.2 纖維纏繞玻璃鋼煙囪的結(jié)構(gòu)設合理的層次結(jié)構(gòu)是玻璃鋼產(chǎn)品設計的顯著特點，玻璃鋼煙囪的設計分內(nèi)表層、次內(nèi)層、結(jié)構(gòu)層、外防護層幾個層次，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，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無捻纏繞粗紗、浸潤結(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)受力情況計算決定；外防護層；該層為外富樹脂層，樹脂中加入UV-9型紫外線吸收劑以防止光氧老化，厚度為lmm。通過結(jié)構(gòu)計算及裝配布置煙囪的各部分設計參數(shù)見表2。 各段玻璃鋼煙囪在相應導向支撐標高都含有環(huán)繞煙囪一圈的16a號槽鋼（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的加強筋來提高

8、制品的剛度。各段煙囪通過手糊對接進行聯(lián)接，煙囪結(jié)構(gòu)示意見圖1，導向支撐聯(lián)接示意見圖2 2.3 煙囪的成型工藝煙囪的制作通過微機控制纏繞機來實現(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無堿無捻粗紗纏繞成型，生產(chǎn)過程在微機控制纏繞機上實現(xiàn)。纖維纏繞成型的制品具有強度和剛度高、力學性能

9、好等特點，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，可設計性好，產(chǎn)品質(zhì)量高而穩(wěn)定；外保護層：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 塔架的設計煙囪塔架的設計由玻璃鋼廠家委托有資質(zhì)的設計院進行設計，華東工廠鋼構(gòu)塔架設計總重172t、華南工廠鋼構(gòu)塔架設計總重231t。其基本要求為塔架按常規(guī)使用狀態(tài)進行設計算，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無縫鋼管，平臺梁、鋼鋪板、直爬梯、欄桿等構(gòu)件鋼材采用Q235 B，焊條與之相對應；所有材料均應具有產(chǎn)品合格證明書，對于塔

10、柱鋼材，在進入現(xiàn)場焊接前應進行超聲波檢查，不得有微裂紋等缺陷，施工前應將鋼構(gòu)件進行一般性除銹，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行檢驗，其質(zhì)量為一級，其他焊縫為三級標準。焊縫高度、長度按設計圖紙要求，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?，F(xiàn)場焊接塔柱，其縱向焊縫采用V形坡口對接焊接，橫向環(huán)形焊縫采用環(huán)向墊板的V形坡口對接焊，均為等強熔透焊；塔架的制作、安裝及驗收應符合石油化工特殊鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范（SHJ507-87）的規(guī)定；塔架的施工技術要求見石油化工企業(yè)排氣

11、筒和火炬塔架設計規(guī)范(SHJ-91)中的第七章：對于二次安裝焊接點處及安裝中涂層損傷處的防腐涂刷，應按現(xiàn)行驗收規(guī)范的規(guī)定進行補涂；所有桿件長度、節(jié)點板大小，必須以放養(yǎng)為準，焊縫長度必須滿足圖中尺寸；平臺欄桿選用標準圖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 基礎驗收要求檢查驗收柱基礎強度、標高、縱橫中心線、預埋地腳位置等均應符合設計要求，并應做好驗收記錄；放安裝標高線和柱縱橫中心線；基礎表面鏟麻面，放墊鐵處鏟平，并安放墊鐵。4.2 鋼結(jié)構(gòu)的運輸和存放鋼結(jié)構(gòu)應根據(jù)現(xiàn)場的安裝順序，合理組織運輸；運輸鋼結(jié)構(gòu)時，應根據(jù)

12、實際情況采取適當?shù)募庸毯头雷o措施，保證構(gòu)件不產(chǎn)生變形，不損失涂層；鋼結(jié)構(gòu)存放地點應平整堅實，無積水。鋼結(jié)構(gòu)應按種類、編號、安裝順序合理堆放；鋼結(jié)構(gòu)底層墊枕木應有足夠的支承面，防止下沉，并應防止產(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)件在組裝前應對其主要尺寸、編號、方向進行核對，柱、梁應逐一進行矯直、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，應立即進行校正和固定。當天安裝的鋼結(jié)構(gòu)應形成穩(wěn)定的空間體系：鋼結(jié)構(gòu)安裝、校正時，應根據(jù)風力、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)件和設備應征得設計部門同意，并應進行驗算，采取相應措施；鋼結(jié)構(gòu)安裝時要考慮玻璃鋼設備吊裝的相互配合，必要時要根據(jù)設備吊裝的要求調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)的安裝順序；當塔架第一段安裝結(jié)束時，開始安裝玻璃鋼煙囪，玻璃鋼煙囪也分4段預組裝。第二段安裝時要首先在已安裝好的玻璃鋼煙囪內(nèi)壁搭好腳手架，當煙囪對接時會容易內(nèi)外錯口，在煙囪外面和里

14、面采用導向卡進行對口，當上下兩組合段煙囪筒子對接符合要求之后，煙囪里外馬上進行糊制玻璃鋼加強，接口加強完成之后再對接上一段煙囪，玻璃鋼煙囪預組裝段和鋼架預組裝段交替安裝。當具備安裝條件的煙囪安裝完成之后，要用準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。平時焊接作業(yè)的同時要安排專人看護，防止火災意外事故的發(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，應經(jīng)檢查合格后方可緊固和焊接，螺栓孔不得采用氣割擴孔，由預制廠處理的鋼結(jié)構(gòu)磨擦面，安裝前應復驗所附試件的抗滑移系數(shù)，合格后方可安裝，拼裝前，應清除飛邊、毛刺、飛濺物，高強度螺栓連接的板疊接觸面應平整，間隙超過lmm時，應處理，高強度螺栓連接件應按批號分別堆放，并應在同批內(nèi)配套使用，不得混用，防止受潮、碰傷等；所有梯子平臺扶手欄桿都封段組裝時全部安裝完成。平臺鋪設花紋板（包括加強筋）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