玻璃鋼煙囪和鈦板對(duì)比

1、2*350MW機(jī)組，210米煙囪防腐內(nèi)筒方案比較（玻璃鋼內(nèi)筒與鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒比較）整體對(duì)比表項(xiàng)目玻璃鋼內(nèi)筒鈦鋼復(fù)合板內(nèi)筒備注工期共4月，其中混凝土煙囪完工后后2個(gè)月共5-6月，全部在混凝土煙囪完工后玻璃鋼煙囪內(nèi)筒可預(yù)制。絕熱性能絕熱，不保溫需要保溫造價(jià)1700元/平方米2000元/平方米以上。其中鈦板1850/平方米，保溫約150-300元每平方米鈦板保溫方案不同，保溫造價(jià)后差異。防腐性能運(yùn)行30年月乂10年左右,腐蝕情況較為嚴(yán)重，3-5年有局部腐蝕玻璃鋼內(nèi)筒接縫一般25-30條，接縫后整體性能好。鈦板煙囪接縫上千，焊接質(zhì)量難以控制。后期維護(hù)無需要對(duì)滲漏焊縫進(jìn)行處理，難度大重量約180t約80

2、0t不含鋼結(jié)構(gòu)二、兩種防腐方案的具體描述2.1 火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定2012年1月4日發(fā)布、2012年3月1日實(shí)施的火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定(DL5022-2012)的防腐蝕章節(jié)規(guī)定：不設(shè)GGH寸，煙氣腐蝕性等級(jí)為強(qiáng)腐蝕性，煙囪結(jié)構(gòu)選型應(yīng)選擇承重筒與排煙筒分開的套筒式煙囪，排煙筒要求采用密閉性好的、滿足抗?jié)B、防腐、耐溫變的內(nèi)筒，當(dāng)兩臺(tái)及兩臺(tái)以上鍋爐共用一根排煙筒時(shí)，應(yīng)采用可靠性較高的防腐措施。但沒有給出具體防腐蝕方案。2.2 火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程2000年11月3日發(fā)布，2001年1月1日實(shí)施的火力發(fā)電廠煙風(fēng)煤粉管道設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DL/T5121-2000)中規(guī)定

3、：錐型防腐型單筒式煙囪，不宜采用較高的流速，適用于無腐蝕性及弱腐蝕性的煙氣；直筒型磚內(nèi)筒-套筒式和多管式煙囪，可采用較高的出口煙速，但不應(yīng)該出現(xiàn)正壓，適用于中等及強(qiáng)腐蝕性的煙氣；直筒型鋼內(nèi)筒-套筒式和多管式煙囪，宜采用較高的出口煙速，適用于強(qiáng)腐蝕性的煙氣。2.3 火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程2000年11月3日發(fā)布，2001年1月1日實(shí)施的火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程(DL/T5000-2000)中規(guī)定：煙囪結(jié)構(gòu)可采用單筒式、套筒式或多管式，其選型可視煙氣腐蝕性強(qiáng)弱、鍋爐運(yùn)行及環(huán)保要求，結(jié)合工程特點(diǎn)確定。規(guī)程中規(guī)定：1.當(dāng)排放強(qiáng)腐蝕性煙氣時(shí)，應(yīng)采用套筒式煙囪，此時(shí)排煙內(nèi)筒應(yīng)采用耐酸材料構(gòu)成；2.當(dāng)排放中等

4、腐蝕性煙氣時(shí)，宜采用防腐型單筒式煙囪，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較論證合理時(shí)，也可采用套筒式煙囪；3.當(dāng)排放弱腐蝕性煙氣時(shí)，應(yīng)采用防腐型單筒式煙囪；4如考慮采用多管式煙囪，應(yīng)有專門的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。2.4 美國電科院：濕煙囪設(shè)計(jì)導(dǎo)則2012推薦排煙筒材料濕煙囪設(shè)計(jì)導(dǎo)則(2012美國)推薦的內(nèi)筒材料材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)FKP硼硅酸鹽玻璃麻優(yōu)異的耐酸腐蝕性能,便于增加集液系統(tǒng)適應(yīng)煙氣最高溫度為149'C,制造時(shí)的質(zhì)蚤控制，壓縮強(qiáng)度有限通常需要設(shè)計(jì)兩個(gè)支槨點(diǎn)和膨脹節(jié)優(yōu)異的耐酸腐蝕性能，不用額外的隔熱層，適用于已有鋼內(nèi)端系統(tǒng)的改造表面利于液流內(nèi)襯材料耐酸轉(zhuǎn)碳鋼濠覆保護(hù)層優(yōu)異的耐醵腐蝕性能,價(jià)格便宜，液體易附著到多孔表

5、面不錯(cuò)的耐腐蝕性能適用于已有鋼內(nèi)筒系統(tǒng)的改造表面不連續(xù)夾帶液體，不適用于地震強(qiáng)度高的區(qū)域，內(nèi)村附件維護(hù)，環(huán)向增壓涂覆前進(jìn)行表面處理，維修維護(hù)頻率，使用范因有限牛鼠j優(yōu)異的耐酸腐蝕性能儉格貴，焊接質(zhì)量控制，鐵雜質(zhì)酸液冷凝推薦的范圍不包含鈦板。美國市場全金屬煙囪采用鍥基合金(C27R,性能比鈦鋼復(fù)合板更好，價(jià)格也更貴,因此美國的規(guī)范推薦范圍里沒有鈦鋼復(fù)合板煙囪。2.5 方案比較方案一.鈦鋼復(fù)合板排煙筒鈦本質(zhì)是活性金屬，具有強(qiáng)烈鈍化傾向，能在常溫下生成保護(hù)性很強(qiáng)的氧化膜，鈍化膜由幾納米到幾十納米厚的極薄的氧化鈦構(gòu)成，在許多環(huán)境中是很穩(wěn)定的，并且一旦局部破壞還具有瞬間再修補(bǔ)的特性，因而具有非常優(yōu)良的耐

6、蝕性能，比現(xiàn)有的不銹鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性都好，可在低濃度酸液和常溫靜態(tài)環(huán)境下使用，但鈦合金復(fù)合板對(duì)有些酸介質(zhì)的防腐能力存在缺陷，并不能全部解決燃煤產(chǎn)生的多種腐蝕介質(zhì)的侵蝕問題。鈦板或鈦鋼復(fù)合板具有如下優(yōu)點(diǎn)： 適用于低濃度酸液和常溫靜態(tài)環(huán)境； 運(yùn)維成本較低，需長期維護(hù)，但維護(hù)量??； 運(yùn)行安全可靠性尚可； 良好機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能； 耐高溫性能好、低線膨脹系數(shù)； 抗老化性高； 易工廠化加工。不足之處在于： 價(jià)格昂貴，屬于緊缺戰(zhàn)略物資； 質(zhì)重； 絕熱性差，需保溫； 可設(shè)計(jì)性差，復(fù)雜形狀難以制作； 焊縫多，焊接工作量大，施工條件差，施工難度大，焊縫質(zhì)量難以控制。焊縫區(qū)域是長時(shí)間發(fā)生腐蝕的突破口和薄

7、弱環(huán)節(jié)，在施工制作時(shí)應(yīng)確保焊接質(zhì)量； 改造項(xiàng)目施工工期長； 難以設(shè)計(jì)安裝酸液收集與排放裝置，控制煙囪雨；目前我國用于燃煤發(fā)電廠濕法脫硫煙囪防腐的鈦鋼復(fù)合板的板鈦厚度為1.2mm£1.5mm（加碳鋼基體10mm。復(fù)合鈦板連結(jié)如下圖示鈦板方案實(shí)施時(shí)，需由鋼板承重。鋼排煙筒的結(jié)構(gòu)形式可分為自承重式和懸掛式。盡管鈦板在我國濕法脫硫煙囪防腐中應(yīng)用案例較多，總體運(yùn)行情況尚可，但有些項(xiàng)目已出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。從調(diào)研情況看，總體使用情況良好，鈦板接頭焊縫漏焊和焊透是存在的常見現(xiàn)象；調(diào)研的某個(gè)復(fù)合鈦鋼板煙囪實(shí)際情形是：最近在鋼內(nèi)筒外部發(fā)現(xiàn)了有十幾個(gè)冷凝液滲漏的部位，目前還未停機(jī)對(duì)內(nèi)部情況進(jìn)行檢查，初步分析多

8、為鈦板接頭焊縫處。從調(diào)研情況看，復(fù)合鈦鋼不是一種一勞永逸的防腐方案，不僅要加強(qiáng)施工的質(zhì)量控制，而且運(yùn)行期間要定期檢查維護(hù)和修補(bǔ)。需要注意的問題是，復(fù)合鈦板貼條背面是空的，當(dāng)焊縫缺陷，不及時(shí)修補(bǔ)，長時(shí)間冷凝水滲入的話，對(duì)背面碳鋼內(nèi)筒腐蝕影響區(qū)域可能比較大，對(duì)鋼內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)安全是個(gè)隱患，這個(gè)問題應(yīng)引起重視。表面腐蝕點(diǎn)使用后已損壞的鈍化膜腐蝕數(shù)據(jù)與選材手冊1995年版表32-17鈦及鈦合金的腐蝕數(shù)據(jù)如下:V-良好，腐蝕率0.050.5mm什；0可用，但腐蝕嚴(yán)重，腐蝕率0.51.5mm/年；X-不適用，腐蝕嚴(yán)重，腐蝕率1.5mm"。 “硫酸濃度3%溫度低于50c的環(huán)境中，純鈦可以使用，但有點(diǎn)蝕

9、發(fā)生。 硫酸濃度3%溫度為80c的環(huán)境中，純鈦不能使用，年均勻腐蝕速率大于0.2mm點(diǎn)蝕速率更為嚴(yán)重 硫酸濃度3%溫度高于100c環(huán)境中純鈦腐蝕十分嚴(yán)重。 3%喊酸濃度10%溫度為50c的環(huán)境中，純鈦腐蝕嚴(yán)重，年均勻腐蝕速率大于0.5mm點(diǎn)蝕更為嚴(yán)重。 3%硫酸濃度10%溫度高于50C,尤其高于80c時(shí)，純鈦腐蝕很嚴(yán)重，年均勻腐蝕速率大于1.5mm”。中國科學(xué)院金屬腐蝕控制研究中心研究表明：鈦在5蜥酸中，溫度為45c和57c時(shí)對(duì)應(yīng)的腐蝕速率分別約1mm/a和2mm/a在60c以上鈦失去鈍化效應(yīng)，而加速其腐蝕速率。正常情況下1.2mm-1.5mm9的鈦板，在8-10年之后基本腐蝕。美國金屬研究機(jī)

10、構(gòu)的研究結(jié)果表明：當(dāng)鈦的腐蝕速率為0.13mm/a時(shí)，其只能在硫酸濃度為10犯下、溫度不高于60c的環(huán)境中使用歐文斯科寧中國復(fù)合材料研究中心研究結(jié)果表明:方案二.整體玻璃鋼排煙筒玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱“玻璃鋼”，集中了玻璃纖維和合成樹脂的特性，玻璃纖維提供FRP的強(qiáng)度和剛性，樹脂提供FRP的耐化學(xué)性和韌性，燃煤電廠玻璃鋼排煙筒，采用阻燃型乙烯基酯樹脂和耐蝕型ECRft璃纖維，特別適合脫硫不加GGH勺濕煙囪運(yùn)行條件，具有以下優(yōu)勢： 耐蝕性優(yōu)越，優(yōu)于鈦板和賓高德，耐酸、堿、酸堿交替、氧化性介質(zhì)、有機(jī)溶劑等復(fù)雜化學(xué)條件環(huán)境下的防腐蝕要求,屬于超級(jí)耐腐蝕材料。如：30麻酸,100C;5%鹽酸,100C

11、；所有濃度氯化鹽，100C； 成型工藝簡單，整體結(jié)構(gòu)、密閉性能好，能夠達(dá)到整體不漏煙氣、不漏酸液，無腐蝕薄弱點(diǎn)，無焊縫、接縫、氫裂； 絕熱體，無需保溫； 強(qiáng)度和形狀可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可按需任意設(shè)計(jì)； 工廠化加工程度高，現(xiàn)場安裝接頭數(shù)量少，易于質(zhì)量控制； 耐老化性能好、壽命長（與機(jī)組等壽命或更長）； 耐高溫性能可滿足排煙筒要求，防火達(dá)到B級(jí)阻燃性能； 材料無制約要素，施工環(huán)境條件的約束性??； 運(yùn)行安全可靠性高； 良好力學(xué)性能，強(qiáng)度高、高模量、抗疲勞性能高，適合復(fù)雜工況； 輕質(zhì)，重量約為鋼材的1/4-1/5; 便于設(shè)計(jì)安裝酸液收集與排放裝置，控制煙囪雨； 全壽命成本低，幾乎無運(yùn)維成本； 成型后的玻璃鋼結(jié)

12、構(gòu)層強(qiáng)度和普通鋼材相當(dāng)，強(qiáng)度高； 內(nèi)壁摩擦力?。?耐瞬時(shí)高溫?zé)g；其不足之處在于： 要求專業(yè)的結(jié)構(gòu)鋪層設(shè)計(jì)； 耐高溫性：不及鈦板和賓高德磚，長期使用溫度低于93C,短時(shí)（不超過一小時(shí)）耐溫可達(dá)130C-140C； 阻燃性：遇明火會(huì)燃燒，但明火熄滅后不會(huì)自燃； 額外工作量：需拆除原有排煙內(nèi)筒；主要技術(shù)參數(shù)： 耐溫：-40-121C; 阻燃性(氧指數(shù))：>32(可做到36); 壽命：>30年； 導(dǎo)熱系數(shù)：0.23-0.29W/(m-k); 熱膨脹：軸向：2*10-5/C;徑向：1.2*10-5/C； 耐磨性：0.03mm/年； 徑向抗拉強(qiáng)度：>220MPa 徑向抗彎強(qiáng)度：>

13、420MPa 軸向抗拉強(qiáng)度：>190MPa 軸向抗彎強(qiáng)度：>140MPa 剪切彈性模量：>7000MPa國外玻璃鋼排煙筒在電力行業(yè)的應(yīng)用始于FGDff始應(yīng)用的20世紀(jì)70年代，已有近40年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，美國的KennecottCopper電廠煙囪玻璃鋼內(nèi)筒1975年建成，至今運(yùn)行良好。美國政府能源部礦物燃料辦公室DOE/FE-0400燃煤電廠推薦性設(shè)計(jì)方案，將“鋼筋混凝土外筒+FRP內(nèi)筒”作為美國燃煤電廠脫硫煙囪的唯一推薦方案。最近十幾年來，“鋼筋混凝土外筒+FRP內(nèi)筒”的脫硫煙囪形式，已成為美國燃煤電廠脫硫煙囪的主要結(jié)構(gòu)形式。在歐洲和日本也有同樣的發(fā)展趨勢。國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明

14、：基于重防腐樹脂-乙烯基酯樹脂和耐蝕玻璃纖維制作的玻璃纖維增強(qiáng)塑料(俗稱：玻璃鋼)，是性能優(yōu)良的、性價(jià)比較好的脫硫濕煙囪防腐材料。整體玻璃鋼內(nèi)筒，目前在國外新建濕煙囪有較多的應(yīng)用案例，是脫硫煙囪防腐應(yīng)用發(fā)展方向。玻璃鋼排煙筒的關(guān)鍵要點(diǎn)原材料選擇玻璃鋼排煙筒制作材料主要包括：樹脂、玻璃纖維及制品、促進(jìn)劑、固化劑、色漿、紫外線涂料等，其關(guān)鍵材料為樹脂和玻璃纖維。(1)樹脂：為了保證排煙囪使用的安全性能，玻璃鋼排煙筒基體材料采用：具有阻燃功能的乙烯基樹脂，樹脂中含有澳化環(huán)氧骨架，予樹脂以阻燃性，阻燃性能指標(biāo)一氧指數(shù)達(dá)32及以上，樹脂在煙氣腐蝕環(huán)境中具有特殊耐腐蝕性以及高溫下強(qiáng)度和韌性的極佳保留性，具

15、有高耐腐、高耐熱和高強(qiáng)度的綜合特性。 2)玻璃纖維：長期以來，對(duì)玻璃鋼的認(rèn)識(shí)存在一定的誤區(qū)，認(rèn)為玻璃鋼的耐腐蝕只是靠樹脂來承擔(dān)，其實(shí)纖維也必須要具有耐腐蝕功能，因?yàn)橐坏├w維出現(xiàn)腐蝕，就會(huì)從樹脂中分離出來，使樹脂間出現(xiàn)裂縫，會(huì)降低整體FR圖構(gòu)的強(qiáng)度，因此選擇耐腐蝕玻璃纖維可以有效保證FRP的機(jī)械性能。玻璃鋼排煙筒宜采用耐腐蝕玻璃纖維，其機(jī)械性能比標(biāo)準(zhǔn)的E玻纖和E-CR玻纖更高；耐腐蝕性能比標(biāo)準(zhǔn)的E玻纖更高；滿足ASTMD5784.2.4與ISO2078標(biāo)準(zhǔn)要求；不含氟。纖維和樹脂的通潤匹配也是影響到FRP制品質(zhì)量的一個(gè)因素，因?yàn)椴煌睦w維其表面的偶聯(lián)劑存在一定的差異，這種差異決定了樹脂與玻纖的通

16、潤性，如果偶聯(lián)劑與樹脂匹配，纖維能完全被樹脂浸潤，反之浸潤效果不好，其制品強(qiáng)度會(huì)有所下降。本項(xiàng)目建議選用歐文斯康寧Advantex?耐腐蝕玻璃纖維或同檔次玻纖結(jié)構(gòu)與鋪層設(shè)計(jì)FRP煙囪內(nèi)筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足設(shè)計(jì)要求的固定載荷、風(fēng)載、地震載荷、飛灰載荷等各種載荷綜合作用工況下的性能。設(shè)計(jì)考慮的載荷組合如下：自重+積灰+常壓+熱力自重+積灰+常壓+風(fēng)載荷+熱力自重+積灰+常壓+地震載荷+熱力玻璃鋼煙囪的筒壁從內(nèi)到外的順序通常分為內(nèi)襯防腐蝕層、結(jié)構(gòu)層、外保護(hù)層。外防護(hù)層一一主要作用是保護(hù)煙囪外表不受光氧及氣候老化結(jié)構(gòu)層一一主要作用承受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力和各種外載荷。保證制品的力學(xué)機(jī)械性能滿足要求內(nèi)襯防腐蝕層一

17、一主要提供煙囪的耐腐蝕、抗?jié)B、耐磨功能。為防止煙囪內(nèi)壁在氣流作用下產(chǎn)生靜電積灰或聚露，煙囪內(nèi)表采用碳纖維氈作為增強(qiáng)材料材進(jìn)行導(dǎo)靜電設(shè)計(jì)，并配備接地系統(tǒng)。內(nèi)襯防腐蝕層樹脂平均含量85%該層采用1層碳面紗、1層工業(yè)級(jí)別C型的表面氈及3層由耐腐蝕玻璃纖維噴射紗。該層樹脂中可添加碳化硅以提高內(nèi)表面耐磨性能，確保內(nèi)筒在高速煙氣運(yùn)行下不受磨損。結(jié)構(gòu)層樹脂平均含量50%該層由耐腐蝕玻璃纖維噴射紗，耐腐蝕玻璃纖維纏繞紗，耐腐蝕玻璃纖維單向布組合構(gòu)成，通過纏繞、噴射方法成型直至達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，一次單向布鋪層為兩層，搭接為布寬的一半。防老化層樹脂平均含量85%該層采用噴射樹脂膠液，樹脂中含抗老化劑（UV-531二甲

18、苯酮類），吸收紫外線及有害波段的光波，提高設(shè)備耐侯性能，延長使用壽命。外表層中可以加入用戶要求的產(chǎn)品最終顏色。制作玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）的制造是一個(gè)液態(tài)樹脂及增強(qiáng)纖維結(jié)合起來形成一個(gè)整體的過程，其生產(chǎn)過程為典型的特殊生產(chǎn)過程，樹脂是熱固性的，由其制造的層壓板是剛性的，永久性的。一旦復(fù)合并且固化，層合板將不能改變，材料不能恢復(fù)，產(chǎn)品的質(zhì)量是在制造開始及過程中就決定了，沒有辦法通過下一步的檢查來提高層合板的完整性或質(zhì)量。因此FRP煙囪的質(zhì)量在設(shè)計(jì)保證的前提下主要取決于生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)施、工藝技術(shù)水平和實(shí)時(shí)過程質(zhì)量控制。整筒式玻璃鋼排煙囪現(xiàn)場制作，由大型微機(jī)控制纏繞機(jī)帶動(dòng)專用模具轉(zhuǎn)動(dòng)來完成產(chǎn)品的纏繞

19、、噴射等制作工藝。產(chǎn)品制作前，模具外表面纏繞專用塑料薄膜，以方便產(chǎn)品固化后的脫模工序。纏繞過程從產(chǎn)品內(nèi)表面到外表面。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)壁從內(nèi)到外分為內(nèi)襯層、加強(qiáng)層和外表面層。外表面層包含紫外線吸收劑，以防止突發(fā)事件對(duì)產(chǎn)品的破壞和產(chǎn)品的自然老化。鋪層順序嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求。整個(gè)鋪層要求濕法鋪制，中間過程由于客觀需要，如果需要停止，停止的鋪層須用一層噴射紗覆蓋，開始下一層前對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行打磨，再繼續(xù)以下的鋪層。支撐方式玻璃鋼排煙筒的支撐方式可分為自立式、拉索式、塔架式、懸掛式四種，玻璃鋼排煙筒普遍采用的支撐方式為分段懸掛式結(jié)構(gòu)（整體懸掛式、分段懸掛式），一般分為2-4段，設(shè)置相應(yīng)的支撐平臺(tái)和止晃平臺(tái)。懸掛式玻璃鋼內(nèi)筒應(yīng)進(jìn)行懸掛結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度計(jì)算及懸掛下端最大水平位移計(jì)算，按照溫度變化最大差值計(jì)算內(nèi)筒熱應(yīng)力并考慮熱膨脹節(jié)的數(shù)量。內(nèi)筒與外筒之間的止晃拉緊索承受的拉力，應(yīng)根據(jù)內(nèi)外筒變形協(xié)調(diào)計(jì)算。本項(xiàng)目FRP煙囪內(nèi)筒的設(shè)計(jì)出口直徑為8.5m,總高200.53m,頂部高出混凝土外筒3m,為自立式，底部立于12.47m標(biāo)高處的原集灰平臺(tái)。原煙囪門洞尺寸為高3m噴3m無法運(yùn)送玻璃鋼成品節(jié)。鑒于原煙囪與水平煙道接口為高16m噴4.7m,因此標(biāo)準(zhǔn)筒節(jié)按高度4.2m設(shè)計(jì)。FRP排煙筒包括：排煙筒、排煙筒導(dǎo)流板、酸液收集與排放、水平煙道連接段（在煙囪鋼筋混凝土外筒壁以外的連接口處