烟气脱硫玻璃钢烟囱的设计制作.docx

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烟气脱硫玻璃钢烟囱的设计制作

烟气脱硫玻璃钢烟囱的设计制作

摘要：

烟气脱硫玻璃钢烟囱具有耐腐蚀、投资低，施工周期短，质量轻，寿命长等优点。

本文结合革纸业公司的两座工厂的两座直径分别为DN4600和DN3800的烟气脱硫烟囱的建造，详细介绍了案例玻璃钢烟囱的设计、制作及安装，以及钢塔架的设计制作及安装情况。

DN4600*60000烟囱是目前国内直径最大的独立钢架支撑的玻璃钢烟囱，因此该案例两座烟囱的设计、制作、施工对指导类似工程具有重要意义。

1前言

烟囱是火电、冶金等行业排放燃煤废气的主要途径。

以火电行业为例，以往火电行业往往只对燃煤废气采取除尘措施，即通过高烟囱将废气排放入周围大气。

如今由于环保严控二氧化硫排放的要求，需对废气进行脱硫处理，目前火电行业大都采用湿法脱硫。

在采用湿法脱硫工艺前，烟气中虽然含有较多二氧化硫，但烟气进入烟囱的温度较高，高达130~160℃，只形成少量的烟气结露现象，对烟囱的防腐蚀要求不是很高。

但是湿法脱硫后，烟气温度降至50~80℃，烟气含水率较高，导致烟囱内壁腐蚀浓率也随之增大。

虽然湿法脱硫后烟气温度降至50-80℃，但是在设计烟囱时往往还要考虑紧急状态无湿法脱硫的烟气温度情况（约150℃）及事故状态温度（近200℃），所以湿法脱硫烟囱对耐腐蚀、耐温均有较高的要求。

为了解决由于加装湿祛脱硫装置后导致烟囱内壁严重腐蚀的问题，国内外技术人员进行了大量研究和工程试验工作。

目前常用的烟囱防腐材料有耐酸砖-耐酸胶泥、钢-钛复合结构、钢-不锈钢复合结场、钢-涂层材料及硬质e-276合金内衬等。

而新型的玻璃钢烟囱相对其它而言，具有耐腐蚀、投资低、施工周期短、质量轻、寿命长等优点。

2006年，某纸业公司就该公司在华东工厂#2锅炉DN3800烟囱钢构塔架和在华南工厂#2锅炉DN4600烟囱钢构塔架供货及安装建设公司签署了设计、制作、安装合同，此两座烟囱用于该纸业公司自备电厂的烟气脱硫排放烟囱。

本文结合此两座烟囱的设计、制作、施工，介绍了此两座烟囱的设计、制作、施工方案。

据笔者了解，DN4600x60000烟囱是目前国内直径最大的独立钢架结构支撑的玻璃钢烟囱，因此该案例两座烟囱的设计、制作、施工对指导类似工程具有重要意义。

2玻璃钢烟囱的设计

华东工厂和华南工厂此两座玻璃钢烟囱均置于烟气脱硫塔的顶部，自＋20m脱硫塔顶法兰面标高处，通过法兰连接向上分别至＋80m、＋82m标高，总高度分别为60m和62m。

华南工厂直径为DN4600，华东工厂直径为DN3800，烟囱由脱硫塔顶钢法兰提供支撑。

考虑烟囱的生产工艺及运输，华南工厂DN4600烟囱在现场分成10节现场缠绕制作生产，华东工厂DN3800烟囱在厂内分成11节生产运到现场，然后吊起组装。

烟囱侧向通过钢塔架进行导向支撑，钢结构支撑考虑了烟囱的侧向稳定支撑、承受风载荷、地震载荷等，以及适应烟囱的热胀冷缩处理。

两座烟囱钢构塔架高度均为78m，主要杆件采用16Mn无缝钢管，其它附件为Q235B。

烟囱基本情况见表1。

纤维缠绕玻璃钢产品具有轻质、高强、耐高温、耐腐蚀性优良及耐老化性优良等优点，合理的选材和良好的设计是纤维缠绕玻璃钢烟囱运行可靠的关键。

2.1选材

耐腐蚀性优良是玻璃钢产品最突出的优点，而玻璃钢产品的耐腐蚀性主要由其内衬层（富树脂层）提供。

根据玻璃钢烟囱的介质及使用温度，选材为①内衬层、结构层及外保护层树脂都采用耐高温乙烯基树脂；②所有的纤维增强材料都采用ECR耐化学腐蚀玻璃纤维。

耐高温乙烯基类树脂具有优异的耐温和耐化学性，对酸性类、溶剂类以及氧化物类物质有很高的抗御性。

此外，在高温下他们的强度和韧性具有高的保持性，是烟道气应用领域的优选树脂，该类树脂已多次成功应用于生产条件复杂的锅炉烟囱的实例。

ECR玻璃纤维与E玻璃纤维相比，具有更高的耐酸、耐碱、耐水、耐盐、耐温和耐气候性，尤其是耐酸性更是优势无比，而且耐酸性随环境温度的升高优势更明显，一般在10倍以上。

2.2纤维缠绕玻璃钢烟囱的结构设

合理的层次结构是玻璃钢产品设计的显著特点，玻璃钢烟囱的设计分内表层、次内层、结构层、外防护层几个层次，内表层和次内层统称内衬层。

①内表层：

由内衬树脂加ECR玻璃纤维表面毡或聚酯毡增强，树脂含量95%以上，气密性好，非常光滑。

该层主要提供制品防腐、防渗漏等功能，厚度为0.5mm；②次内层：

由内衬树脂和ECR玻璃纤维缠绕喷射纱组成，树脂含量大于75％，厚度为4.5mm，该层的主要作用是保护内表层，提高内衬的抗内压、耐腐蚀、防渗能力；③结构层：

由ECR无捻缠绕粗纱、浸润结构层树脂采用螺旋或环向线型缠绕成型，树脂含量通常在30-35％之间，作用是承受压力和各种外载荷，厚度根据受力情况计算决定；④外防护层；该层为外富树脂层，树脂中加入UV-9型紫外线吸收剂以防止光氧老化，厚度为lmm。

通过结构计算及装配布置．烟囱的各部分设计参数见表2。

各段玻璃钢烟囱在相应导向支撑标高都含有环绕烟囱一圈的16a号槽钢（分为4等块，螺栓连接）1件，钢结构材质为316L。

在槽钢两侧各有一道宽度为15Omm的固定限位环。

每段烟囱另有150mm宽、间距约3m的加强筋来提高制品的刚度。

各段烟囱通过手糊对接进行联接，烟囱结构示意见图1，导向支撑联接示意见图2

2.3烟囱的成型工艺

烟囱的制作通过微机控制缠绕机来实现，

①内衬层：

先用胶带纸将聚酯薄膜固定到一端，让芯模匀速旋转，等带张力的聚酯薄膜缠绕到另一端，剪断薄膜，用胶带纸将接缝胶一圈，不得有褶皱出现。

接着在薄膜表面均匀喷一层内衬树脂，形成一富树脂层。

然后缠绕聚酯毡，要求浸透树脂，不起皱，搭接宽度为聚酯毡宽度的50%，即上一层聚酯毡即可形成两层由聚酯毡加强的内表层。

赶尽气泡，保证树脂含量90%以上；

②结构层：

结构层由ECR无碱无捻粗纱缠绕成型，生产过程在微机控制缠绕机上实现。

纤维缠绕成型的制品具有强度和刚度高、力学性能好等特点，并且可以根据产品不同的使用环境和压力调整缠绕角度，可设计性好，产品质量高而稳定；

③外保护层：

在结构层制作完后，固化打磨，最后再刷上上一层胶衣树脂，胶衣树脂的颜色根据客户的要求而定，胶衣树脂中加人紫外线吸收剂以提高产品耐老化睦性能。

3塔架的设计

烟囱塔架的设计由玻璃钢厂家委托有资质的设计院进行设计，华东工厂钢构塔架设计总重172t、华南工厂钢构塔架设计总重231t。

其基本要求为

①塔架按常规使用状态进行设计算，施工条件按玻璃钢烟囱分段吊装方案考虑；

②塔架的主要杆件采用16Mn无缝钢管，平台梁、钢铺板、直爬梯、栏杆等构件钢材采用Q235B，焊条与之相对应；

③所有材料均应具有产品合格证明书，对于塔柱钢材，在进入现场焊接前应进行超声波检查，不得有微裂纹等缺陷，施工前应将钢构件进行一般性除锈，并将构件上的毛刺，灰土弄净；

④焊缝要求不得有气泡、裂纹、裂缝及未焊透现象，并符合《钢结构工程施工及验收规范》。

塔柱的熔透焊缝质量检查必须用超声波方法进行检验，其质量为一级，其他焊缝为三级标准。

焊缝高度、长度按设计图纸要求，未注明者则为满焊，焊缝高度与连接的两构件厚度较薄者相同。

现场焊接塔柱，其纵向焊缝采用V形坡口对接焊接，横向环形焊缝采用环向垫板的V形坡口对接焊，均为等强熔透焊；

⑤塔架的制作、安装及验收应符合《石油化工特殊钢结构工程施工及验收规范》（SHJ507-87）的规定；

⑥塔架的施工技术要求见《石油化工企业排气筒和火炬塔架设计规范》（SHJ-91）中的第七章：

⑦对于二次安装焊接点处及安装中涂层损伤处的防腐涂刷，应按现行验收规范的规定进行补涂；

⑧所有杆件长度、节点板大小，必须以放养为准，焊缝长度必须满足图中尺寸；

⑨平台栏杆选用标准图02（03）J401中的LG-12，其中30x4方管改为φ20圆钢。

烟囱塔架结构如图3所示：

4钢结构及玻璃钢烟囱的安装

4.1基础验收要求

检查验收柱基础强度、标高、纵横中心线、预埋地脚位置等均应符合设计要求，并应做好验收记录；放安装标高线和柱纵横中心线；基础表面铲麻面，放垫铁处铲平，并安放垫铁。

4.2钢结构的运输和存放

钢结构应根据现场的安装顺序，合理组织运输；运输钢结构时，应根据实际情况采取适当的加固和防护措施，保证构件不产生变形，不损失涂层；钢结构存放地点应平整坚实，无积水。

钢结构应按种类、编号、安装顺序合理堆放；钢结构底层垫枕木应有足够的支承面，防止下沉，并应防止产生压坏和变形现象。

4.3钢结构组装前的构件检查和矫直

构件在组装前应对其主要尺寸、编号、方向进行核对，柱、梁应逐一进行矫直、自检，并做好记录。

4.4钢结构及玻璃钢烟囱现场分段组装

①钢结构组装顺序（吊装顺序）分四段，第一段0~24M，第二段24~48m，第三段48~66m，第四段66~78m。

组合后的各段重量分别为67t、58t、28t、19t（重量数据为DN3800烟囱钢结构）。

钢结构组装在平台上放线、安装组装支架，每段先分成两片组装．然后再在搭好的组装架上分段组装；

②钢结构的梁、柱、支撑等主要构件安装就位后，应立即进行校正和固定。

当天安装的钢结构应形成稳定的空间体系：

③钢结构安装、校正时，应根据风力、温差、日照等外界环境和焊接变形等因素的影响，采取相应的调整措施；

④如利用安装好的钢结构吊装其它构件和设备．应征得设计部门同意，并应进行验算，采取相应措施；

⑤钢结构安装时要考虑玻璃钢设备吊装的相互配合，必要时要根据设备吊装的要求调整钢结构的安装顺序；

⑥当塔架第一段安装结束时，开始安装玻璃钢烟囱，玻璃钢烟囱也分4段预组装。

第二段安装时要首先在已安装好的玻璃钢烟囱内壁搭好脚手架，当烟囱对接时会容易内外错口，在烟囱外面和里面采用导向卡进行对口，当上下两组合段烟囱筒子对接符合要求之后，烟囱里外马上进行糊制玻璃钢加强，接口加强完成之后再对接上一段烟囱，玻璃钢烟囱预组装段和钢架预组装段交替安装。

当具备安装条件的烟囱安装完成之后，要用准备好的钢板把玻璃钢烟囱上口盖住，防止焊渣掉到玻璃钢烟囱上引起火灾。

平时焊接作业的同时要安排专人看护，防止火灾意外事故的发生。

钢结构拼装的其它要求为：

钢结构的连接接头，应经检查合格后方可紧固和焊接，螺栓孔不得采用气割扩孔，由预制厂处理的钢结构磨擦面，安装前应复验所附试件的抗滑移系数，合格后方可安装，拼装前，应清除飞边、毛刺、飞溅物，高强度螺栓连接的板叠接触面应平整，间隙超过lmm时，应处理，高强度螺栓连接件应按批号分别堆放，并应在同批内配套使用，不得混用，防止受潮、碰伤等；

⑦所有梯子平台扶手栏杆都封段组装时全部安装完成。

平台铺设花纹板（包括加强筋）必须符合图纸要求．花纹板与梁的焊缝必须按图纸规范执行，以保证平台板的整体刚度；

⑧梯子、栏杆焊接应牢固，栏杆转角处应圆滑，扶手接头应修磨平整。

烟囱的现场安装图片如下图所示：

5结论

相对其它类型的烟囱而言，玻璃钢烟囱具有寿命长、耐腐蚀、施工周期短，维护修理成本低、质量轻的特点。

本文通过某纸业公司华南工厂和华东工厂两座玻璃钢烟囱的设计、制作、施工，介绍了此两座烟囱的设计、制作、施工方案。

DN4600x60000烟囱是目前国内直径最大的独立钢架结构支撑的玻璃钢烟囱，本论文对类似玻璃钢烟囱的设计制作安装具有重要意义。