談國(guó)外火電廠煙囪選型注意的幾個(gè)問題

李龍 劉斌 裴歡歡 王銳

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西太原 030045)

談國(guó)外火電廠煙囪選型注意的幾個(gè)問題

李龍1劉斌1裴歡歡1王銳2

(1.中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西太原 030045)

結(jié)合國(guó)外某火電廠工程的實(shí)際情況，介紹了該工程煙囪的設(shè)計(jì)條件，并對(duì)防腐型單式煙囪、單套筒式煙囪、塔架式煙囪三種方案作了對(duì)比，根據(jù)各煙囪方案的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性，最終選取了塔架式煙囪方案。

火電廠，煙囪，鋼塔架形式，防腐陶瓷磚

0 引言

2013年年底，我院與國(guó)外一家集團(tuán)公司對(duì)越南二期 1× 100 MW某發(fā)電工程EPC總承包項(xiàng)目達(dá)成共識(shí)。本項(xiàng)目的一期2×50 MW機(jī)組已經(jīng)投運(yùn)多年，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研收集，越南納東地區(qū)全年平均降雨量為1 350 mm，每年的5月～10月為雨季，占全年降雨量的70%～80%，當(dāng)?shù)厝昶骄鶞囟葹?7℃，平均濕度為82%，每年平均蒸發(fā)量為700 mm～1 070 mm，屬于潮濕的熱帶季風(fēng)氣候。

1 煙囪設(shè)計(jì)條件

納東二期煙氣采用半干法脫硫工藝。按照規(guī)范［1］規(guī)定:“半干法、干法(水介質(zhì))脫硫處理后的煙氣應(yīng)按中等腐蝕性等級(jí)考慮”。

煙囪高度為110 m，出口直徑為 3.5 m。煙氣溫度:運(yùn)行80℃，事故120℃。地震參數(shù):動(dòng)峰值加速度為0.1g，相應(yīng)的地震基本烈度為7度。場(chǎng)地類別:Ⅱ類。地面粗糙程度:B類。風(fēng)壓: 0.50 kN/m2(50年一遇)。冬季溫度(最低):0℃。夏季溫度(最高):37.6℃。

2 煙囪技術(shù)方案比選

目前，國(guó)內(nèi)脫硫煙囪一般采用防腐型單筒式煙囪或套筒式煙囪，塔架式鋼內(nèi)筒煙囪形式較少。煙囪的設(shè)計(jì)要以安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用為原則，要考慮耐久性和一定的維護(hù)條件，要進(jìn)行綜合成本核算，從電廠的重要性、煙囪的運(yùn)行條件、煙氣的腐蝕性等級(jí)、設(shè)計(jì)年限、施工質(zhì)量、施工難度、施工速度、檢修維護(hù)條件等多方面進(jìn)行比較后，才能確定出適合本工程特點(diǎn)的煙囪型式。

按照規(guī)范［1，2］規(guī)定:“當(dāng)排放中等腐蝕性煙氣時(shí)，可根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性和煙囪匹配機(jī)組容量的大小，選擇套筒式、多管式或防腐型單筒式煙囪”“煙囪排煙內(nèi)筒與鍋爐匹配臺(tái)數(shù)，對(duì)于125 MW級(jí)及以下機(jī)組不多于4臺(tái)”。本工程規(guī)模為1×100 MW，煙囪型式有以下幾種方案可供選擇:

1)防腐型單筒式煙囪。方案A:采用鋼筋混凝土單筒，高度110 m，出口直徑3.5 m。防腐內(nèi)襯采用防水抗?jié)B耐酸膠結(jié)料砌筑輕質(zhì)防腐陶瓷磚，將隔熱層與防腐內(nèi)襯保護(hù)層合二為一的形式，起到保溫隔熱的作用。牛腿與滴水板接縫處采用加強(qiáng)型防腐構(gòu)造，進(jìn)一步提高煙囪的防腐性能。外筒的上段接近直筒形式，頂部設(shè)置煙氣擴(kuò)散頭。

防腐型單筒煙囪優(yōu)點(diǎn)為:施工簡(jiǎn)單，施工周期短，造價(jià)低，施工經(jīng)驗(yàn)豐富。

缺點(diǎn):煙囪外形多為錐體，不利于煙氣負(fù)壓運(yùn)行。煙囪運(yùn)行后很難檢修維護(hù)，一旦發(fā)生滲漏，影響承重結(jié)構(gòu)體系。

2)單套筒式煙囪。方案B:內(nèi)筒出口直徑3.5 m，高度110 m，外筒出口直徑6.5 m，高105 m。鋼內(nèi)筒采用自立式鋼內(nèi)筒。鋼內(nèi)筒采用JNS耐酸露點(diǎn)鋼板粘貼輕質(zhì)防腐陶瓷磚。在鋼內(nèi)筒外側(cè)設(shè)超細(xì)玻璃棉氈保溫層。同時(shí)內(nèi)外筒之間設(shè)置鋼平臺(tái)及鋼梯等構(gòu)件。

單套筒式煙囪的優(yōu)點(diǎn)為:此防腐內(nèi)襯系統(tǒng)由基層、粘結(jié)層、面層共三層做法構(gòu)成防腐系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用的膠粘劑具有耐低溫高溫、防水、防潮、阻燃、耐酸堿物質(zhì)及耐有機(jī)溶劑的性能，既是煙囪基材與陶瓷磚的可靠粘結(jié)材料，又是磚與磚之間密閉材料，粘結(jié)膠層固化后形成致密的膠板。輕質(zhì)防腐陶瓷磚具有容重低、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)小、耐酸耐堿等特點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)和工廠化加工，易于操作。滿足規(guī)范建議的排煙筒與腐蝕性煙氣分開的要求，避免了煙氣腐蝕導(dǎo)致的煙囪結(jié)構(gòu)的破壞，影響正常運(yùn)行，同時(shí)排煙筒與外筒之間留出了足夠的空間，滿足了人員日常巡查和檢修維護(hù)的條件。

缺點(diǎn)為:防腐系統(tǒng)對(duì)施工的要求高，各道工序之間需緊密配合，對(duì)溫度、濕度等有一定要求，施工時(shí)間需要保證。建成后電廠運(yùn)行期間需要定期維護(hù)檢修鋼內(nèi)筒及其他鋼構(gòu)件。

3)塔架式煙囪。方案C:外結(jié)構(gòu)采用鋼塔架形式，高105 m，鋼構(gòu)件均采用圓鋼管，鋼內(nèi)筒采用自立式鋼內(nèi)筒。鋼內(nèi)筒采用JNS耐酸露點(diǎn)鋼板粘貼輕質(zhì)防腐陶瓷磚，用專用膠泥將50 mm厚的輕質(zhì)防腐陶瓷磚粘貼在鋼內(nèi)筒內(nèi)壁。同時(shí)鋪設(shè)外塔架和鋼內(nèi)筒連接的各層平臺(tái)、豎向鋼梯等鋼構(gòu)件。塔架式煙囪除了具有與單套筒式煙囪相同的優(yōu)點(diǎn)外，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均可工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)安裝，既能保證質(zhì)量，又可以簡(jiǎn)化施工工序，工期較短。

缺點(diǎn)為:造價(jià)相對(duì)較高，并應(yīng)充分考慮電廠運(yùn)行后定期進(jìn)行維護(hù)塔架、鋼內(nèi)筒、鋼梯及鋼平臺(tái)等鋼構(gòu)件。

3 煙囪結(jié)構(gòu)型式總結(jié)

通過對(duì)一期電廠的調(diào)研，以及和建設(shè)單位的溝通，我們認(rèn)識(shí)到，當(dāng)?shù)鼗炷连F(xiàn)場(chǎng)無法建立攪拌站，只能從很遠(yuǎn)的地方購(gòu)買商品混凝土，成本很高，這部分混凝土的造價(jià)肯定與估算量會(huì)有很大差距。還有一個(gè)因素是國(guó)外勞動(dòng)力成本很高，鋼結(jié)構(gòu)施工可以加大機(jī)械設(shè)施的投入，從而達(dá)到減少人力和管理成本投入的目的。通過了解，當(dāng)?shù)劁摬牡膶?shí)際采購(gòu)價(jià)格較低，有利于簡(jiǎn)化施工工序，縮短施工工期，保證工程進(jìn)度。

從技術(shù)角度考慮，三種煙囪結(jié)構(gòu)型式均滿足要求。對(duì)于排放半干法脫硫煙氣的煙囪，宜選擇排煙內(nèi)筒與承重外筒脫開的形式，滿足可定期檢修與維護(hù)的條件，避免由于滲漏導(dǎo)致結(jié)構(gòu)主體的破壞無法修復(fù)，影響正常運(yùn)行;防腐措施方面，應(yīng)選擇質(zhì)量有保證的材料，最好選擇人為因素干擾小、易工廠化制作加工的材料，應(yīng)盡量減少防腐薄弱部位，并對(duì)其采取加強(qiáng)措施。

本工程由于采用半干法脫硫，煙氣與濕法脫硫(不設(shè)GGH)相比，溫度相對(duì)較高，濕度相對(duì)較低，因此腐蝕性減弱(中等腐蝕性等級(jí))，綜合以上三種煙囪方案不同的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本工程運(yùn)行條件，推薦采用方案C塔架式煙囪，此方案選用的結(jié)構(gòu)體系和防腐體系都滿足排放煙氣的特點(diǎn)和使用壽命的要求，保證了煙囪運(yùn)行的安全可靠性。考慮到當(dāng)?shù)爻睗駩灍岬臍夂?，各層鋼平臺(tái)、鋼梯等鋼構(gòu)件均位于鋼內(nèi)筒外側(cè)，露天布置，運(yùn)行檢修環(huán)境較好，同時(shí)減少了混凝土筒壁牛腿、施工時(shí)對(duì)拉螺栓桿等防腐薄弱部位，避免了安全隱患。

結(jié)合以上技術(shù)特點(diǎn)，方案C鋼內(nèi)筒粘貼輕質(zhì)防腐陶瓷磚應(yīng)選擇有良好行業(yè)內(nèi)業(yè)績(jī)的材料商供應(yīng)材料，并以總承包方式實(shí)施，施工工期和質(zhì)量能夠很好地控制。同時(shí)充分考慮材料采購(gòu)、管理成本的因素，本工程最終推薦建設(shè)單位選擇了方案C塔架式煙囪，鋼內(nèi)筒采用JNS耐酸鋼粘貼輕質(zhì)防腐陶瓷磚防腐系統(tǒng)。

4 結(jié)語

國(guó)外電廠土建設(shè)計(jì)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)水平，建設(shè)單位更注重電廠的“功能設(shè)計(jì)”，國(guó)內(nèi)一些適用的設(shè)計(jì)指標(biāo)和慣用做法照搬到國(guó)外電廠建設(shè)中可能就有點(diǎn)水土不服。由于土建施工圖階段往往存在設(shè)計(jì)周期短，施工圖任務(wù)繁重的特點(diǎn)，因此，土建設(shè)計(jì)階段確定的執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、全廠設(shè)計(jì)原則和方案，都要與建設(shè)單位充分討論，并確認(rèn)形成合同文件，做到有依據(jù)可查，國(guó)外工程的特點(diǎn)就是一切以合同為準(zhǔn)。明確了前提目標(biāo)，可以為施工圖階段的土建設(shè)計(jì)節(jié)約更多的時(shí)間和精力，做到更好和更優(yōu)。

［1］DL 5022—2012，火力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50051—2013，煙囪設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

Discussion on some questions should be noted in chimney type selection of overseas thermal power plant

Li Long1Liu Bin1Pei Huanhuan1Wang Rui2
(1.Shanxi Power Survey and Design Institute Co.，Ltd，China Energy Engineering Corporation Limited，Taiyuan 030001，China; 2.Shanxi Coal Planning and Design Institute，Taiyuan 030045，China)

Combining with the fact at some heat-engine projects，the paper introduces the design conditions for the engineering chimney，compares the three schemes including the anti-corrosion single chimney，single socket chimney，and tower chimney，and selects the tower chimney scheme according to the advantages，disadvantaged and adoptability of the schemes.

heat-engine plant，chimney，steel tower form，anti-corrosion ceramic bricks

TU233

:A

1009-6825(2016)36-0054-02

2016-10-14

李 龍(1981-)，男，工程師