某燃煤电厂烟囱改造项目钢内筒的选型

某燃煤电厂烟囱改造项目钢内筒的选型

邓友晶 陈永宏

中国电建集团湖北工程有限公司， 湖北省武汉市 430000

摘要：随着国家对火电厂环保要求的升级，我们在面对环保系统进行升级改造的同时需要对之前广泛应用的单筒烟囱进行改造。本文针对某燃煤电厂单筒烟囱改为套筒烟囱过程中钢内筒选型进行了技术经济比较，并完成了钢内筒选型工作。

关键词：烟囱、防腐、自立式、钛钢复合板

引言：

随着全球对环保问题越来越重视，环保部出台并持续修编《火电厂大气污染物排放标准》。该标准中对烟气排放提出了较之前相比越来越高的要求，国内较多火电厂原有的烟气脱硫系统需要经过升级改造才能满足当前的烟气排放标准要求。相应地，常用湿法脱硫后的低温强腐蚀性烟气对原有单筒烟囱的腐蚀性大大增加，原有烟囱的安全性受到较大的影响，故单筒烟囱的防腐升级改造势在必行，而钢内筒的选型是其关键工作。

1. 项目概况

该工程装机容量为2×300MW，共用一座烟囱。烟囱脱硫系统采用湿式石灰石—石膏法进行烟气脱硫，不设GGH。原烟囱为高度210m、出口内径为7m的单筒钢筋混凝土烟囱,由钢筋混凝土外筒、信号平台、积灰平台、积灰平台上的隔烟墙和其它附属设施组成。原有单筒混凝土外筒由钢筋混凝土筒身、保温隔热层、内衬和防腐涂料组成。烟囱的保温隔热层采用憎水性水玻璃珍珠岩板，烟囱内衬为轻级耐酸陶砖采用耐酸胶泥砌筑勾缝。轻级耐酸陶砖内衬支撑于外筒内壁环向牛腿上，并通过牛腿将荷载传给烟囱基础和基础下的地基持力层。由于脱硫系统改造，进入烟囱的烟气温度约为50℃（低于烟气酸露点温度），现况烟囱内部有严重结露现象，烟囱内壁长期处于强酸性环境工作，存在着较为严重的安全隐患。

2. 烟囱改造方案

根据现场调查情况和业主要求，本次改造计划拆除原烟囱中的防腐内衬、保温隔热层、积灰平台和内烟道等结构，保留钢筋混凝土外筒壁；将钢筋混凝土外筒壁内表面的渗漏腐蚀物残迹清理干净，并评估其安全可靠性；在外筒壁内重新设置一个钢排烟内筒、内烟道、止晃点平台。在钢内筒内侧设置耐酸防腐层，从根本上解决排烟内筒和内烟道的防渗防腐问题。根据原有烟囱顶部内径7.34m，出口直径7.0m，考虑预留检修通道，改造后钢内筒直径定为6.0m，排烟内筒高度约213.0m。

排烟筒出口直径改小后，烟气流速有所升高，根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》DL/T 5121-2019规定，直筒型钢内筒一套筒式烟囱和多管式烟囱，宜采用较高的出口烟速，适用于强腐蚀性烟气；所以6.0m的出口直径可以满足要求。明确烟囱改造方案后，钢内筒的选型成为该改造方案最核心的工作。

3. 钢内筒结构形式比较

从结构形式上来说，钢内筒通常采用自立式或悬吊式。

自立式钢内筒的优点是构造简单、安全可靠，但由于钢内筒全部支承于下部基础上，内筒钢板以承压为主，所以用钢量比较大。已建工程中采用自立式钢内筒套筒式烟囱较多，至今已有多座烟囱建成，在结构设计和施工方面积累了丰富的经验，并已编制了自立式钢内筒的设计导则。

悬吊式钢内筒烟囱的优点是内筒支承于各承重平台上，筒体以受拉为主，避免了钢板的局部压屈，因而内筒的用钢量比传统的自立式钢内筒烟囱的明显降低，比自立式用钢量少30%左右。缺点是内部的钢平台要承受内筒重量，所以内部钢平台的用钢量较大。其设计难点在于内筒悬吊点的结构设计、连接两段之间的膨胀节的构造设计、钢内筒在各种荷重作用下的强度和变形控制等。其施工难点在于由于支撑钢梁的挠度不一，致使支撑钢梁很难保证在同一标高处，支承牛腿受力不均，对结构不利。

针对本工程而言，本工程原有烟囱为单筒烟囱，混凝土外筒上部壁厚很小。悬挂式钢内筒须支撑在混凝土外筒钢支撑上，钢支撑处混凝土外筒应设环梁加强。由于原设计支撑处未考虑环梁加强，且烟囱上部的壁厚很小，采用悬挂式钢套筒烟囱对原有混凝土外筒结构安全有较大影响；故本工程选用自立式钢套筒烟囱。

4. 钢内筒防腐方案比较

钢内筒防腐措施主要采用筒内喷涂防腐混凝土、内贴耐酸泡沫玻璃砖、喷涂高性能耐热耐酸涂料、钛钢复合板等方式。筒内喷涂防腐混凝土的钢套筒方案由于自重大，用钢量多，施工工艺复杂，施工条件很差，材料损耗率很高，且不适应温度的过大和急剧变化。在不设置GGH的系统，防腐效果不好。由于本工程不设置GGH系统，故该方案不适用。

根据目前火力发电厂脱硫湿烟囱的运行情况，本工程对内贴耐酸泡沫玻璃砖、喷涂高性能耐热耐酸涂料和钛钢复合板等三种方案进行了经济技术比较，详见表1。

表1 不同防腐的钢套筒烟囱的经济技术比较表

钢内筒防腐方案的选择通常需要如下要素：技术可行性，满足复杂化学环境下的防腐要求；经济合理，较低的建筑成本，一次性投资费用要低；施工容易进行速度快，周期短；运行维护费用低，并且方便检修。根据上表比较结果，综合考虑结构安全性、经济性、功能性、建设成本和长期运行成本，本项目推荐采用钛钢复合板作为防腐内衬方案。

5. 结论

从结构形式来说，本烟囱改造工程应采用自立式钢内筒。

从防腐方案来说，本烟囱改造工程应采用普通钢内筒内衬钛钢复合板的防腐方案。

参考文献：

环境保护部,国家质量监督检验检疫总局.《火电厂大气污染物排放标准》,GB13223-2011

国家能源局,电力规划设计总院. 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》,DL/T 5121-2019

中华人民共和国住房和城乡建设部,中国冶金建设协会.《烟囱设计规范》,GB50051-2013