火电厂单筒烟囱改造方案探讨和建议

李龙刘斌王锐

(1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭规划设计院，山西太原 030045)

火电厂单筒烟囱改造方案探讨和建议

李龙1刘斌1王锐2

(1.中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原 030001; 2.山西省煤炭规划设计院，山西太原 030045)

依据国内某火电厂湿法脱硫后烟气的运行情况，提出了对已建单筒烟囱内增设自立式钢内筒的烟囱改造方案，并阐述了该方案的设计方法及施工要点，对有类似烟气运行要求的单筒烟囱改造提供了思路。

火电厂，单筒烟囱，自立式钢内筒，改造方案

1 工程概况

国内某火电厂二期工程采用2×600 MW燃煤空冷凝汽式机组，于2011年年底建成投产。电厂所在区域的地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为6度。基本风压:0.6 kPa(百年一遇风压)。夏季室外极端最高温度:38.4℃，冬季室外极端最低温度:－32.80℃。烟囱0 m地坪相当于绝对标高951.00 m。厂区地质为河湖相沉积层，表层为黄土，一般厚度为3.8 m～17.2 m，卵石层厚约20.9 m～30.0 m，含砂砾石及粉土，分布稳定，基底为二迭系砂页岩及泥岩互层。

2 原烟囱设计概况

电厂二期工程烟囱采用防腐型单筒烟囱，烟囱高度240 m，出口直径9.74 m。

烟囱基础采用环形基础，混凝土强度等级C30，基础底标高为－6.5 m，基础下用C20毛石混凝土垫至－7.5 m，基础持力层为卵石，地基承载力特征值fak≥700 kPa。

烟囱筒身采用钢筋混凝土筒体结构:1)水泥为普通硅酸盐水泥;2)105 m以下筒壁混凝土强度等级为C40，105 m以上混凝土强度等级为C30;3)钢筋采用HPB235级，HRB335级。混凝土筒壁结构层厚度由底部700 mm逐步变薄到顶部250 mm;4)烟囱混凝土筒壁内侧贴OM涂料+玻璃丝布(二布五漆，其中面漆两遍，总厚度不小于2 mm)。内衬采用两种材料:轻质玻化陶瓷砌体砖与耐酸耐火砌块，用钾水玻璃耐酸胶泥混合砌筑，总厚度240 mm。隔热层采用80 mm厚现浇发泡聚氨酯。

钢筋混凝土外筒壁在±0.0 m和30.0 m标高处分别对称设置一个根部人孔和两个烟道开孔，根部人孔结构尺寸为2 000 mm× 2 100 mm(h)，30.0 m 烟道开孔结构尺寸为 6 500 mm× 15 000 mm(h)。

在0 m设酸液收集池，并预埋管道接至烟囱冷凝水收集池。0 m地面及酸液收集池均采用200 mm厚钢筋混凝土板，防腐做法采用50 mm厚花岗岩贴面板，用环氧胶泥粘贴。无积灰平台。

3 烟囱实际运行条件

电厂二期工程烟气脱硫采用石灰石—石膏湿法工艺，无烟气加热装置(GGH)，烟气温度约50℃，烟气腐蚀等级为强腐蚀性。不考虑旁路。

2013年电厂对二期烟囱外侧筒壁漏点进行统计，现存大小漏点共计17处。由于当时二期3号、4号机组正在运行，无法从内部观察腐蚀情况，但从二期2012年建成运行期间存在的5个漏点，扩至现场统计时的17处漏点，说明内部防腐层损坏严重，为保证机组安全稳定运行，需对烟囱进行防腐改造。

4 烟囱改造方案详述

2013年电厂通过烟囱改造可研审查会和初步设计审查会，根据规程［1］、规范［2］及审查要求，确定在原钢筋混凝土单筒烟囱内设置自立式钛—钢复合板排烟筒(以下简称钢内筒)方案。具体如下所述。

4.1 烟囱改造实施方案

钢内筒直径采用8.9 m，材料采用自立式钛—钢复合板排烟筒。满足规范［1］要求的“排放强腐蚀性烟气时，把承重的钢筋混凝土外筒壁与排烟筒分开”的原则。根据原烟囱现有实际状况，首先将烟囱内衬及隔热层铲除，同时对外筒壁进行必要的检测和表面清理修复，达到设计要求后，在筒壁内侧增设自立式钛—钢复合板排烟筒。

新增设的钢内筒的施工，推荐采用“倒装顶升法”工艺。用于排烟内筒结构的板材按照一定的尺寸，通过原烟囱底部的根部人孔进入烟囱内，利用烟囱内空间场地进行施工焊接和安装;原烟囱的钢筋混凝土筒壁上不再需要开孔。

4.2 钢内筒结构构造

钢内筒自下而上采用材料:0 m～30 m(烟道口以下采用)t= 18 mm(Q235B钢板);30 m～75 m采用18 mm+1.2 mm(Q235B钢—钛板);75 m～135 m采用16 mm+1.2 mm(Q235B钢—钛板);135 m～238 m采用14 mm+1.2 mm(Q235B钢—钛板); 238 m～243 m采用12 mm+1.2 mm(Q235B钢—钛板)。钢内筒沿全高设置环向加劲肋，间距约7 m，加劲肋满足规范［2］要求。筒身布置图见图1。

4.3 内外筒之间水平烟道及钢内筒内导流板

烟囱中新增内外筒之间设置水平内烟道，尺寸为12 m(高)×5 m(宽)，支撑于混凝土外筒壁，伸出混凝土外筒外0.5 m与外烟道连接。内外筒之间水平烟道与排烟内筒连接入口处设置烟气导流板，均采用钛钢复合板材料18 mm+1.2 mm(Q235B钢—钛板)，钢内筒水平烟道连接处烟气导流板立面图见图2，导流板展开图见图3。

图2 钢内筒水平烟道连接处烟气导流板立面图

图3 导流板展开图

4.4 混凝土外筒与钢内筒之间的间距

钢内筒直径8.9 m，考虑加劲肋宽度为160 mm，钢内筒壁厚按14 mm，烟囱内衬及隔热层铲除后，内外筒壁最小内径要求为9.65 m，外筒混凝土牛腿宽度为320 mm，为保证净空要求，需切割混凝土牛腿的数量为外筒上部8环。

4.5 钢内筒止晃检修平台及竖向交通

钢内筒止晃检修平台共3层，各层标高见钢内筒筒身布置图，钢梁在烟囱外筒壁牛腿上固定，平台由钢梁和镀锌钢格栅板组成。在钢内筒外侧135 m以下设700 mm宽钢梯，水平烟道与钢内筒连接接口高度范围内设置折返钢梯。钢梯每4.5 m高度设置休息平台。在135 m～240 m之间，由于内外筒之间净空太小不满足要求，不再设置钢梯。钢内筒在0.0 m地面和76.0 m平台上方800 mm处分别设置700 mm×700 mm的人孔门。

4.6 钢内筒中防雷接地及酸液处理

钢内筒可作为防雷接地引下线装置，在地面0.50 m高处设置接地扁钢，一端与钢内筒可靠连接，通过地面以下埋设，另一端经过根部人孔向外引接至室外接地极。钢内筒中冷凝液通过内外筒之间的水平烟道排至室外钢烟道的排酸管，引至冷凝水收集池。

4.7 钢内筒基础

通过原烟囱底部的人孔进入烟囱内，进行钢内筒基础施工。考虑人孔门的大小(2 000 mm宽×2 100 mm高)，施工机械无法进入，同时基础开挖必将对原有混凝土外筒基础造成一定影响，开挖量越少越好，故钢内筒基础采用钢筋混凝土环形桩基础，人工开挖(必要时采取基坑支护)，桩采用人工挖孔扩底灌注桩，桩直径1 m，扩底直径1.8 m，桩长约4 m，桩端持力层为卵石层，地基承载力特征值fak=700 kPa。

5 烟囱改造方案探讨及建议

国内电厂单筒烟囱的改造多数是因为烟气采用湿法脱硫后，混凝土筒壁出现了严重的腐蚀渗漏，影响到了结构的安全性和耐久性。故在确定了烟囱的改造方案后，建议对单筒烟囱的筒壁进行表面腐蚀及结构强度的检测鉴定，对不满足设计要求的筒壁进行表面清理、修复和加固，满足设计要求后，方可进行改造方案的实施。应注意，如果烟囱防腐做法和本文叙述相似，筒壁的检测和修复加固可在烟囱内衬及隔热层铲除后进行。

对于已建成单筒烟囱的改造制约因素较多，本文叙述的烟囱内增设自立式钛—钢复合板排烟筒，在设计施工时应注意以下几个方面:

1)改造应充分熟悉原有图纸，了解现场情况、利用原有结构特点设计方案，尽量减少对原有结构体系的变动。

2)排烟筒基础设计时考虑施工难度，避免大开挖和机械施工，多采用人工施工，减少对原有烟囱基础和地基的扰动。

3)自立式排烟筒各层止晃兼检修平台的设置，应结合原有外筒牛腿位置进行布置，平台支撑于牛腿上，减少筒壁植筋和埋件。

4)内外筒之间的竖向交通，条件允许的情况下应尽量设置，满足运行检修要求。内外筒之间的净空要求，可采取局部凿除外筒牛腿保证，但不得破坏外筒筒壁。

同时，针对烟囱改造施工过程中遇到的一些问题，提出一些建议供大家参考。目前，脱硫烟囱的腐蚀渗漏问题非常严重(尤其是排放湿法脱硫且不设GGH烟气的湿烟囱)，个别烟囱投入运行后仅几个月便出现腐蚀渗漏，更应引起广泛关注。参建各方都应高度重视烟囱防腐设计、材料采购、施工、监督、检查及验收等各项工作，抓好影响烟囱防腐质量的各个环节。同时还应加强施工全过程监督，如业主、业主监理、项目经理、旁站监理各方逐层质量验收放行，全程在线视频监控及录像等。

［1］ DL 5022—2012，火力发电厂土建结构设计技术规程［S］.

［2］ GB 50051—2013，烟囱设计规范［S］.

Inquiry on single-tube chimney transformation scheme of the thermal power plant and relevant suggestions

Li Long1Liu Bin1Wang Rui2

According to the smoke operation conditions of the thermal power plant with wet desulphurization method，the paper puts forward the chimney transformation scheme of increasing free-standing steel inner cylinder in the existing single-tube chimney，and describes its designing methods and construction points，which has provided some guidance for single-tube chimney transformation with similar smoke operation requirement.

thermal-power plant，single-tube chimney，free-standing steel inner cylinder，transformation scheme

TU318

A

1009-6825(2016)35-0043-02

2016-10-08

李 龙(1981-)，男，工程师