一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法

摘要

一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，其特征在于：安装方法和步骤如下：1）计算设计确定湿烟囱各部分结构参数，2）玻璃钢内衬分段制作；3）玻璃钢内衬烟筒在钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架中，分段自立安装，按照设计的支撑节点位置设置连接支撑节点，在每一支撑节点上端配置非金属膨胀节；按照设计的止晃点位置设置连接止晃点。本发明玻璃钢内衬的湿烟筒及安装方法是湿烟囱防腐工程的重大技术创新。在湿烟囱防腐工程中解决了渗漏腐蚀的疑难问题，这是湿烟囱防腐工程的重大技术创新和下一步火力发电厂排烟技术发展方向。

权利要求

1.一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，湿烟囱由外支撑机构（10）和玻璃钢内衬（20）组成，外支撑机构（10）为钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架，玻璃钢内衬（20）是由分段制作的多段玻璃钢筒经密封连接成的一个整体的内筒，在玻璃钢内衬（20）上每间隔一段距离设置一圈加强筋（30），并且每间隔一段距离设置一个非金属膨胀节（40），在湿烟筒的不同高度分别设置有支撑节点（50）和止晃点（60），其特征在于：安装方法和步骤如下：

1）计算设计确定湿烟囱各部分结构参数

湿烟筒为分段自立结构，各部分结构比例为，湿烟筒顶部标高210m,在65m、115m、165m处设置支撑节点（50），在每一支撑节点（50）上端配置非金属膨胀节（40），两个相邻支撑节点之间和最顶部支撑节点以上部分设置1-3个止晃点（60），玻璃钢内衬（20）内径D=7m，筒壁厚度t=19mm；

2）玻璃钢内衬（20）分段制作，每段5-7m，依次吊装拼接，接头为湿糊工艺，相邻两个加强筋（30）之间的间距L=5m；

接头的对接口进行内外加强，保证整体强度；对接口制作在具备与玻璃钢内衬筒体制作相同的环境温度、湿度条件下，对接口进行端口处理，对齐接口；接口间隙不大于3mm，管体同心度不大于10mm，对需要粘接部分的表面进行打磨处理，不允许有水、油污渍；

将各段玻璃钢内衬烟筒按顺序、水平放置在支撑上，并使中间缝隙尽量小，逐段调值对中后，将夹板螺栓上紧，打磨完毕应将浮尘杂物去除干净，进行粘接操作；粘接操作时，环境温度应不低于10℃；粘接完毕，固化温度应不低于15℃，且固化保温时间不得少于12小时；

粘接完毕后12小时内，表面巴氏硬度不小于35，吊装前的最终表面巴氏硬度不小于50；

3）玻璃钢内衬烟筒在钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架中，分段自立安装，按照设计的支撑节点位置设置连接支撑节点，在每一支撑节点上端配置非金属膨胀节；按照设计的止晃点位置设置连接止晃点。

2.根据权利要求1所述的阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，其特征在于：所述的支撑节点（50）结构为，在玻璃钢内衬（20）设置有外凸的内衬牛腿（51），内衬牛腿（51）下设置有钢环梁（52），内衬牛腿（51）内部充填有硬质聚氨酯材料（70）；外支撑机构（10）连接一承重平台（55），在承重平台（55）上安装有环梁支架（54），环梁支架（54）上安装有预制牛腿（53），预制牛腿（53）前端支撑住钢环梁（52）。

3.根据权利要求1所述的阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，其特征在于：所述的非金属膨胀节（40）的结构为，在两段玻璃钢内衬（20）之间连接一W形的耐高温耐腐蚀的柔性节。

4.根据权利要求1所述的阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，其特征在于：所述的加强筋（30）的结构为，在玻璃钢内衬（20）外壁设置一截面为外凸弧形或梯形的筋圈，筋圈包围的空间内充填有硬质聚氨酯材料（70）；两个相邻的加强筋（30）之间的间距L≤1.5D,其中D为玻璃钢内衬（20）的内径。

5.根据权利要求1所述的阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，其特征在于：所述的止晃点（60）的结构为，外支撑机构（10）连接一止晃平台（61），止晃平台（61）上依次安装有止晃支架（62）、悬臂连接头（63），悬臂连接头（63）连接止晃悬臂（64），在止晃悬臂（64）外端安装有止晃臂撑（65），止晃臂撑（65）贴近玻璃钢内衬（20）的外壁，防止玻璃钢内衬（20）晃动。

说明书

一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种火力发电厂湿烟囱，特别是一种具有阻燃防腐的湿烟筒的安装方法。

背景技术

[0002] 火力发电厂的高烟囱(高度一般在180-270米)是重要的构筑物，根据相关规定，其应满足结构设计基准期50年和工艺系统设计寿命30-35年的要求。目前国内火力发电厂湿烟囱腐蚀渗漏问题严重。由于烟囱防腐材料本身的质量、施工过程的控制、工程的管理，以及运行工况多变等原因，造成大量脱硫烟囱出现不同程度的损坏和渗漏现象。中国电力规划设计总院2009年通过对226个已经脱硫改造的烟囱调研，包括六大类13种防腐方案。反映尤以聚脲、萨维真、OM涂料等薄膜类涂料和国产泡沫玻璃砖进行防腐的烟囱出现开裂、冲刷或脱落现象最为严重。其出现问题的比例分别为聚脲和萨维真约占90%，国产泡沫玻璃砖约占50%，OM涂料约占60%以上；采用耐酸胶泥砌筑耐酸砖烟囱的酸液渗漏更为严重。反馈的结果反映出我国目前脱硫烟囱防腐工程出现的问题较多，涉及面较广，出现渗漏的比例较高，所以选择安全可靠的防腐方案是目前烟囱防腐的当务之急。

[0003] 湿烟囱防腐的关键是将内衬做成整体密闭，用防腐材料作防水、防漏、防渗。由于燃煤的来源和成分极其多样性和复杂，烟气中腐蚀介质也就很复杂。排烟筒的防腐材料目前选用玻璃、陶瓷、树脂复合材料（Fiberglass Reinforced Plastics）和合金钢板四类。常用的金属类防腐材料（包括钛钢和其他合金）不仅造价高，而且还不能解决多种燃煤的腐蚀介质侵蚀。钛合金复合板对有些酸介质的防腐能力也有缺陷。玻璃和陶瓷类防腐材料我们已经实践过粘贴泡沫玻璃砖和泡沫陶瓷砖方案，它不可能作成大块或整体的防腐体系，由于施工难操作性，防腐层的整体密封性很难保证，出现渗漏情况很多。因此近几年玻璃钢（FRP）排烟筒在欧美被快速发展采用。FRP和钢相比，FRP具有重量轻、超强耐腐蚀等特点，作为钢材的替代品，FRP正引起人们的注目。

[0004] 在国内外，玻璃钢广泛应用于化工、冶金、船舶和航天等防腐设备和工程中，但是如何将玻璃钢应用到电力行业的超高排烟筒上，目前各地都在试验和探索中，如何将较为轻质的湿烟囱玻璃钢内衬固定安装，以及玻璃钢烟道的产品整体设计、材料选用、各部分结构设计，连接构造、起吊安装等尚无成熟技术报道。

发明内容

[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，湿烟囱由外支撑机构和玻璃钢内衬组成，外支撑机构为钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架，玻璃钢内衬是由分段制作的多段玻璃钢筒经密封连接成的一个整体的内筒，在玻璃钢内衬上每间隔一段距离设置一圈加强筋，并且每间隔一段距离设置一个非金属膨胀节，在湿烟筒的不同高度分别设置有支撑节点和止晃点，其特征在于：安装方法和步骤如下：

[0007] 1）计算设计确定湿烟囱各部分结构参数

[0008] 湿烟筒为分段自立结构，各部分结构比例为，湿烟筒顶部标高210m,在65m、115m、165m处设置支撑节点，在每一支撑节点上端配置非金属膨胀节，两个相邻支撑节点之间和最顶部支撑节点以上部分设置1-3个止晃点，玻璃钢内衬内径D=7m，筒壁厚度t=19mm；

[0009] 2）玻璃钢内衬分段制作，每段5-7m，依次吊装拼接，接头为湿糊工艺，相邻两个加强筋之间的间距L=5m；

[0010] 接头的对接口进行内外加强，保证整体强度；对接口制作在具备与玻璃钢内衬筒体制作相同的环境温度、湿度条件下，对接口进行端口处理，对齐接口；接口间隙不大于3mm，管体同心度不大于10mm，对需要粘接部分的表面进行打磨处理，不允许有水、油污渍；

[0011] 将各段玻璃钢内衬烟筒按顺序、水平放置在支撑上，并使中间缝隙尽量小，逐段调值对中后，将夹板螺栓上紧，打磨完毕应将浮尘等杂物去除干净，进行粘接操作；粘接操作时，环境温度应不低于10℃；粘接完毕，固化温度应不低于15℃，且固化保温时间不得少于12小时；粘接完毕后12小时内，表面巴氏硬度不小于35，吊装前的最终表面巴氏硬度不小于
50；

[0012] 3）玻璃钢内衬烟筒在钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架中，分段自立安装，按照设计的支撑节点位置设置连接支撑节点，在每一支撑节点上端配置非金属膨胀节；按照设计的止晃点位置设置连接止晃点。

[0013] 本发明的目的还可以这样实现：所述的支撑节点结构为，在玻璃钢内衬设置有外凸的内衬牛腿，内衬牛腿下设置有钢环梁，内衬牛腿内部充填有硬质聚氨酯材料；外支撑机构连接一承重平台，在承重平台上安装有环梁支架，环梁支架上安装有预制牛腿，预制牛腿前端支撑住钢环梁。

[0014] 所述的非金属膨胀节的结构为，在两段玻璃钢内衬之间连接一W形的耐高温耐腐蚀的柔性节。

[0015] 所述的加强筋的结构为，在玻璃钢内衬外壁设置一截面为外凸弧形或梯形的筋圈，筋圈包围的空间内充填有硬质聚氨酯材料；两个相邻的加强筋之间的间距L≤1.5D,其中D为玻璃钢内衬的内径。

[0016] 所述的止晃点的结构为，外支撑机构连接一止晃平台，止晃平台上依次安装有止晃支架、悬臂连接头，悬臂连接头连接止晃悬臂，在止晃悬臂外端安装有止晃臂撑，止晃臂撑贴近玻璃钢内衬的外壁，防止玻璃钢内衬晃动。

[0017] 本发明具有以下显著技术进步：

[0018] 1、采用本发明玻璃钢内衬的湿烟筒及其安装方法是湿烟囱防腐工程的重大技术创新。基于申请人多年实践，其他多种烟囱防腐方案在火力发电厂湿烟囱中均出现严重渗漏，唯有本发明的整体玻璃钢内衬的排烟筒防腐技术方案，在湿烟囱防腐工程中解决了渗漏腐蚀的疑难问题，这是湿烟囱防腐工程的重大技术创新和下一步火力发电厂排烟技术发展方向。

[0019] 2、采用本发明整体玻璃钢内筒方案，经验证明在湿法脱硫烟囱中烟气温度低、烟气强腐蚀的情况下，采用整体玻璃钢内筒方案是最好的选择，在防腐性能、耐久年限和技术经济等方面都有明显的优势。

[0020] 3、采用本发明玻璃钢内筒排烟筒的设计是可靠的。具体来说：

[0021] ⑴有相关技术标准和相关文件支持；

[0022] ⑵本发明玻璃钢烟筒结构设计技术成熟，实验结果证明，完全可以作到玻璃钢烟筒结构在强度、整体及局部稳定方面安全可靠。

[0023] ⑶玻璃钢烟筒耐温性：可以满足排烟筒设计压力±500Pa，湿烟囱在不设旁路的情况下烟温-40℃～65℃。目前国家环保部门严格控制设置旁路，采用玻璃钢湿烟囱从材料选择、降低工程投资方面完全能够满足要求。

[0024] ⑷玻璃钢烟筒耐久性：环氧乙烯基酯树脂缠绕制作的FRP烟管使用年限为25年，露天部分外刷防紫外线涂料。

[0025] ⑸本发明选用的纤维和树脂是一种良好的阻燃体，2011年11月在“国家防火建筑材料质量监督检验中心”（成都）进行了FRP燃烧性能试验，检测结果与理论实验结果一致（材料的氧指数都在31-33之间，为难燃材料）；耐40%硫酸腐蚀和耐紫外性能良好。

[0026] ⑹本发明FRP排烟筒分段连接节点的构造及安装方法技术方案成熟可靠。

[0027] ⑺本发明FRP排烟筒的工程造价从工程结构的全寿命来考虑，总造价更有竞争力，因为FRP材料耐化学腐蚀性能十分优秀，后期维护工作量很小。

[0028] （8）本发明在FRP排烟筒的制作和安装方面已取得了丰富成熟的经验，实践中完全能够保证优质和安全施工。

附图说明

[0029] 图1为本发明火电厂湿烟囱结构示意图

[0030] 图2为支撑节点结构示意图图

[0031] 图3为非金属膨胀节结构示意图

[0032] 图4为加强筋结构示意图

[0033] 图5为止晃点结构示意图

[0034] 图6为分段连接接头结构示意图

具体实施方式

[0035] 附图中各部件标号如下：外支撑机构10，玻璃钢内衬20，加强筋30，非金属膨胀节40，支撑节点50，内衬牛腿51，钢环梁52，预制牛腿53，环梁支架54，承重平台55，止晃点60，止晃平台61，止晃支架62，悬臂连接头63，悬止晃悬臂64，止晃臂撑65，硬质聚氨酯材料70。

[0036] 本发明是一种阻燃防腐玻璃钢结构的火电厂湿烟囱的安装方法，湿烟囱由外支撑机构10和玻璃钢内衬20组成，外支撑机构10为钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架，玻璃钢内衬20是由分段制作的多段玻璃钢筒经密封连接成的一个整体的内筒，在玻璃钢内衬20上每间隔一段距离设置一圈加强筋30，并且每间隔一段距离设置一个非金属膨胀节40，在湿烟筒的不同高度分别设置有支撑节点50和止晃点60。

[0037] 本发明湿烟囱安装方法和步骤如下：

[0038] 1）计算设计确定湿烟囱各部分结构参数

[0039] 湿烟筒为分段自立结构，各部分结构比例为，湿烟筒顶部标高210m,在65m、115m、165m处设置支撑节点50，在每一支撑节点50上端配置非金属膨胀节40，两个相邻支撑节点之间和最顶部支撑节点以上部分设置1-3个止晃点60，玻璃钢内衬20内径D=7m，筒壁厚度t=
19mm；

[0040] 2）玻璃钢内衬20分段制作，每段5-7m，依次吊装拼接，接头为湿糊工艺，相邻两个加强筋30之间的间距L=5m；

[0041] 接头的对接口进行内外加强，保证整体强度；对接口制作在具备与玻璃钢内衬筒体制作相同的环境温度、湿度条件下，对接口进行端口处理，对齐接口；接口间隙不大于3mm，管体同心度不大于10mm，对需要粘接部分的表面进行打磨处理，不允许有水、油污渍；

[0042] 将各段玻璃钢内衬烟筒按顺序、水平放置在支撑上，并使中间缝隙尽量小，逐段调值对中后，将夹板螺栓上紧，打磨完毕应将浮尘等杂物去除干净，进行粘接操作；粘接操作时，环境温度应不低于10℃；粘接完毕，固化温度应不低于15℃，且固化保温时间不得少于12小时；粘接完毕后12小时内，表面巴氏硬度不小于35，吊装前的最终表面巴氏硬度不小于
50；

[0043] 3）玻璃钢内衬烟筒在钢筋混凝土外筒或钢结构支撑架中，分段自立安装，按照设计的支撑节点位置设置连接支撑节点，在每一支撑节点上端配置非金属膨胀节；按照设计的止晃点位置设置连接止晃点。

[0044] 对于高度达到200多米的火力发电厂湿烟筒来讲，防腐阻燃要求高，其超高的高度，对于其结构支撑也是一个至关重要的设计关键。本发明在烟筒的不同高度设置了多个支撑节点，支撑节点50结构为，在玻璃钢内衬20设置有外凸的内衬牛腿51，内衬牛腿51下设置有钢环梁52，内衬牛腿51内部充填有硬质聚氨酯材料70；外支撑机构10连接一承重平台55，在承重平台55上安装有环梁支架54，环梁支架54上安装有预制牛腿53，预制牛腿53前端支撑住钢环梁52。

[0045] 非金属膨胀节40的结构为，在两段玻璃钢内衬20之间连接一W形的耐高温耐腐蚀的柔性节。

[0046] 加强筋30的结构为，在玻璃钢内衬20外壁设置一截面为外凸弧形或梯形的筋圈，筋圈包围的空间内充填有硬质聚氨酯材料70；两个相邻的加强筋30之间的间距L≤1.5D,其中D为玻璃钢内衬20的内径。

[0047] 在湿烟筒的不同高度还分别设置有止晃点60，止晃点60的结构为，外支撑机构10连接一止晃平台61，止晃平台61上依次安装有止晃支架62、悬臂连接头63，悬臂连接头63连接止晃悬臂64，在止晃悬臂64外端安装有止晃臂撑65，止晃臂撑65贴近玻璃钢内衬20的外壁，防止玻璃钢内衬20晃动。

[0048] 以下是本发明设计的相关技术说明：

[0049] （一）主要技术标准和相关文件

[0050] ASTM D5364–93（2008），燃煤电厂玻璃纤维增强塑料烟囱内衬的设计、制造和安装标准。

[0051] GB/T1446-2005纤维增强塑料性能试验方法总则

[0052] GB/T1447-2005玻璃纤维增强塑料拉伸性能试验方法

[0053] GB/T1448-2005玻璃纤维增强塑料压缩性能试验方法

[0054] GB/T2576-2005纤维增强塑料树脂不可溶份含量试验方法

[0055] GB/T2577-2005玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法

[0056] GB/T3854-2005纤维增强塑料巴氏（巴柯尔）硬度试验方法

[0057] GB/T4202—2001玻璃纤维产品代号

[0058] GB/T18374－2001增强材料术语及定义

[0059] GB/T17470-1998玻璃纤维短切原丝毡

[0060] GB/T18370-2001玻璃纤维无捻粗纱布

[0061] GB/T8237-2005玻璃纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂

[0062] HG20696-1999玻璃钢设备设计规定

[0063] （二）关于玻璃钢烟筒的结构设计，

[0064] 1、设计条件

[0065] 按照烟囱ASTM D5364-93设计。

[0066] 玻璃钢烟筒结构分析计算采用大型通用有限元分析软件ANSYS进行，以三维实体模型描述所有的烟筒壳体结构和支撑结构。计算模型中，管道采用壳单元进行模拟，加强筋采用三维梁单元进行模拟，支撑框架采用三维梁单元进行模拟。

[0067] 在玻璃钢结构构件的强度设计中，综合安全系数K的选取应根据以下影响因素进行综合考虑，见表-2：

[0068] 表-2玻璃钢烟道综合安全系数取值因数

[0069]A1 非均质性和材料分散性 1.0～2.0
A2 介质和环境 1.1～1.8
A3 设计温度 1.0～1.4
A4 动荷载 1.0～1.1
A5 老化 1.25～2.0
S 安全系数 2.0

[0070] K=S·A1·A2·A3·A4·A5>4.0。K值在2.75～22.2的范围内。

[0071] 2、设计参数

[0072] 本发明FRP排烟筒顶部标高210m，在＋65m、+115m、+165m等处设有固定支撑节点，分段自立结构在上端配置非金属膨胀节，分段悬吊结构在下端配置非金属膨胀节。FRP排烟筒共分为34m、50m、50m、45m四段计算。FRP烟囱内衬内径7000mm，经过计算分析筒壁厚t=19mm（结构层最小厚度要求：10mm），加强筋间距在L=5000mm以内。以下计算分段自立结构方案。

[0073]结构安全等级 一级
2
基本风压值 0.45kN/m（按100年一遇考虑）
抗震设防烈度 8度；设计基本地震加速度：0.20g
设计地震分组 第一组
建筑场地、环境类别 II二（b）
设计温度 90℃
夏季极端最高气温 42.5℃
冬季极端最低气温 -21.0℃

[0074] 3、FRP内衬材料允许应力的确定：

[0075] 直径7000mm烟囱FRP内衬材料性能及数据

[0076]

[0077] 按下式计算：对于均匀厚度的FRP烟囱内衬，取kn=0.9

[0078]

[0079]

[0080] 4、载荷计算

[0081] 4.1静载荷计算：

[0082] FRP内衬密度2243kg/m（3 包括增强圈和附件），湿灰密度1281kg/m3由静载荷引起的轴向压应力：

[0083]NO. 各段长度 mass-total（kg） WeightQi(N) Axial stress

[0084]        MPa
1 34 101971.1 999316.5 2.53
2 50 95052.51 931514.6 2.35
3 50 61264.86 600395.6 1.52
4 45 47536.14 465854.2 1.18
SUM   305824.6 2997081  

[0085] 4.2风载荷：

[0086] 本次计算FRP内衬时未考虑风载荷的作用。

[0087] 4.3地震弯矩计算：

[0088] 抗震设防烈度：8度；设计基本地震加速度：0.20g

[0089] 设计地震分组：第一组

[0090] 建筑场地类别：II；环境类别：二（b）

[0091] 玻璃钢烟囱分段高度为35-50m，需要考虑高振型的影响。本次计算只考虑内筒的惯性力的作用。主要考虑前三振型的影响，按第一振型的计算结果估算地震弯曲,即Mmax=1.25ME1-1

[0092] 1-1截面：σ=±0.77MPa

[0093] 2-2截面：σ=±0.77MPa×1.58/4.5=±0.27Mpa

[0094] 4.4FRP内衬内外壁温差引起的热载荷：

[0095] 冬季极端低温-21.0℃，烟气正常温度90℃，异常为121℃。计算FRP内衬内部外部温差ΔTw：ΔTw=1℃，。考虑特殊情况，取FRP内衬内部外部温差ΔTw=40℃。

[0096] αz为FRP内衬的轴向热膨胀系数，αz=27×10-61/℃

[0097] αθ为FRP内衬的环向热膨胀系数，αθ=9×10-61/℃

[0098] ΔTw引起的轴向弯曲应力：5.4MPa

[0099] ΔTw引起的环向弯曲应力：4.32MPa

[0100] FRP内衬的轴向弯曲强度

[0101] FRP内衬的环向弯曲强度

[0102] FRP内衬热应力允许值：

[0103] 轴向：长期

[0104] 短期

[0105] 环向：长期

[0106] 短期

[0107] 4.5外压：

[0108] 按平均烟气温度90℃，由于外压作用在FRP筒体产生的环向压缩应力：0.189MPa.由于膨胀节的作用，FRP内衬由于工作条件和安装条件的温度差引起的热位移被吸收，不在FRP内衬产生热应力。

[0109] 5、不利荷载组合工况的强度校核

[0110] 5.1轴向压缩应力：

[0111] 长期荷载组合(1)：3.063MPa<长期允许值12.3MPa，OK

[0112] 短期荷载组合(2)：4.037MPa<短期允许值14.1MPa，OK

[0113] 5.2环向压缩应力：

[0114] 长期荷载组合(3)：0.206Mpa<长期允许值0.67MPa，OK

[0115] 5.3轴向弯曲应力

[0116] 荷载组合(4)：5.9MPa<182MPa，OK（FRP内衬内外壁温差引起的热载荷）：

[0117] 5.4载荷组合工况下安全系数校核：

[0118] 轴向、环向均为压缩，校核计算结果：

[0119] 长期：0.34<1，OK；短期：0.36<1，OK

[0120] 6、加强肋的强度校核

[0121] 加强肋间距L1：5000mm≤8000mm且≤1.5D

[0122] 设计温度下材料弹性模量为9×109Pa，

[0123] (EI)s=6.02×105≥3.64×105Nm2满足要求。

[0124] 7、加筋壳体结构的振动验算：

[0125] 对于带有环形加强肋的加强衬里，最低频率计算结果：12.6Hz>最低频率要求2Hz。

[0126] 8、热补偿结构的补偿位移计算

[0127] 管道工作条件与安装条件下的最大温变：△T=121-（-21.0）=142℃[0128] 轴向热变形：△l==192mm径向热变形：△l=α=8.96mm

[0129] 9、FRP烟囱设计及分析结论

[0130] FRP烟囱的有限元计算结果表明：

[0131] 载荷组合(1)G+A+T+E下的烟囱轴向收缩最大、侧向位移最大、轴向拉应力最大、环向拉应力最大、轴向压缩应力最大；环向拉应力、环向压应力、环向应变最大、加强筋的应力最大。

[0132] 烟囱轴向（50m）最大收缩值51.9mm；

[0133] 侧向位移最大值为14.2mm

[0134] 环向应变值为0.0283%

[0135] 轴向应变值为0.0490%

[0136] 轴向最大压应力为7.26Mpa

[0137] 轴向最大拉应力为0.645Mpa

[0138] 环向最大拉应力为3.50Mpa

[0139] 环向最大压应力为2.39Mpa

[0140] 加强筋的最大应力为1Mpa

[0141] 烟囱挠度主要由积灰、自重及地震引起，最大挠度值14.2mm

[0142] △/L=14.2/50000=1/3521<[△/L]=1/500；

[0143] 以上计算表明，在强度分析中，轴向应力和环向应力、以及轴向应变和环向应变均低于其许用值。在烟囱承受最大积灰载荷，并与其他荷载共同作用的情况下，该烟囱及其支撑设计满足强度及稳定性要求。

[0144] 10，玻璃钢排烟筒壁厚优化结果比较

[0145] 对排烟筒壁厚为14mm、16mm、18mm、19mm的几种情况计算结果进行比较：在不利载荷组合工况下进行筒壁强度安全校核，由于轴向、环向均为压缩，按下式校核：

[0146]

[0147] 计算结果见下表：

[0148]

[0149] 根据经验，在短期载荷即风载荷和地震载荷作用下，外筒对内筒有比较强的作用。不考虑外筒影响在组合校核中K的数值不应过大，为保证安全欲度，取19mm。完全可以作到玻璃钢烟筒结构在强度、整体及局部稳定方面安全可靠。

[0150] （三）玻璃钢烟筒的耐温性

[0151] 根据工程的实际情况和以往工程的实践经验，烟筒设计压力考虑±500Pa。湿烟囱在不设旁路的情况下排烟筒结构设计中考虑烟温-40℃～65℃；当设旁路的情况下排烟筒结构设计中考虑烟温-40℃～130℃。目前从国家环保部门规定燃煤发电厂严格控制设置旁路，湿烟囱更适合采用玻璃钢烟筒。从材料选择、降低工程投资方面更加有利。

[0152] ASTM规范适用的温度范围为正常运行温度不高于93℃、短时异常高温不高于121℃。对耐温性能较好的乙烯基酯不饱和聚酯玻璃钢最高设计温度为120℃。在设计中，当环境温度可能超出常规适用范围时，应选用耐高温的树脂材料，如固化后的DERAKANE470-300环氧乙烯基酯树脂浇铸体热变形温度HDT为150℃，而DERAKANE470HT-400的HDT可以达到180℃。由于FRP材料性能的变异性，每个工程只有在成型后才有确定的参数。

[0153] 本工程所选材料为E-CR纤维+DERAKANE MOMENTUM510C-350c树脂，80℃拉伸强度衰减10%左右。120℃拉伸强度衰减大于25%。

[0154] （四）玻璃钢烟筒的耐久性

[0155] 根据国外FRP烟囱设计和使用寿命以及国内玻璃钢烟管的设计使用寿命，通过合理的铺层构造和结构设计，FRP长期性能的折减参考BS4994、ASTM D5364等标准和厂家的试验资料，FRP性能随时间衰减的折减系数可计算出FRP烟囱的使用寿命为25年。

[0156] （五）玻璃钢烟筒的耐火能力

[0157] 在一定的条件下，聚合物都是可燃的。不仅玻璃钢烟筒有耐火防火问题，目前烟囱防腐工程采用的胶料、涂料都存在问题。有现场管理的问题，也有树脂选材问题，这些都是可以解决的。

[0158] 国内、外多年的理论和实践研究表明，氧指数表征属于燃烧试验中的可燃性试验，氧指数是玻璃钢材料燃烧性能的重要指标。氧指数是指在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧含量。

[0159] 氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧。材料的氧指数（LOI）与其阻燃性的对应关系如下：

[0160] （1）LOI<23可燃

[0161] （2）LOI24-28稍阻燃

[0162] （3）LOI29-35阻燃

[0163] （4）LOI>36高阻燃

[0164] 玻璃钢氧指数测试方法测试方法已经形成中国国家标准，该标准与发达国家氧指数测试标准等同。

[0165] （1）中国国家标准：GB/T8924-2005。纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法。

[0166] （2）美国材料研究试验协会标准：ASTM D2863-06a，Standard Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics(Oxygen Index).

[0167] （3）中国国家标准：GB/T8624-2006，建筑材料及制品燃烧性能分级。

[0168] 本工程选用的纤维和树脂是一种良好的阻燃体，2011年11月在“国家防火建筑材料质量监督检验中心”（成都）进行了FRP燃烧性能试验，检测结果与理论实验结果一致（材料的氧指数都在31-33之间，为难燃材料）；耐40%硫酸腐蚀和耐紫外性能良好。

[0169] (六)FRP排烟筒分段节点的连接

[0170] FRP排烟筒分段制作，每段5-7m，每段依次吊装拼接，接头为湿糊工艺。

[0171] 对接口的制作至关重要，对接口必须进行内外加强以保证整体强度。对接口制作应具备与烟道筒体制作相同的环境温度、湿度等，对接口进行端口处理，对齐接口。接口间隙不大于3mm，管体同心度不大于10mm，需要粘接的表面进行打磨处理，不允许有水、油等其他污渍。应该严格按照工艺进行操作，否则可能会导致整体产品的结构强度不足。已经用于烟塔合一工程的烟道设计中。在质量管理到位的情况下这种连接方式是可行和可靠的。

[0172] 管筒接口采用对接式，外面采用的材料是短切毡+玻璃布，手糊完成。管筒接口处，其内部和外部均进行增强。共同工作的折减系数，取c=0.75。

[0173] 经计算核定接口处的结构层厚度设计满足拉伸、压缩承载力要求。

[0174]

[0175] 接口处的层间剪切强度采用树脂的剪切强度，约为10MPa（一般在10MPa以上）。管筒接口处接口铺层强度工作的折减系数，取c=0.75，其内部和外部均进行增强，所以剪切面为两个，安全系数取8。接口宽度W（mm）计算需要312mm小于设计接口宽度350mm，满足要求。

[0176] (七)玻璃钢烟筒的制作与安装：

[0177] 玻璃钢烟筒采取现场制作，由大型微机控制缠绕机带动专用模具转动来完成产品的缠绕、喷射等制作工艺。根据现场及环境条件选择卧式缠绕机或立式缠绕机。

[0178] 1、玻璃钢烟筒制作前，模具外表面缠绕专用塑料薄膜，以便烟道固化后的脱模工序。缠绕过程从产品内表面到外表面。玻璃钢烟筒结构从内到外分为内衬防腐层、结构层和外表面保护层。外表面层中应添加紫外线吸收剂和阻燃剂，以防止突发事件对产品的破坏和产品的自然老化。铺层顺序严格按设计要求，整个铺层要求湿法铺制。

[0179] 2、玻璃钢烟筒内表面应平整光洁，无杂质，无纤维外露，无目测可见裂纹，无明显划痕、疵点、白化及分层；外表面应平整光滑，无纤维外露，无明显气泡及严重色泽不均。内2
表面无直径大于1cm的气泡，气泡数不大于7个/dm。直径允差：±10mm，厚度允差：±1mm，不圆度允差：±20mm，重量允差：不低于设计重量的95％。

[0180] 3、玻璃钢烟筒施工为现场施工，施工场地应较为平坦，距离烟筒安装地点宜比较近，方便运输。玻璃钢烟筒加工制作区不能有灰尘和湿气，冬季应有适宜施工温度的加热源。施工现场的面积应能临时储存管道，施工区面积应按照工程量的大小确定，一般不小于40m×60m。现场应建有简易材料库、维修间及办公室，现场的电力供给功率不低于30kw，如果冬季施工应考虑加热功率。运输路线不能有影响产品通过的障碍物，沙土类施工的现场应用3～5mm碎石铺覆。

[0181] 4、组装前应清除场内杂物，并平整夯实，使其具有一定的承载能力，保证烟筒组装过程中不会出现沉陷；设置原材料库房，保证各种原材料不会在储存中受潮或被杂物污染；配备电源，以供保温加热、照明、通风等设备使用。玻璃钢管筒的施工环境温度应>10℃，湿度不大于70％。若条件允许，宜搭建帐篷加工，以提高生产效率。

[0182] 5、将各段烟筒按顺序、水平放置在支撑上，并使中间缝隙尽量小，烟筒逐段调值对中后，将夹板螺栓上紧。对粘接范围内的烟筒内、外壁进行打磨处理。打磨宽度:应比粘接宽度单边至少宽50mm。打磨深度：粘接宽度内，打磨深度应达到结构层（以去除内衬层或外表层为宜），但不应破坏结构层的玻璃纤维。粘接宽度以外区域应打磨成斜坡，使其平滑过渡。打磨完毕应将浮尘等杂物去除干净，才可进行粘接操作。

[0183] 6、组装的质量要求

[0184] 玻璃钢烟筒内侧粘接表面应平整光滑，无杂质，无纤维外露，无对使用性能有影响的裂纹，无明显划痕、疵点，白化、分层、贫胶区；不得有直径大于3mm、深或高大于5mm的凸凹，每平米范围内直径不大于4mm的气泡不得超过3个，否则应划破修补，裂纹深度不得大于2mm。烟筒外侧粘接表面应平整光滑色泽均匀无泛白，树脂必须充分浸润纤维，无夹杂物，无纤维外露；不允许有层间分层、脱层、树脂瘤等。粘接强度层要求层间胶接良好，不允许有夹杂物和树脂结节，无泛白，凸出高度或凹陷深度不得大于强度层厚度的20％，裂纹深度不得大于设计厚度的20％，裂纹长度不得大于30mm。

[0185] 粘接操作时，环境温度应不低于10℃；粘接完毕，固化温度应不低于15℃，且固化保温时间不得少于12小时。

[0186] 粘接厚度大于10mm时，应分次成型。每次成型前，应对上次成型的固化表面进行打磨处理。粘接最薄处厚度不得小于总厚度的90％，且不小于设计厚度。粘接尺寸不小于设计值，公差为0～＋10mm。

[0187] 粘接完毕后12小时内，表面巴氏硬度不小于35，吊装前的最终表面巴氏硬度不小于50。

[0188] 粘接后，烟筒长度公差为总长度的±0.5%；总质量不小于设计值的95%，并不大于105％。

[0189] 烟筒吊装后，根据外烟筒的设计坡度，测量复核。

[0190] 7、玻璃钢烟筒的监造

[0191] 检验、检测排烟玻璃钢烟筒所用原材料是否为指定厂家的相应品种规格，铺层方案是否按设计要求，成型工艺是否合理，玻璃钢烟筒是否达到设计要求及在整个制作过程的实施。核查各道工序的制备实施和质量情况，执行规范和规程的合理性。玻璃钢烟筒制作、安装过程是否满足环境保护、劳动卫生要求等。玻璃钢烟筒检验、检测的具体内容简述如下：

[0192] （1）所有玻璃钢烟筒及附属设备制作原材料是否是采购自设计指定厂家、相应品种规格；

[0193] （2）玻璃钢烟筒制作设备工作是否正常，工艺是否合理；

[0194] （3）玻璃钢烟筒的内衬层是否采用设计方案，是否达到设计厚度，内衬是否完整、光滑；

[0195] （4）玻璃钢烟筒结构层的铺层是否按达到设计厚度的要求，单向布与缠绕纱是否按设计要求排列，接头处理是否合理；

[0196] （5）玻璃钢烟筒的外表层是否达到设计厚度的要求，是否加入紫外线吸收剂；

[0197] （6）按计划主持玻璃钢烟筒工作例会和对生产制备过程及检验过程进行记录，督查资料整编工作。

[0198] 玻璃钢排烟筒在钢筋混凝土外筒中，可以设计全程自立，也可分段自立，或采用整体悬吊方案。