玻璃钢烟囱内筒调研报告.docx
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玻璃钢烟囱内筒调研报告
电厂玻璃钢内筒烟囱调研报告
调研人员：
吴继新黄成林
摘要：
玻璃钢别名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP（FiberReinforcedPlastics），即纤维增强复合塑料。
根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。
它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。
玻璃钢烟囱采用玻璃钢为材质制造，产品具有造价低，制作周期短，寿命长，加工方便，安装简单，质量轻，强度、刚度高等优点。
采用玻璃钢制造的烟囱内外表面光滑，抗老化性能、在高温下耐腐蚀性能优良等特点，而且可以很方便的增加喷淋器、过滤网等以吸收烟气中的有害成分。
玻璃钢烟囱的主体部分是由缠绕工艺制成的，缠绕成型的玻璃钢制品由层合结构组成。
关键词：
电厂玻璃钢内筒设计制作安装
一、调研对象概况
大唐淮北虎山发电厂上大压小2×660MW机组为超临界燃煤发电机组。
2×660MW机组烟囱结构选型为两炉合用一座240米高双管烟囱、每台炉设置内直径为7.2米的排烟内筒；排烟内筒防渗防腐措施采用玻璃钢材料方案，悬吊式结构体系。
锅炉排放的烟气采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺处理，“一炉一塔”布置；不设烟气旁路系统，也无烟气加热系统（GGH）装置。
锅炉排放的烟气采用选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺处理，还原剂为液氨。
烟囱设计条件
设计基本风压:
W50=0.40kN/m2,W100=0.50kN/m2
设计基本雪压:
S50=0.40kN/m2
地面粗糙度类别;B类
抗震设防烈度:
6度（设计基本地震加速度值0.067g，水平地震影响系数最大值0.04，特征周期值0.3s）
抗震构造措施设防烈度:
6度
建筑场地类别:
Ⅰ0类
注：
以上设计条件的定义均按照中国现行规范
室外极端最高温度:
41.1℃
室外极端最低温度:
-21.3℃
平均气压:
1013.0hPa
平均水汽压:
13.8hPa
平均相对湿度:
70%
平均蒸发量:
1748.7mm
烟囱±0.00m=44.5m（85国家高程系）
天然地基方案，地基持力层为⑥2玢岩。
烟气设计条件脱硫系统正常运行时烟囱入口温度:
45~50℃
锅炉启停、事故状态时烟囱入口温度:
<80℃
极端工况烟囱入口温度:
115℃（5~15分钟）
正常运行时的烟气量（设计煤种）:
~616.8Nm3/s
（校核煤种）:
~613.2Nm3/s
烟囱排烟内筒中的烟气运行压力分布：
正压或负压状态
烟囱排烟内筒中烟气流速：
最大流速17.6m/s
烟囱出口最大流速20.4m/s
烟气成分:
锅炉在B-MCR工况下湿烟气中污染物浓度（湿态，实际含氧量，脱硫以前）
脱硫装置的设计脱硫效率:
95%
炉后烟气除尘方式：
电袋除尘装置
二、烟囱整体设计方案
大唐淮北虎山电厂烟囱结构形式为双管式，排烟内筒体系为悬吊式。
双管式烟囱由烟囱筒身和烟囱基础组成；烟囱筒身又由钢筋混凝土外筒壁、各层夹层平台、内部交通设施和排烟内筒体系构成。
烟囱筒身的钢筋混凝土外筒壁与排烟内筒体系脱开布置；钢筋混凝土外筒壁与排烟内筒体系间分别在36.0m、60.0m、96.0m、132.0m、168.0m、204.0m和236.67m标高设置有6层夹层平台，供日常的巡查和检修维护使用；其中
36.0m标高夹层平台为排烟内筒体系底部平台,236.67m标高夹层平台为顶部封顶平台。
烟囱钢筋混凝土外筒为矩形变截面，烟囱布置示意详见附图。
钢筋混凝土外筒壁高度为238.0m，顶部壁厚0.3m；底部±0.00m处边长为25.0m，壁厚0.80m，标高36.0m平台上部设有7.8×7.8m烟道接孔、底部设有8.2×10（h）m施工安装孔。
排烟内筒顶部标高为240.0m，等直径圆环柱体状，内直径为7.2m，在烟囱出口下部4米处内径开始缩小，直至内径6.7米，渐变段长度3米，直段1米；竖直的排烟内筒在底部900弧形弯折形成水平布置的内烟道后，烟道伸出烟囱钢筋混凝土外筒壁1000mm，分别与两台机组的外接烟道式法兰连接。
内烟道中心标高为40.0m。
玻璃钢排烟内筒的悬挂段悬挂点设在上述标高平台上。
玻璃钢排烟内筒的上部悬挂段悬挂点在204.0m标高平台上，底部悬挂段悬挂点在60.0m标高平台上；上部和底部悬挂段在60.0m标高平台上部通过膨胀伸缩节相连。
三、玻璃钢排烟内筒一般要求
3.1玻璃钢排烟内筒体系
玻璃钢排烟内筒体系使用寿命要求
玻璃钢排烟内筒体系在设计工况条件下能够长期安全可靠地运行，免维护使用寿命不应少于30年。
玻璃钢排烟内筒体系的膨胀伸缩节在设计工况条件下能够长期安全可靠地运行，免维护使用寿命不应少于15年。
玻璃钢排烟内筒体系遵循的主要标准和规范
玻璃钢排烟内筒体系在原材料、制作工艺、施工吊装安装和全过程质量试验检验等方面应遵循以下（包括但不限于）主要标准和规范，所使用的标准和规范应是合同执行期内的最新版本。
美国标准:
《火电厂玻璃纤维增强塑料烟囱内筒设计、制造及安装标准》ASTMD5364-08ε2
中国标准:
《玻璃钢化工设备设计规定》HG/T20696-1999
《玻璃纤维短切原丝毡》GB/T1747.0—1998
《玻璃纤维无捻粗纱》GB/T1836.9—2001
《玻璃纤维无捻粗纱布》GB/T1837.0—2001
《连续玻璃纤维纱》GB/T1837.1——2001
《玻璃纤维网布》JC561——1994
《纤维增强塑料性能试验方法总则》GB/T1446一2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》GB/T1447—2005
《玻璃纤维增强塑料压缩性能试验方法》GB/T1448—2005
《玻璃纤维增强塑料弯曲性能试验方法》GB/T1449—2005
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《玻璃纤维增强塑料层间剪切强度试验方法》GB/T1450.1—2005《玻璃纤维增强塑料冲压式剪切强度试验方法》GB/T1450.2—2005《纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法》GB/T1458—1988
《纤维缠绕增强塑料环形试样剪切试验方法》GB/T1461—1988
《纤维增强塑料密度和相对密度试验方法》GB/T1463—2005
《纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法》GB/T2576—2005
《玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法》GB/T2577—2005
《纤维缠绕增强塑料环形试样制作方法》GB/T2578—1989
《纤维增强塑料高低温力学性能试验准则》GB/T9979—2005
《纤维增强塑料巴氏（巴柯尔）硬度试验方法》GB/T3854—2005
施工方企业的烟囱排烟内筒体系原材料、制作、安装、试验检验和验收标准。
3.2玻璃钢排烟内筒体系筒壁的组成和壁厚要求
玻璃钢排烟内筒体系的筒壁自里向外由内衬层、结构层、外表面层和加强筋组成。
内衬层与排放的烟气直接接触，应具有防护强腐蚀性烟气等级、防护烟气正压及冷凝结露液渗透、耐烟气温度及变化、耐烟气气流磨损和导静电等性能；结构层主要提供力学性能，保证排烟内筒筒壁的强度、稳定和安全可靠性；外表面层（也称外保护层）应具有防紫外线和抗老化等性能，防紫外线的性能应结合烟囱钢筋混凝土筒壁内外的环境条件确定；加强筋是在外表面层外侧，性能要求与外表面层相同，加强筋选用半圆形，应与筒壁整体制作。
玻璃钢排烟内筒体系按照设计确定的口径分段制作，每段长度6~9m，各
分段间的对接连接均采用平端手糊对接内外加强的连接形式，分段连接缝处的强度不应低于各分段的本体强度。
3.3玻璃钢排烟内筒体系选用的原材料要求
玻璃钢排烟内筒体系制作的原材料主要包括：
树脂、玻璃纤维及制品、促进剂、固化剂等，各原材料的配合比例应按本规范书给定的相关标准的要求。
以下材料为本工程玻璃钢排烟内筒体系制造指定的原材料:
（1）树脂:
（a）ASHLAND公司产品：
阻燃环氧乙烯基酯树脂DERAKANEMOMENTUM510C-350;
（b）DSM公司产品：
阻燃环氧乙烯基酯树脂Atlac750；施工中应选择其中之一，有丰富使用经验的原材料作为施工方案，并提供相关的应用业绩和经验；应按照树脂厂商的推荐来保存和使用树脂。
（2）促进剂/固化剂:
AKZONOBEL公司或NOROX公司产品。
促进剂：
异辛酸钴NL-49P或等同固化剂：
过氧化甲乙酮MEKP-925H或等同
（3）玻璃纤维及制品:
OWENSCORNING公司生产的advantex纤维及制品、重庆国际ECR纤维及制品。
玻璃钢产品制作的原材料，如树脂、玻璃纤维及制品、促进剂、固化剂、阻燃剂和稀释剂等应直接在玻璃钢排烟内筒体系的制作现场开封，由监造方和业主共同确认。
玻璃钢产品制作时，各原材料的配合比应由施工方按照规范书要求和现场环境条件等试验配制，监造方和业主共同确认。
3.4玻璃钢排烟内筒体系的制作要求
玻璃钢排烟内筒体系分段现场制作，制作设备为不低于欧美现行采用的先进
现场大型缠绕标准化工厂和自我检测设备。
烟囱内各分段制作的排烟内筒吊装安装应采用成熟可靠的施工方案和紧急情况状态下的处理预案，以确保施工安全。
施工应根据规范书的设计技术要求、现场环境条件和相关标准的规定编制详细的制作工艺、操作流程、制作质量试验检验标准、作业指导书和施工组织措施，报监造方审核和业主批准，以确保制作的玻璃钢排烟内筒体系产品性能满足设计计算的要求，为下阶段的施工吊装安装创造条件。
允差
直径允差:
±10mm,
厚度允差:
+3mm,-0.0mm
不圆度允差:
±20mm
重量允差：
不低于设计重量的95%
允差以最终设计图纸为准。
3.4.1表面及层间质量
3.4.1.1玻璃钢排烟内筒体系的内衬层内表面应平整光洁、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、白化及分层。
不得有直径大于3mm深或高大于5mm的凸凹，无直径大于10mm的气泡,100平方厘米范围内的气泡不得超过7个，否则应划破修补，裂纹深度不得大于2mm。
结构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。
外表面层的外表面应平整光滑和色泽均匀无泛白，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、树脂瘤等状况。
3.4.1.2表面硬度
制作完成后去除表面富树脂层的巴氏硬度不得小于36。
3.4.1.3树脂含量
（1）内防腐层
碳纤维表面毡和C纤维层的树脂质量含量为90%,
短切纱层的树脂质量含量为75%。
（2）结构层的树脂含量为质量百分比50%-65%之间。
（3）外层树脂含量为质量比75%。
3.4.1.4不可溶份含量
玻璃钢排烟内筒不可溶份含量不得低于85%。
3.4.1.5力学性能
玻璃钢排烟内筒结构层的力学性能要求不低于如下表示:
施工方可根据各自的技术条件，对玻璃钢排烟内筒结构层厚度、力学性能等提出优化和改进措施，并在施工文件中提供优化和改进的相关依据资料和文件。
施工方可在施工文件中就优化和改进后玻璃钢排烟内筒体系另行单独报价。
施工方施工基本报价应按照供货范围所列的工作范围及工程量。
3.4.1.6加强筋、各分段对接连接缝、弯头和法兰制作
玻璃钢排烟内筒体系的加强筋截面采用半圆形形状，与排烟内筒体系的筒壁整体制作。
施工方应提供详细的制作方案和技术措施。
排烟内筒体系的各分段对接连接缝制作非常重要，它是保证悬吊的排烟内筒结构长期安全可靠运行的重要环节，连接缝的拉、压、弯、剪强度必须满足设计计算要求。
排烟内筒体系各分段间的对接连接均采用对接缝内外侧粘贴加强板的连接形式。
弯头制作应按照排烟内筒体系的结构形状要求进行，弯头的力学指标不应低于排烟内筒体系的直管段。
按照设计要求选择法兰模具，法兰盘与法兰管段整体制作成形。
3.4.1.7玻璃钢排烟内筒体系中烟气冷凝结露液的收集、排放与处理措施
对玻璃钢排烟内筒体系中的烟气冷凝结露液的收集及排放组件，施工方可根据其条件，承诺中标后是否将进一步完成有关解决湿烟囱“烟囱雨”的冷凝结露液的收集及排放的相关功能设计和必要的试验工作。
若是，施工方应提供相关的计划要求，提供合作伙伴及其相关业绩，并就该项目单独报价。
3.4.1.8玻璃钢排烟内筒体系的质量试验检验要求
施工方应具备完善可靠的质量自我监督和检测手段，应提供详细的质量保证
措施和相应的检测、测试仪器的规格和数量，检测的数据和方法不得低于本规范书的要求。
施工方除了提供制作工程的详细检验测试记录和报告外，并有义务根据业主委托的质量监督或监造单位的要求，提供测试件进行检测。
如检测数据有较大差异，施工方需增加试件并补测，以保证所有数据真实可靠。
3.4.1.9玻璃钢内同材料试验检验的内容和方法
（一）外观检查
目测排烟内筒体系分段制作的内外表面及组装粘接成整体后的内外表面。
（二）几何尺寸测量
（1）厚度：
采用超声波或其它类型测厚仪测定筒壁厚度，每段排烟内筒体系筒壁的测量点不少于10个。
切割断面采用精度为0.05mm的卡尺，以10个测量点的数据为组取平均值进行复核。
（2）粘接尺寸：
用精度为1mm的钢卷尺按照相隔一定的间距进行测量，测量点不少于10处，取平均值进行复核。
（3）各分段端面垂直度：
用精度为1mm的直角尺加钢尺测定各分段的端面垂直度，精度要求达到0.5mm。
3.5玻璃钢排烟内筒体系的制作质量控制
3.5.1制作前质量管理
（1）组织制作人员熟悉和会审设计图纸及相关资料，认真作好制作前的检查工作，严格图纸会审，优化施工方案，保留会审、会签记录。
（2）施工商按招标文件和设计文件要求，提供本工程玻璃钢排烟内筒体系现场制作的施工组织设计文件，由监造组织设计、总承包方和业主等进行评审，评审通过后按评审意见进行修改、完善后提供给各方正式文件，现场才能开始制作。
（3）落实现场制作的各项设计要求，明确制作中采用的操作方法、技术措施、技术标准、质量标准及质量改进措施等，对于关键部位和复杂问题，必须说明清楚，作好书面交底，严格工艺纪律。
（4）制作前应做好技术复核，制作准备工作必须完善和可靠，在质检员的监督指导下，检查、复核制作中的操作技术工作，避免出现差错，杜绝不合格品。
（5）作好设备、材料的验收和检测工作，所有材料须有产品合格证、质量验收报告等质量证明文件。
（6）做好制作设备的调试和评定工作
（7）参加制作的人员必须有制作两个以上类似工程产品的工作经验，各制作人员应按预定的工艺和要求做好准备工作。
3.5.2制作中的质量预防和保证措施
3.5.2.1质量预防措施
（1）要素控制：
影响质量的因素主要有人员、器具、方法、操作程序管理、材料、环境等方面。
人员要求持证上岗，测量器具必须经检定和校检合格，测量方法应科学、合理和规范。
（2）过程控制：
要确保测量工作在受控状态下进行，经自检、互检合格后，方可进入下一步工序。
对测量记录的要求是原始真实、数据准确、内容完整、字体工整。
记录人员应随时校对观测所得数据，检查其正确性。
（3）检验控制：
检查验收测量成果时应符合相关规范标准的要求，检验应独立进行，检查验收部位是关键环节与薄弱部位。
3.5.2.2质量保证措施
（1）制作前：
制作负责人应组织技术人员、质量检验人员和制作人员认真
熟悉施工图纸及相关要求，了解和掌握设计意图、工程特点及难点等。
（2）针对玻璃钢产品的技术重点和施工难点，组织调研和讨论，确保工程质量。
（3）针对影响质量的关键部位和容易出现质量通病的环节，施行全面的质量管理，专人负责。
（4）制作负责人应把工作重点放在抓管理和提高工程质量上，通过各种形式，加强对员工的教育，不断提高工作责任心和质量意识。
（5）严格技术复核和技术交底。
（6）技术人员在制作过程中，及时按有关规定收集和整理好相关的技术资料、质保资料、自检资格等，保证资料的完整性，随时备查和检查。
（7）制作中应严格按照设计图纸、制作标准和操作规定进行，严禁私自更改设计；如有问题，必须通过办理变更通知或技术核定单，经各方核准后方可制作。
（8）把好材料质量关，原材料必须经过质量抽查，原材料要具备出厂合格或法定检验单位出具的合格证明。
（9）配备完善的检测器具，加强计量工作，所有计量器具必须检测确认符合要求后才能使用。
四、总结和结论
4.1总结
根据对玻璃钢烟囱已投入运行的大唐淮北发电厂和山西漳电永济电厂现场制作的情况来看，玻璃钢烟囱的生产、制造和运行过程中存在的问题和需协调注
意的关键点如下：
1、大唐淮北虎山发电厂玻璃钢烟囱投入近两年运行未进行任何维护，未发现有漏点痕迹，运行情况良好。
2、玻璃钢内筒施工工期9个月（山西永济电厂烟囱高210米，单内筒直径：
8.0米，缠绕设备安装一个月，内筒制作安装五个月）。
3、大唐淮北虎山发电厂玻璃钢烟囱造价：
2000-2500万。
4、玻璃钢内筒制作标准化厂房：
20米×14米×12米，材料存放及成品摆放需要用地：
50米×（60米至80米）
5、建标准化厂房及设备安装可在入冬前完成，第二年三月份进行玻璃钢内筒制作安装。
6、原玻璃钢内筒伸缩节使用蒙皮，现在都使用橡胶伸缩节。
4.2结论
由此次调研情况来看，依据国内现有的玻璃钢烟囱筒体的制造和施工技术力量及运行记录来看，玻璃钢烟囱的生产、制造、安装工艺是先进、可靠的，本项目工程国电方家庄电厂2*1100MW工程采用玻璃钢材料作为烟囱内筒是可行的。
附件：
玻璃钢内筒施工单位及相关资料
国内目前烟囱脱硫防腐工程项目的材料使用情况汇总
附表三：
电力类相关防腐材料使用业绩
大唐淮北虎山发电厂烟囱内筒主要材料
附表一：
烟囱内筒材料
大唐淮北虎山发电厂烟囱内筒相关材料一览表
附表二：
烟囱内筒相关材料
连云港中复连众复合材料集团有限公司连云港中复连众复合材料集团有限公司隶属于中国建筑材料集团公司（世界500强，香港H股上市公司）旗下的中国复合材料集团公司。
总部位于江苏省连云港市，在德国图林根州、在国内辽宁、内蒙古、甘肃、新疆等地设有分子公司。
企业始建于1989年，现有员工3200余人，其中工程技术人员近600人，公司注册资本2.6亿元，年销售额近35亿元。
企业是集复合材料产品开发、设计、生产、服务于一体，以玻璃钢管道（GRP/GRV）、高压管道（GRE）、现场缠绕大型玻璃钢贮罐（最大直径达30米，容积10000立方）、玻璃钢方槽、玻璃钢烟囱、玻璃钢烟道、玻璃钢脱硫塔、玻璃钢贮罐、高压气瓶、和风力发电机叶片等为主打产品的国家重点高新技术企业。
公司产品注册商标“连众”牌，经过公司员工十多年的努力奋斗，已成为用户信赖的品牌。
公司目前产品主要有玻璃钢管道、玻璃钢夹砂管道、玻璃钢保温管道、玻璃钢高压管道、玻璃钢贮罐及装置、玻璃钢大型容器等产品，广泛应用于国内外石油、
工、市政工程、农田灌溉、电力、冶金、食品、制药等领域。
（1）.主要产品类别如下表：
大唐虎山电厂异型烟囱
大唐虎山电厂烟囱外观及内部
山西永济电厂玻璃钢烟囱施工现场
山西永济电厂烟囱施工现场
山西永济电厂玻璃钢缠绕设备及制作车间
山西永济电厂玻璃钢内筒成品材料（剩余部分）
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