火力发电厂烟囱玻璃钢内筒吊装就位方法

(中国大唐集团科技工程有限公司，北京 100097)

0 引 言

SO2是造成大气污染的主要污染物之一，在这些SO2排放中，工业来源排放量占总排放量的84.27%。其中我国目前的一次能源消耗中，煤炭占76%，在今后若干年内还有上升的趋势。我国每年排入大气的87%的SO2来源于煤的直接燃烧。其中大约一半来自于火力发电厂。由于燃煤、含硫较高的重油和矿物原料中本身含硫、氧化钙等，烟气中含有大量的SO2、HF等有毒有害气体，对大气造成严重污染，是酸雨的主要成因。

湿法脱硫(FGD)不加装烟气加热系统(GGH)工艺是各大发电公司普遍采用的脱硫工艺，其主要目的是满足国家环保法规，同时降低工程成本。采用该工艺时，烟囱内烟气温度大约在50 ℃，烟气湿度大，易在烟囱内结露形成冷凝酸液，腐蚀性很强，是该工艺中面临的重要问题之一。烟囱通常采用内、外筒结构，外筒采用钢筋混凝土结枃。烟囱内筒采用钢内筒，内防腐通常采用“钢板+玻璃鳞片防腐”、“耐酸胶泥防腐”、“不锈钢防腐”、“钛板防腐”等，具有防腐效果差或是成本高等缺点。玻璃钢内筒具有重量轻、成本低、防腐蚀性能比最高的的特点、大唐呼图壁热电厂2×300 MW工程烟囱采用玻璃钢内筒设计，是国内第一个采用玻璃钢内筒的火力发电厂。

玻璃钢内筒的主体部分是由缠绕工艺制成的玻璃钢组成。其主要成分是由高强度的玻璃纤维和树脂复合而成的兼具结构性和功能性的新型复合材料，玻璃纤维提供FRP的强度和刚性,树脂提供FRP的耐化学性和韧性。玻璃钢集中了玻璃纤维和合成树脂的特性，具有质量轻、强度高、耐化学腐蚀、绝缘隔热、耐瞬时高温烧蚀、强度和形状可设计性强等优点。成型后的玻璃钢结构层强度与普通钢材相当，但其容重仅为钢材的1/4～1/5。由整体缠绕成型工艺生产的玻璃钢排烟筒能够自承重，具备比耐硫酸露点钢更加优异耐酸防腐性能，可以取消保温层,特别适合燃煤电厂脱硫不加GGH的湿烟囱运行条件。玻璃钢排烟筒一般采取现场制作，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。现场制作在封闭的车间或搭有篷布的场地内制作，制作工作要求：环境温度>15 ℃、湿度≦75%。当工作环境温度≤15 ℃时就不可以进行制作和湿糊连接。

大唐呼图壁热电厂2×300 MW工程玻璃钢排烟筒采用部分悬吊分段自立方案。选用的材料为E-CR玻璃纤维+SWANCOR 905-2乙烯基酯阻燃树脂。膨胀节用于增加排烟筒柔性，降低热应力，膨胀节的设置根据计算确定。为保证玻璃钢排烟囱环向的稳定性，烟囱上设置有环向加强肋。

1 工程概况

大唐呼图壁热电厂2×300 MW工程，烟囱工程采用套筒形式，即外壁为钢筋混凝土结构，内部为玻璃钢(FRP)内筒。

因玻璃钢内筒是成品，内径7 m，高6.1 m，为了能使玻璃钢内筒能方便的运进入砼烟烟囱内，设计院在烟囱外筒南侧预留一个高8 m，宽8 m的运输通道。

烟囱砼壁标高206.50 m，共有8层钢平台，重约38.5t，标高分别为205.00 m(止晃、砼板)，180.55 m(承重平台)，159.60 m(止晃)，131.35 m(承重平台)，110.40 m(止晃)，82.15 m(承重平台)，61.20 m(止晃)，39.05 m(承重平台)，在标高25.05 m处设置检修步道。

FRP为单筒，内径7.00 m，厚度为19 mm，出口处厚度为20 mm，重约200 t，顶标高210.00 m，分4段悬挂于承重平台上。FRP为6.1 m标准节，节与节之间采用湿糊连接，段与段之间通过高度400 mm圆形蒙皮伸缩节连接，法兰连接。底部三通部位下方设有钢支座，烟道由圆形(烟囱内部)渐变为方形(烟囱下部入口)。

经过经济、技术比较，该内筒安装采用液压提升装置分段倒装施工工艺。考虑到提升安全，对液压提升装置所在位置的受力杆件进行加强并验算。

玻玻钢内筒工程采用4台250 t液压提升装置提升，液压提升装安装在标高205.00 m平台上，每台液压提升装置最大穿24根钢绞线，本次吊装每台液压装置穿8根，提升时2根钢绞线受力，提升速度5～8 m/h。

2 施工准备

2.1 技术准备

施工方案经过监理公司、总包单位、建设单位批准，施工前对施工图纸、施工方案进行安全、技术交底。

测量仪器应校验合格，并对结构进行准确定位。

2.2 现场准备

(1)确保施工安全用消防水、灭火器准备好并经试验合格。

(2)施工道路通畅，施工场地能满足施工需要。

(3)承重平台、止晃平台及平台梯子施工完毕，验收合格。

2.3 物资准备

所有进场机械、设备、车辆均需经过检修试运转合格。

2.4 劳动力准备

(1)主要劳动力做好进场前的培训和取证工作。

(2)特种作业人员须持证上岗作业。

2.5 主要机具配置

主要机具配置见表1。

表1

3 技术措施及吊装步骤

3.1 提升设备的安装、调试

3.1.1 提升设备的安装

(1)导向锚与安全锚的孔位与液压提升装置上的锚具的孔位相对应，没有扭转、错位的现象，以免提升时钢绞线不平行，受扭。

(2)检查导向锚与安全锚的夹片外锥面与锚板孔间是否有润滑剂，以保证提升施工时锚具的松开与夹紧自如。

(3)液压提升装置与底座间应用螺栓固定，并保证液压提升装置中心孔与预留孔中心对中。液压提升装置上部用导向架固定并安置导向装置。

(4)把控制系统、泵站、阀体箱设计安装在设计位置上，其安装位置应兼顾考虑钢绞线安装时的操作空间，由于操作空间过小，泵站的放置已占用了其所占位置的所有钢连梁平台，所以必须搭建一个通道跨越泵站。

(5)按设计编号在液压提升装置、液压泵之间连接油管，油管连接要一一对应，连接完成后应由主管工程师进行检查核对，如有误应及时纠正。

(6)控制室安放在提升平台处，按设计编号连接电气线路，控制电缆应铺放好，并在空中固定好，避免人员踩踏或硬物损伤。

3.1.2 液压提升装置调试

保证手动、自动过程中操作与设备运行动作一一对应、正确。

(1)启动各台泵站，将控制柜选择手动档，然后通过控制柜的按钮，逐个让液压提升装置运行，进行伸缸与缩缸的动作，检查各液压提升装置的动作是否正确。

(2)在系统手动试机动作正确的前提下，将控制柜选择自动文件，启动系统，检查系统各液压提升装置的动作协调性及同步性，如不满足设计要求，应认真查找原因，排除故障，待系统的动作完全协调后方表明系统调试正常合格。

(3)结合系统的自动试机过程，调节各泵站流量，使各点液压提升装置的运行速度相同。

(4)调节主顶行程检测装置的检测组件，使检测装置的接触及检测正常。

3.1.3 穿钢绞线

(1)把钢绞线运至平台下方(左、右旋分开)。

(2)用液压泵站将所有的连接提升液压提升装置上的夹片打开，并支起安全锚的夹片。

(3)将钢绞线按编号由下往上依次穿过梳线器、安全锚、提升液压提升装置、导向锚，并伸出导向锚2米，然后锚住导向锚具的夹片，并用绳夹压紧钢绞线或用绳夹双双压紧钢绞线，钢绞线按左右旋间隔排布，为便于穿索，可用引线杆导向。

(4)将已穿好的钢绞线反锚在下部吊点上，其外露长度控制为200 mm，限位板螺钉紧固由专人操作并检验后方可使用。提升承重后，再派人对承重锚限位板的螺钉对称紧固。

3.1.4 钢绞线预紧

预紧每根钢绞线，用单根预紧的办法进行。每根预紧完成后把导向锚的夹片上紧，防止钢绞线脱落，直至整束钢绞线预紧完毕；将液压提升装置调整到提升状态，再用主顶对整束钢绞线预紧，取下导向锚上预紧用的夹片，安装好导向锚的限位板。

3.1.5 提升准备工作检查

提升前要再次对提升装置的液压系统、电路系统、夹具系统、控制与显示系统及钢绞线进行全面细致检查，并记录登记于表(液压提升装置及夹具系统安装调试情况检查表和泵站及控制系统运行情况检查表)，检查完成报告总指挥。

3.1.6 手动操作

(1)手动控制所有液压提升装置主顶回到起始位，进入手动提升准备。

(2)检查所有设备，液压提升装置，上下锚，各行程开关，控制开关，压力表，钢绞线、编码器。

3.1.7 液压提升装置提升同步控制及参数设定

参数设定在上位计算机“监视控制”屏进行。

同步误差：同步误差为自动控制时，2～4组顶同步动作时的伸缸位移误差，可以根据实际作业项目要求设定，该值应该大于2 mm。

位移上下限：位移上下限是指自动控制时各顶伸缩到的最大位、最小位，到位后动作自动停止。上下限值应该在传感器的量程内。顶回到机械极限位时为零位，各个传感器数据为0，下限设定为5～10 mm即可，上限则为下限+预定的顶的行程，上限值不该超出传感器的量程。顶伸缸到上限位置后与机械极限位置应该有5～10 mm的距离，各顶的行程应该一致。

3.1.8 施工过程监测

(1)液压提升装置支撑变形观测及节点检查：在液压提升装置支撑位置上设置变形观测点，用水平仪定期进行观测，视需要增加观测频次。

(2)玻璃钢内筒检查

在玻璃钢内筒提升过程中，对吊点附近筒壁会发生变形进行观测。发现异常情况应立即采取临时安全措施，分析原因，确认排除故障后方可继续提升。

(3)液压提升装置运行监测：运行操作人员负责液压提升装置运行的日常监测，主要按《钢索式液压提升装置组装、使用与维护说明书》进行。要求特别重点关注：卡爪滑脱失效的征兆；仔细检查卡爪的工作情况，如发现卡爪与钢绞线的咬合面磨损严重或断裂，必须及时停机更换；检查每个卡爪的三个导向螺钉的牢固性，拧紧后螺钉伸出的高度应一致。

3.1.9 玻璃钢内筒内外操作平台设置

按照玻璃钢内筒筒体标准段高度，吊装组对操作时必须搭设操作平台，筒外面进出通道搭设可移动操作平台，组对完成后移开，玻璃钢内筒筒节就位时操作平台同步就位，其余位置搭设固定平台。筒内侧搭临时拆装方便的操作平台，平台设置在小车上，筒节就位时安装操作平台，组对完备后拆除，将小车拉出，进行下一节筒体的安装。操作平台用型钢制作，保证强度、刚度、稳定性。

3.2 吊装流程

(1)采用倒装提升工艺，以液压提升装置为FRP内筒提升工具，液压提升装置设置在205 m平台，施工前对该层钢梁进行加固。

(2)每段段首第一个加劲环位置设置一个吊点(A、C、D、E)。另在第一段原承重环上方第一个加劲环位置增设一个吊点(B)，用作更换吊点。

(3)第一段段首位置处设置止晃环，防止提升过程中内筒中心偏上而倾倒。

(4)自制抱圈围箍承重环，抱圈上设置吊耳穿钢绞线，每段每吊点由2根钢绞线承载，4段同步提升，从下往上依次分段就位。

(5)三通部位随检修步道平台提升，安装就位检修步道平台后以检修步道平台为作业面进行三通部位对口、糊制、连接、安装。

3.3 制作承重环和箱型抱箍

根据材料性能及吊装要求，为保证安全、快捷实现FRP内筒安装，需要额外制作承重环和箱型抱箍，从而可以实现液压提升安装。

3.3.1 承重环

(1)共设置5个。

(2)每段段首第一个加劲环位置设置一个，第一段原承重环位置上方第一道加劲环位置设置一个。

(3)规格由FRP内筒生产厂家确定。原则：第一要满足提升需要；第二厚度不得大于原加劲环厚度。

3.3.2 抱箍

(1)采用[12槽钢(12 kg/m)对扣制作，卷制与FRP内筒是同弧度。分4节形成圆形，节与节之间通过螺栓连接实现预紧。

(2)抱箍上表面与承重环接触，加橡胶垫以实现对承重环的保护。

(3)抱箍下表面焊接20 mm厚水平钢板，用作提升吊点的水平承压板(水平钢板焊接限位挡板)。

(4)抱箍侧表面焊接竖向劲板，用以压钢绞线的底锚盘。

3.4 玻璃钢制作

玻璃钢内筒设计为内径7 m，高度为6.1 m，属于超高超宽件，无法运输。因此，玻璃钢内筒在现场制作，由大型微机控制卧式缠绕机带专用模具来完成产品的的缠绕、喷射等制作工艺制作出来，并制作加强圈、法兰、起吊装置、承重装置等。

3.5 玻璃钢运输

组合前要将经验收合格的玻璃钢内筒从制作场地运输至安装场地。为了减小玻璃钢内筒变形，装、卸车时采用两点对称吊装方式吊运至运输车上。运输车上装上临时制作的专用托架，并安放软垫以实现FRP内筒与运输车软接触，防止损坏玻璃钢内筒。装车要平稳，并将筒体与车辆用手拉葫芦固定牢固。运输车缓慢平稳前进，并有人在前面引路。

3.6 玻璃钢内筒拖运到提升位置

用25 t汽车吊直接将筒体放在自制输送轨道小车(小车高度500 mm)上，再将轨道小车和筒体推到中心吊装位置。

3.7 FRP内筒吊装、湿糊

3.7.1 第一段第一节FRP内筒与第二节FRP内筒组合

(1)第一段段首加筋环位置处设置第一吊点(A吊点)，每个吊点穿2根Φ15.24钢绞线。

(2)开动液压提升装置将内筒提升6.25 m，调整水平度与垂直度在设计要求范围内。

(3)将第一段第二节用汽车吊吊到小车上，推到第一段第一节下面，通过调整小车下面的螺旋千斤顶将第一段第二节与第一节对口，在错口量超标部分上部、下部钻Φ18孔，用厚度16 mm宽度80 mm，长度200 mm钢板通过紧螺栓的方法校正，调整所有的对口的错口数值小于5 mm。

3.7.2 玻璃钢管接口手糊

(1)粘接区域打磨

对粘接范围内烟囱内、外壁接口部分进行打磨处理，打磨宽度：粘接范围内，比粘接宽度单边至少宽50 mm；打磨深度应达到结枃层(以去除内衬层和外表层为宜)，但不应破坏结枃层的玻璃纤维，粘接宽度以外区域，应打磨成斜坡，使其平滑过度。

(2)树脂混合试验，凝胶时间测定

树脂在使用前应按以下方法准备好。准备好适量的树脂，倒入一个塑料盆中，加入适量的处进济，充分混合树脂和处进济，树脂和处进济充分混合后，测定凝胶时间，如果未得到理想的凝胶时间，则再加入促进济或抑制济，混合后重测凝胶时间，达到了理想的凝胶时间后，加入适量的固化济，并完全搅拌，得到均匀的产品。

(3)玻璃钢内筒接口的湿糊

①校正卡子之间部分接口的湿糊

将粘接部位进行打磨处理后，清除灰尘等杂物，用腻子将烟囱间缝隙填实，对于过大缝隙，可用腻子加FRP切片填实，腻子固化后，将多余部分去除，按铺层设计同时进行内外接口的糊制，根据试样数据，计算凝胶时间，环境温度等进行树脂配兑，进行充分搅拌。将事先裁剪好的玻璃纤维(短切毡、玻璃布放在粘接附近的平台面上，用羊毛棍依次浸树脂，并用压棍充分赶压，去除气泡，控制树脂含量，各层纤维在圆周应依次错开10 mm，一次制作一个铺层单元(即粘接应分几次成型)，将本铺层单元从台面上取下，立即铺到粘接部分，并再次用压辊赶压。用同样方法依次进行铺层，一个铺层单元制作完毕，完全固化后将表面进行打磨，再进行下一个单元的制作。粘接厚度为7 mm，糊完后固化。当湿糊部分硬度达到50时，拆除校正用卡子。

②校正卡子位置部分接口的湿糊：

将校正用卡子位置部分打磨，同(3)中①同样的工序湿糊，糊完后固化。

③玻璃钢内筒内部、外部第二层湿糊

当已经湿糊完后的玻璃钢校正用卡子部分硬度达到50时，玻璃钢内筒内部、外部第二层湿糊，方法同(3)中①，糊完后固化，当硬度达到50时，外部刷树脂胶衣，内部刷原树脂，固化。

(4)在第一段第一节与第一段第二节组合完后，硬度达到50时，第一段第一节与第一段的组合体起吊、找正、打磨，混糊、固化

(5)将FRP内筒组合高度达到30.5 m，重量约30 t时，将A吊点钢绞线移至B吊点(因玻璃钢内筒高出烟囱顶5 m，而起吊用的液压提升装置安装在标高205.00 m止晃平台上，无法提升到设计标高)，四个吊点仍采用原有2根Φ15.24钢绞线。组合高度为54.8 m。第一段最下边那节的下管口为法兰，将膨胀节临时固定在第一段的下面的法兰上，第一段提升时将和膨胀节一同提升。

(6)直接将第一段提升到180.55 m，找正，固定在承重平台上，在205.00 m平台临时安装止晃装置。

(7)用相同的方法组合第二段，将第二段提升到131.35 m，找正，固定在承重平台上，在159.60 m平台临时安装止晃装置。在组合二段装有固定装置那一段时需要实际校核及调整第二段顶法装兰位置与固第二段承重点的距离，以保证第一段和第二段之间两个法兰之间的间隙为400 mm。

(8)用相同的方法组合第三段，将第三段提升到82.15 m，找正，固定在承重平台上，在110.40 m平台临时安装止晃装置。在组合三段装有固定装置那二段时需要实际校核及调整第三段顶法装兰位置与固第二段承重点的距离，以保证第二段和第三段之间两个法兰之间的间隙为400 mm。

(9)用相同的方法组合第四段，将第四段提升到39.05 m，找正，固定在承重平台上，在61.20 m平台临时安装止晃装置。在组合四段装有固定装置那段时，需要实际校核及调整第四段顶法装兰位置与固第三段承重点的距离，以保证第三段和第四段之间两个法兰之间的间隙为400 mm。

(10)分别安装第一段、第二段、第三段、第四段的止晃装置。

(11)分别安装第一段与第二段之间、第二段与第三段之间、第三段与第四段之间的膨胀节。

(12)三通部位及检修步道安装：

①在烟囱内部地面上拼装检修步道平台。

②将三通部位散件放置于检修步道平台上。

③利用液压提升系统，将三通部位散件和检修步道平台提升至检修步道平台标高位置并进行安装。

④检修步道平台安装就位后，以检修步道平台为作业面进行三通部位安装。

4 相关计算

玻璃钢内筒出厂时每节长度为6 100 mm，节与节组合为段，共分四段，总重200 t，最重的段重约56 t(包括抱圈围箍承重环等)，用四台250t液压提升装置起升，单根φ15.24 mm钢绞线破断拉力取250 kN，一台液压提升装置穿8根钢绞线，每段用2根受力进行计算，安全系数为：

K=2×4×250/(56×9.85)=3.63>3

每台液压提升装置用2根钢绞线吊装一段最重56 t的玻璃钢内筒，满足吊装要求。

注：标高为205.00 m承重平台设计时已考滤玻璃钢内筒提升时液压提升装置的重量和玻璃钢内筒的重量。

5 玻璃钢内筒吊装注意事项

(1)第一段提升过程中需要换吊点，此时须将玻璃钢内筒落地，并采取止晃措施。

(2)第一段换吊点后重心偏上，须在筒首部位采取止晃措施。

(3)玻璃钢内筒施工经历冬期将会停工数月，此时应根据第一段玻璃钢内筒安装情况采取保护措施，若第一段在停工前组对湿糊完毕，此时须将第一段提升到位进行安装；若第一段在停工前尚未组对湿糊完毕，此时将玻璃钢内筒落地、液压提升装置负荷锁紧，并采取止晃措施，并由现场技术人员定期检查。

(4)抱箍的拆除：抱箍的拆除皆在平台位置，由悬吊于上一层平台的钢丝绳和手拉葫芦进行分节拆除。

(5)玻璃钢内筒制作、运输、对口湿糊、提升、安装过程，在其周围严禁动火。

(6)在烟囱大门外右侧临时安装消防水管道，配备二个消防栓和配套的消防水管道。

(7)玻璃钢内筒运输和装卸车过程中要尽量减小筒节变形，采用四点对称吊装方式吊运至运输车上。运输车设水平板并安放软物质以实现FRP内筒与运输车软接触，以便对其进行保护。筒体标准段装车应平稳，且将筒体与车辆用倒链固定牢固，防止倾翻。运输时，运输车应缓慢平稳前进，

(8)在玻璃钢内筒提升过程中在通过承重平台和止晃平台时设专人监护，以防止玻璃钢内筒和平台相碰。

6 效益分析

工程FRP排烟内筒的工程造价比原来设计的钛合金复合板内衬排烟筒便宜25%～30%。以当前湿烟囱常用的防腐方案来和FRP烟囱作个比较，本工程与自立式耐酸钢内筒加国产玻化陶瓷砖烟囱价钱相当。如果钢内筒筒壁采用耐硫酸露点钢加进口玻化陶瓷砖，其造价比本工程FRP排烟筒烟囱要高的多。

工程为套筒式，烟囱高度210 m，排烟筒出口直径7.0 m。由于外筒和基础均为钢筋混凝土结构，造价接近。当内筒为整体玻璃钢排烟筒时自重轻，地基处理为桩基时，FRP排烟筒的技术经济指标会更好一些。

[1] 《电力建设施工技术规范》第5部分(汽轮机组篇)管道及系统DL 5190.5-2012.

[2] 《电力建设安全工作规程》(火力发电厂部分)DL/5009.1-2002.

[3] 《大唐呼图壁热电厂为2×300 MW多管式烟囱内筒图》.

[4] 《大唐呼图壁热电厂为2×300 MW 210/7.0米烟囱内筒施工图》.

[5] 《烟囱工程施工及验收规范》(GBJ50078-2008).

[6] 《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB50212-91.

[7] 《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001.

[8] 《电力建设安全健康与环境管理工作规定》国电电源[2002]49号.

[9] 250t液压提升装置使用说明书