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3烟囱的设计标准
3.1国际工业烟囱协会(CICIND)的设计标准
按照国际工业烟囱协会(CICIND)的设计标准要求,燃煤电厂脱硫烟囱虽然在脱硫过程中已除去了大部分的氧化硫,但在脱硫后,烟气湿度通常较大,温度很低,且烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加。因而,处于脱硫系统下游的烟囱,其烟气通常被视为“高”化学腐蚀等级,即强腐蚀性烟气等级,因此烟囱应按强腐蚀性烟气来设计。
3.2国内烟囱设计标准
《烟囱设计规范》GB50051-2002第10.2.2条和电力行业标准《火力发电厂土建结构设计技术规定》DL5022-93第7.4.4条的规定:当排放强腐蚀性烟气时,宜采用多管式或套筒式烟囱结构型式,其排烟内筒应采用耐酸材料构成;当排放中等腐蚀性烟气时,既可采用多管式或套筒式烟囱,也可采用改进型钢筋混凝土单筒烟囱;当排放弱腐蚀性烟气时,可采用改进型钢筋混凝土单筒烟囱。
《工业建筑防腐蚀设计规范》6.3.1条规定:排放的气体中含有酸性冷凝液时,宜采用套筒式排气筒或塔架式排气筒。并给出了以下比较成熟的判定标准:排放气体中含有酸性冷凝液(即温度低、湿度大的条件下),冷凝液会顺内衬或内筒向下流淌,并可能通过块体砌体内衬的灰缝渗入外筒内表面时,推荐采用套筒式或塔架式。
2005年9月,中国电力工程顾问集团公司已就脱硫烟囱设计问题在上海主持召开了“火力发电厂烟囱设计技术交流会”。会议纪要指出:湿法脱硫烟囱的烟气可按强腐蚀性等级考虑;烟囱结构选型宜综合考虑烟囱的安全耐久性、运行维护条件和施工等方面因素,采用钢筋混凝土外筒和排烟筒脱开布置的套筒式或多管式烟囱。
4烟囱的结构选型
电厂烟囱安全运行的必要条件是承重的钢筋混凝土外筒不被烟气腐蚀,排烟内筒在电厂运行期间尽可能的抵抗烟气腐蚀,确保烟囱的安全性。根据以上国内及国际烟囱设计标准,对设湿法脱硫装置的烟囱,排放强腐蚀烟气,应采用套筒式烟囱。套筒式烟囱分为单管式套筒烟囱和单管式套筒烟囱。其中,单管式烟囱更为安全可靠,满足规范要求,布置合理,并方便检修。
单管式套筒烟囱是由钢筋混凝土承重外筒和内部排烟筒组成的烟囱结构形式。该类型烟囱将承重外筒与内部排烟筒分开,可避免烟气对承重的钢筋混凝土外筒产生腐蚀。
根据排烟筒的材料,单管式套筒烟囱分为砌体排烟筒结构、整体浇筑料排烟筒和钢管排烟筒结构,本文仅对钢管排烟筒结构中自立式和悬挂式烟囱进行分析比较。
5钢排烟筒结构
该类型烟囱排烟筒是钢结构内筒,结构形式可以是悬挂式或自立式。
5.1悬挂式钢排烟筒烟囱
整体悬挂式钢排烟筒烟囱的排烟筒直接悬挂于烟囱筒身的承重平台,而分段悬挂式钢排烟筒烟囱则分成几段分别悬挂在各承重平台,各段之间设置膨胀节连接。
由于悬挂式结构筒体以受拉为主,充分发挥钢板受拉性能好的优点,避免了钢板的局部压屈,节省排烟筒钢材用量;但由于排烟筒内的强腐蚀介质,使得各段之间膨胀节设计非常复杂。钢筒主要由平台承重,增加了平台用钢量。
5.2分段悬挂式钢排烟筒烟囱
分段悬挂式钢排烟筒烟囱膨胀节在形式上分为内插式和伸缩式两种,内插式采用双层防腐封闭体系,内防腐密闭材料采用可伸缩防腐金属板封闭,外防腐材料采用有机弹性体封闭,但有机弹性体有老化问题,须定期检查维修。伸缩式的密闭效果要比内插式的好,但它也有其自身弱点。伸缩式根据材料种类,它可分为金属伸缩节和非金属伸缩节。由于烟气为强腐蚀性,金属伸缩节必须采用合金钢材,价格昂贵;非金属伸缩节材料又存在老化问题,一般5~6年就要更换,增加后期运行检修维护成本。
5.3自立式钢排烟筒烟囱
自立式的内筒直接座落在烟囱基础底板上,排烟筒可以不必设置支撑排烟筒的承重平台。但是为了避免水平荷载作用使高柔排烟筒产生较大横向变位,应沿烟囱竖向间隔一定距离设置排烟筒横向限位钢平台。
结论
钢排烟筒方案可适用于不设GGH烟气温度较低、烟气在烟囱高度方向不能保证全程负压运行的工况,安全耐久性好。从对烟气的抗渗防腐考虑,自立式钢内筒封闭性好,整体性强,自重轻和无连接接头;悬挂式钢内筒节点设计较复杂,对节点施工要求高,但工程费用低于自立式钢内筒。
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