摘要：为充分说明单筒式钢筋混凝土烟囱仍适用于火电厂湿法脱硫取消GGH后的环境工况。本文通过电力行业国际烟囱设计标准[1]对标研究，讨论分析了近年来单筒烟囱运行中出现渗漏的原因，给出了合理的建议。
关键词：单筒式烟囱；保温隔热层；牛腿节点；排水
引言
我国近50多年的火力发电厂建设发展过程中，单筒式钢筋混凝土烟囱一直被广泛应用。其运行条件先后经历了最初的高温干烟气到上世纪70年代期间水沫除尘并低级脱硫条件下的潮湿烟气（冬季北方为湿烟气条件），再到80年代中后期电除尘采用后的高温干烟气，以及本世纪初湿法脱硫技术采用后的低温（50℃）湿烟气条件。单筒式钢筋混凝土烟囱的应用范围仍十分广泛。
本文将从目前常见的烟囱选型和主要工程问题入手，并加以针对性地解决，通过工程实例说明经济可靠简洁的单筒烟囱仍是完全可行的。
1 目前烟囱选型实施主要问题讨论
烟囱选型，一直以来都是业界讨论的焦点，尤其是在实行湿法脱硫工艺以后。传统单筒式钢筋混凝土烟囱的渗漏时有发生，该形式烟囱的继续设计使用产生了质疑；对此，笔者经相关调查分析，得出如下观点：
1、笔者认为，同样的腐蚀环境针对不同的腐蚀对象，其腐蚀程度大有不同。就目前的湿烟气环境而言，据《腐蚀与防护》（第一卷-第4节-非金属的腐蚀）中描述可知：混凝土材料施工质量到位，其防腐效果完全到达甚至超过钢材等金属类材料数倍的效果。
2、目前烟囱选型偏重于型式，主流为套筒式烟囱。湿法脱硫后的湿烟气排放多采用套筒式或多管式烟囱，且套筒式或多管式烟囱防腐材料多采用钛-钢复合板（现场焊接）或玻璃钢（现场缠绕）实施。但钛-钢复合板钢内筒的焊缝质量以及膨胀节的连接为控制难点，而玻璃钢内筒的施工安装安全（防火性）以及分段连接方式为控制难点。均有大量钢梯、钢平台的焊接工作量，且均发生过渗漏或引发安全事故的案例。
3、《烟囱设计规范》（GB 50051-2013）颁布前一些具有防腐措施的单筒式钢筋混凝土烟囱出现渗漏问题，原因归结如下：1）设计方没有认识到防渗防漏的重要性，细部构造没有针对性的解决。2）施工质量不到位。多方观点认为，烟囱的防腐层未按设计要求施工，防腐层形同虚设，未达到设计意图是腐蚀、渗漏主要原因。3）业主方压缩建设工期，施工监管缺乏全过程质量控制。
针对上述环节，首先应做到设计方案可行，措施到位，其次施工实施到位、监督管控到位。针对湿烟气环境下，单筒烟囱原有保温隔热层、积灰平台以及牛腿等的设计构造做法薄弱是引起渗漏的原因之一。以下针对性地逐一解决。
2 技术改进讨论
一、隔热层
现阶段在单筒式钢筋混凝土烟囱中保温隔热材料广为采用发泡聚氨酯，而在实际发泡施工操作过程中，很难控制先后发泡衔接和密实性；对于岩棉、矿渣棉、膨胀珍珠岩、水泥珍珠岩制品等或为松散体或为预制板材类保温隔热材料，亦难以形成整体密实的保温隔热层。加之现阶段脱硫后的低温烟气湿环境，使得现阶段保温隔热材料的导热系数均有所降低，故此，对于湿法脱硫后单筒式钢筋混凝土烟囱，传统隔热层的功效降低，经计算分析，其存在意义不大如前。不仅如此，以往隔热层的存在还有着种种不利的隐患。经分析，取消保温隔热层后，采用一层内衬兼而有之其保温隔热功能，在解决上述隐患的同时，加快了施工进度，利于质量监控，也降低了工程造价，产生经济效益。
二、牛腿
牛腿节点，作为单筒式钢筋混凝土烟囱的关键部位（沿烟囱高度约10～15m设置一圈），承担着烟囱竖向膨胀及支承烟囱内壁砌筑内衬的功能。其构造一般由钢筋混凝土悬臂承重结构、保温隔热层、内衬以及滴水挑板四部分组成。且沿筒壁环向设置多道环壁楔形缝（沿悬臂全高设置垂直楔形缝，缝宽20～25mm；缝间距1000mm左右《烟囱设计规范》（GB 50051-2013）[2]《烟囱工程手册》[3]）。
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随着湿法脱硫工艺的采用，牛腿节点逐渐成为烟囱外壁渗漏的多发部位，据此，对常规牛腿节点构造进行如下优化设计：
1、取消保温隔热层，取消滴水挑板以及环壁楔形缝。使得牛腿做法大大简化，易保证砌筑质量。
2、筒壁内侧设防腐隔离层，将内衬与筒壁有机隔开，且内衬在牛腿处转弯砌筑，使得内衬分段承担竖向温度引起的变形。
3、增加聚四氟乙烯抗渗隔离层及竖向玻璃丝布树脂复合层，将牛腿完全包裹封严。
三、排水组织
火电厂湿法脱硫工艺的采用，使得吸收塔多以净烟气至烟道高位布置。传统单筒烟囱的积灰平台如在高位设置则失去其存在意义，反而对烟囱的整体防腐抗渗构成较大隐患，积灰平台与筒壁接缝处是薄弱环节。绝大多数烟囱内部渗漏皆由此发生，即使在平台上设置了排水系统，也常常漏而不止，使得烟道以下内壁受到烟气凝结液的侵蚀。为此，一些工程取消了积灰平台，凝结液直排至烟囱零米。最初多数做法为中间设积水池，再通过池壁埋管引出筒身外。随着一些工程的反馈得知，此做法效果不佳。由于烟囱零米的冷凝水量大大增加，每小时约有数吨需要引排，以往单筒烟囱零米排水组织由钢筋混凝土酸液收集池、环形排水坡道、清灰通道以及排水管道四部分组成。因此，该构造已不适应现今的大水量引排需求。
经分析，应采取如下措施：
1、取消零米中心酸液收集池，设置环向排水沟道，并在沟道上边沿一侧加设环向溢流堰；实现灰液一次分离。
2、从筒壁流下的酸液溢流汇入环向排水沟道后，经溢流坎沉淀溢流，液体直接引排至筒外，实现灰液二次分离。简图如下：
3 工程实例
经我公司设计人员多年深入研究及数项工程实例佐证，现将工程经验总结应用于山西某燃煤机组工程。采用湿法脱硫工艺，无GGH（烟气加热系统），无旁路烟道。
该烟囱经过建设期建设方、设计方、监理方以及施工方的通力合作、紧密配合，达到了预期效果。在运行两年多的过程中，目前已经历了两个冬季的考验，目前未见渗漏现象，得到了业主的好评。究其原因总结如下：
1、业主方合理计划进度，不以烟囱施工进度为关键节点，给予了10个月的工期。工期充分，便于开展层层质检，避免了因赶工而造成的质量缺陷。
2、设计方重点对混凝土筒身的质量控制要点实为防渗防漏，密实筒身混凝土，另对防腐层及内衬砌筑勾缝等做法给出了具体要求。
3、监理方实时监控，严格质检，对整体施工和防腐过程进行了分阶段验收。这也是本工程区别于以往任何工程之处。
4、施工方对外筒施工遗留万余螺栓钢片逐一打磨，确保外筒壁完整，对拉螺栓孔封堵严实，而后对混凝土内壁刮腻子找平；涂刷二布五涂OM防腐隔离层，竖向上压下铺设，横竖接缝错开，铺贴平整、严实无气泡；对内衬砌块除内衬内表面外，其余五面均饱满涂抹耐酸胶泥（钾水玻璃配制）并严密勾缝。
5、对进厂内衬及防腐材料进行严格招标，现场质检把控，由施工方承揽订货施工；施工期间，施工方由有资质的专业防腐技术人员全过程指导施工，并签订质保合同及相关协议，承诺保修年限不少于2年。
结论
通过研究分析近年来火电厂烟囱设计选型及实施现状，并剖析目前烟囱施工难易、运行维护等利弊得失，研讨湿烟气对钢内筒与混凝土筒身的腐蚀性比较，结合国内外规范以及实际工程实例，提出了适于现阶段湿法脱硫的单筒式烟囱整体设计思路及施工工艺、建设工期、监督质量等要点。
参考文献：
[1] 中国电力规划设计协会.组编.中国电力设计标准与国际标准和国外标准比较研究.2015
[2] 国家标准，烟囱设计规范 GB 50051-2013[S].北京：中国计划出版社，2013.
[3] 中冶东方工程技术有限公司.牛春良 主编.烟囱设计手册[M].北京：中国计划出版社，2014.
作者简介：
阎宇晶（1986~），女，工学硕士，工程师，长期从事电厂设计工作。电话：0351-8232181
论文作者:阎宇晶,柴俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/30
标签：烟囱论文; 烟气论文; 湿法论文; 内衬论文; 钢筋混凝土论文; 工程论文; 施工方论文; 《电力设备》2017年第25期论文;