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摘要：通过对某发电厂烟囱腐蚀性缺陷的检测鉴定及结构承载能力的验算，根据腐蚀后的结构安全性鉴定分析结论，对遭受损伤的某发电厂烟囱进行了加固修复，取得了良好的效果；为同类发电厂烟囱腐蚀后的结构安全检测鉴定及加固修复提供了参考。
关键词：发电厂；烟囱；检测鉴定；加固修复
1 工程概况
某电厂烟囱，始建于2003年，分为内外筒，高度为105m、240m。底部0～110m外筒壁坡度8.1%，内部设置有内筒，内筒外壁坡度0.981%，外筒110m～240m坡度0.33%。外筒下、上部直径分别为31.172m、10.940m；内筒下、上部直径分别为13.000m、10.940m。烟囱中部105m、170m和顶部234m标高处设置有信号平台。
1.1目的调查结果
原设计未考虑烟气脱硫，2003年建设完成投入运行，2007年进行脱硫改造，脱硫投入运行后，烟囱渗漏严重，2008年进行了外筒壁的封堵清理。但由于渗漏部位为对拉螺栓孔部位，而对拉螺栓孔数量较多，仍存在多处渗漏部位。因此对烟囱腐蚀情况进行全面检测鉴定，为防腐施工、提供科学依据。
1.2初步调查结果
烟囱运行条件：1）2台600MW机组共用，两侧钢烟道，设有隔烟墙；2）锅炉容量2x2008t/h；采用静电除尘，除尘器型号2F480-5；3）原设计烟气温度130℃，脱硫改造后不设GGH，正常情况下约40～50℃。本工程原基础及上部烟筒结构图纸基本齐全，但地勘报告缺失。
2 结构检查与检测
2.1现场检查结果
1）地基基础：未发现由于地基不均匀沉降造成的上部结构明显倾斜、变形、裂缝等缺陷，建筑地基和基础无静载缺陷，地基基础基本完好。对地基土取样分析，地基土PH值为6.9，酸碱度基本为中性，对混凝土基本无影响。
2）烟囱筒壁：①外筒壁0～110m范围内，现状基本完好；外筒壁110～240m范围内，存在多处渗漏现象。渗漏部位为筒壁模板对拉螺栓孔位，现场对其钻开检查，发现封堵不密实，部分仅为表皮封闭，本身构成渗漏通道。筒壁局部存在较细微的锈胀裂缝。②内筒壁0～105m内南侧多处挂有渗漏的腐蚀结晶产物，但筒壁外表面比较干燥；北侧除腐蚀结晶产物，还有水流，筒壁常年潮湿，地面积水严重。③积灰平台底部严重漏水，且多发生在集灰平台与筒壁边缘连接部位，局部钢筋已经锈胀剥落。
3）防腐系统：每隔20m钻取全壁厚芯样进行抽样检查，防腐系统无法满足脱硫后烟气腐蚀性要求。内衬及筒壁结构基本完好。
4）附属系统：信号平台局部塌陷，部分信号灯工作不正常；爬梯围栏局部脱开、爬梯与混凝土壁连接牢靠；积灰平台渗漏；围栏连接处局部脱开；筒壁模板对拉螺栓处渗漏；105m、170m平台均存在塌陷现象，尤以170m较严重。
2.2现场检测结果
取样覆盖烟囱结构全高度、全壁厚、全圆周，力求完整正确地反映烟囱的现状。
1）碳化深度：外筒壁和内筒壁外侧碳化深度较小，未达到混凝土保护层厚度；而内筒壁内侧碳化深度较大，超过混凝土保护层厚度，内侧钢筋锈蚀可能性增加，耐久性不乐观。
2）混凝土强度：回弹-取芯综合检测结果表明，烟囱筒壁混凝土强度均满足原设计要求，可以按原设计强度进行结构计算。
3）钢筋：①钢筋间距与原设计基本相符，局部摆放不均；外筒115m～175m内钢筋间距与原设计有一定偏差，需按实际检测结果进行承载力复核；②钢筋保护层厚度以正公差为主，大于验收规范要求，需考虑截面有效高度的减少。
4）钢筋锈蚀：采用电位梯度法检测，筒壁外侧钢筋锈蚀可能性较小，基本无锈蚀。
5）构件尺寸：除局部差异外，筒壁、保温层、内衬尺寸与原设计基本相符。
6）内衬强度：单块砌块强度满足原设计10MPa的强度要求，由胶泥粘合而成的圆柱芯样抗压强度无法达到10MPa，但仍可满足粘贴玻璃砖内衬的要求。
7）腐蚀现状：外筒壁110m～240m范围内内衬内表面基本完好，腐蚀较轻微，局部存在砌筑胶泥脱落，灰缝不饱满；内筒25.8m～105m范围内内衬内表面饱水，潮湿严重，有积垢挂硫现象，有一定腐蚀，局部存在砌筑胶泥脱落，灰缝不饱满，筒壁结构现状基本完好，局部腐蚀，但内侧碳化深度较大，个别芯样表面还有熏黑痕迹，判断为未脱硫前高温烟气烘烤所致。
8）腐蚀深度：外筒壁110m～240m范围内内衬腐蚀深度在1mm以内，腐蚀速率0.5mm/a（仅按脱硫后时间考虑），筒壁结构局部腐蚀深度在0.5mm以内；内筒25.8m～105m范围内内衬腐蚀深度在2mm以内，腐蚀速率1mm/a，筒壁结构碳化较深，局部腐蚀深度在1.5mm以内。
9）烟气检测：烟囱外筒壁、保温层、内衬等实测温度在39℃～47℃之间，低于结露温度，相对湿度很大，处于低温全结露状态，且明显向保温层和筒壁渗透，需进行防腐处理。
10）氯离子含量：氯离子含量远小于规范规定的限值要求0.2%（二类b环境）。最大推算含量0.100kg/m3也远小于0.6kg/m3的腐蚀下界条件。对钢筋的腐蚀基本无影响。
11）腐蚀产物含量分析：烟囱内衬、保温层、筒壁的SO4-2离子含量较低，内衬和保温层的酸不溶和水不溶物含量较高，总体腐蚀程度较轻微，但内衬较严重，筒壁较轻微。
15）筒身倾斜检测：使用角度前方交汇法对筒壁倾斜进行检测，检测结果表明筒身倾斜评级为a，不影响正常安全使用。
16）红外热像分析：环梁与筒壁有一定的温度差，筒身个别部位有局部温差。说明局部隔热效果不好，存在内衬局部破损脱落现象。但内衬和保温层整体上基本完好，无大面积脱落。
14）周围环境：周围环境属正常环境类别，对混凝土烟囱结构无明显不良影响。
3 结构承载能力分析
3.1计算说明
1）结构计算说明：根据烟囱的防腐蚀改造要求，以烟囱内壁增加荷载30kg/m2为设计依据，对现有结构承载能力进行验算。根据破损极限状态对结构构件进行验算分析，方法要点如下：截面混凝土抗压强度按检测评定结果取值；钢筋布置结合现场检测综合推定；沿用现行混凝土设计规范中的基本假定；结构构件截面按实际有效截面考虑；结构验算分析综合考虑了结构工艺改变荷载变化等因素。采用SAP2000结构计算软件进行承载能力验算。
2）荷载取值：a风荷载：基本风压0.49kN/m2，地面粗糙度B；b地震作用：抗震设防烈度；7度，设计基本地震加速度值；0.10g，设计地震分组为第一组，建筑场地类别II类。c温度作用：入口烟气温度：130℃，夏季极端最高气温38.4℃，冬季极端最低气温：-36.3 ℃。
3.2计算结果
结果表明，烟囱经过工艺改造，考虑混凝土破损及实际钢筋配置，地基基础满足承载力和变形要求，在正常工况下内外筒筒体结构承载能力均能满足要求。在事故工况下，外筒110m-175m标高外侧环向配筋不满足温度荷载要求。
4 可靠性鉴定结论
依据《工业建筑可靠性鉴定标准》（GB 50144-2008），根据对该烟囱的检查、检测、取样及计算分析的基础上，进行相应评级结果如下：
4.1耐久性结论
按照混凝土表面出现可接受的最大外观损伤作为耐久性极限状态，该烟囱剩余耐久性年限可满足下一个目标使用期要求。但积灰平台底部渗漏严重，对拉螺栓孔长期流淌酸液，脱硫后烟气的腐蚀性等都会影响耐久性。
4.2可靠性鉴定结论
烟囱的可靠性鉴定综合评级结果为四级其中，结构系统评定中筒壁及支承结构为D级，主要表现在：其中外筒壁110m～175m范围内环向钢筋实际配置不满足事故工况下的温度荷载要求；脱硫改造后，烟气的特点导致原有内衬等防护系统不能满足防护要求。
4.3烟囱现状防腐综合评定
在现状条件下，该烟囱的综合评定等级为C级，即影响烟囱的正常安全运行，局部需立即进行加固处理，防腐系统须更新。
5 加固修复设计
烟囱结构可靠性不满足规范要求，为保证烟囱结构的安全正常使用，必须对局部缺陷进行修复和加固处理，建议采取如下处理措施：
5.1外筒110m～175m
此范围的内筒环向钢筋配置不满足事故工况要求，需进行加固处理，综合考虑采用环向粘贴碳纤维方法进行加固处理；如图2所示。
5.2其他区域加固修复
1）对拉螺栓渗漏部位进行封堵。考虑到长期的酸液腐蚀作用，封堵前需对孔洞周围30mm范围内进行彻底清理；
2）塌陷的信号平台进行局部校正恢复或局部更换；爬梯围栏增设连接部件，使其连成整体；
3）对积灰平台底部进行清理，将渗漏部位表面疏松混凝土彻底凿除，钢筋除锈，采用防腐砂浆或防腐混凝土进行修补；裂缝部位压力灌浆进行封闭，最后整体涂刷混凝土保护液及防腐涂料；此外，平台顶部增设防水层和防腐层；
4）内筒内侧碳化深度较大，影响结构的耐久性年限，需将来对内衬进行整体更换时，涂刷耐久性涂料和防腐涂料，进行混凝土耐久性处理。
5.3烟囱防腐处理
1）由于经历了脱硫前后两种工况，烟囱内壁尤其内筒积灰和酸液混杂，积水积垢现象严重，需对烟囱内壁采用压力水进行彻底清理。
3）针对局部内衬脱落、砌块松动现象，需先将脱落部位封堵，松动砌块重新砌筑，填塞密实，再进行防腐施工。
4）积灰平台渗漏严重，渗漏部位钢筋锈蚀，针对烟气结露后的积液无法排出，需设置导流槽和导流管，进行有序排放，防止积液进一步破坏筒壁内部承载结构和积灰平台结构。
5.4烟囱耐久性现状修复方案
对积灰平台底部进行清理，凿除渗漏部位表面疏松混凝土，钢筋除锈，采用防腐砂浆或混凝土进行修补；裂缝部位用压力灌浆封闭，整体涂刷混凝土保护液及防腐涂料；对拉螺栓渗漏部位进行封堵，封堵范围需扩至孔洞周围30mm范围内；内筒内侧碳化深度较深，建议在衬砌更换或有条件时涂刷耐久性涂料。
6结语
该发电厂烟囱经过上述加固修复处理后进行了检测，结果表明，各项指标均满足设计要求，达到了预期效果，受到业主的一致好评，表明整个过程合理、准确，为今后相应项目提供参考。
参考文献
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[5]GB50367—2006 混凝土结构加固设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2006.
论文作者:周宏
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/22
标签：烟囱论文; 内衬论文; 结构论文; 局部论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 耐久性论文; 《基层建设》2017年6期论文;