（浙江天地环保科技有限公司 浙江 311121）
摘要：通过有限元软件对水平长跨度、大口径圆形玻璃钢烟道进行优化设计，从技术经济性的角度出发，对比分析了玻璃钢烟道与普通碳钢烟道的投资成本。通过在超低排放工程中的实施，实现玻璃钢烟道设备整体结构安全、烟道免维护和降低工程造价的目的，以期在今后工程中更好地推广和应用。
关键词：超低排放；玻璃钢烟道；工程化应用
1简介
某600MW机组脱硫系统超低排放改造工程中，规划采用串联吸收塔布置。改造前脱硫净烟道采用碳钢涂鳞的防腐形式，机组运行过程中烟道经常出现跑冒滴漏现象，烟道腐蚀问题成为安全生产的一大障碍，防腐层修复及设备维修频繁，严重影响烟道设备的使用寿命和机组安全运行。基于此现状，为提高烟道设备的投用率、减少设备维修次数、延长设备的使用寿命，计划改造后脱硫系统净烟道拟采用玻璃钢（FRP）材质。玻璃钢烟道重量轻、支撑点少，耐腐蚀性强，但目前大直径玻璃钢烟道在国内大型火力发电厂应用相对较少。[1]
2 设计思路
玻璃钢烟道由于其重量轻支撑点少，耐腐蚀性强，运行维护量少等优点，烟道整体布置简洁，适用于长距离大跨度水平布置的脱硫系统净烟道。本项目所涉及的一二级吸收塔间的玻璃钢烟道截面形状为圆形（内径：φ8.05m），最大跨度约24米且倾斜布置，与圆形玻璃钢烟道相接的吸收塔进出口烟道均为长方形。玻璃钢壁板玻璃钢烟道一般分为圆形与矩形两种，均为常用的烟道结构形式，其中矩形烟道受力情况差，材料耗量大；而圆形烟道具有受力好、耗材量小、机械缠绕速度快等优点。
玻璃钢是高强玻璃纤维和树脂复合而成的结构性材料，具有超过合金的抗腐蚀性且自带保温功能，具有使用寿命长、运行可靠、优异的力学性能、耐腐蚀性强和可设计性好等众多优点，常用于高耸结构的湿烟囱内筒（垂直安装）。[2]近年来玻璃钢圆烟道在国内一些脱硫项目也有应用，烟道内径多为φ3 m ~φ6m，长跨度大口径的玻璃钢烟道（φ8m以上）应用较少。
本工程中一二级吸收塔间玻璃钢烟道立面布置图见图1，碳钢烟道布置见图2。
为解决现有脱硫净烟道因腐蚀频繁检修问题，延长烟道设备使用寿命、减少支撑点数量以进一步降低设备成本，着手开发设计一种长跨度大口径的圆形玻璃钢烟道设备，该设备抗腐蚀性能强、支撑点数量少、制作安装便捷等特点。
3 设计计算
3.1 长跨度大直径玻璃钢烟道设想
一般的脱硫净烟道采用碳钢涂鳞+外保温层的结构形式，碳钢烟道截面多为方形，一般由壁板及加固肋构成，采用底部支座进行支撑且支点间距（≤7m）较小，通过有限元建模计算的方式，在保证设备安全稳定运行的前提下，得出长跨度大口径玻璃钢烟道（含变径方圆节）的设计壁厚、加固肋选型及设置间距、及支座间距，即可实现课题目标。圆形玻璃钢烟道采用专用缠绕设备进行制作，制作效率高，一般的玻璃钢生产厂家即具备制作能力，且其安装方式简便，设备无需额外保温。
3.2 设计计算
玻璃钢烟道设计时，壳体壁板主要细分为结构加强层、内表面耐化学层和外表面防紫外线保护层，如图3所示。
（2）、玻璃钢烟道设计参数
玻璃钢烟道壁板总厚度设计为25mm，烟道加固筋规格为300mm（高）×200mm（宽）×10mm（厚），设计间距3m。
（3）、烟道承受主要荷载
除烟道壳体、加固筋自重外，考虑雪荷载0.45 kN/㎡，地震水平加速度0.071g，风荷载0.41 kN/㎡（体形系数取0.7），积灰荷载16 kN/㎡（积灰面积按圆形烟道的1/6流通截面计算）。
（4）、主要设计工况
a、设计负压+风荷载/地震荷载+雪荷载+自重（常温工况）
b、设计正压+风荷载/地震荷载+积灰荷载+自重（高温工况）
以上为某项目600MW机组普通碳钢涂鳞烟道所需工程量，一次性总投约205万元。
通过对比来看，在保证烟道本体较长使用寿命的同时，使用长跨度的玻璃钢烟道可节约投资近15%。
3.4 工程实施
由上述技术和经济分析可看出，长跨度大口径圆形玻璃钢烟道自重小、支点跨度大，大大减少了钢结构和土建工程量；且自带保温效果，减小了碳钢烟道保温油漆等施工工作量。一般大直径玻璃钢烟道在项目现场分段制作后再行拼接，由于烟道口径大导致接口处刚性较差，建议采取增设内撑杆的方式，保持接口位置的外形尺寸和刚度，以保证烟道的整体制作和安装质量。
结论
在脱硫装置中使用长跨度大口径圆形玻璃钢烟道，其制作自动化程度高且便于安装，能够杜绝烟道腐蚀问题，提高了系统运行的整体安全性。与碳钢涂磷烟道相比，该技术使得脱硫系统烟道布置更为简洁美观，减少了钢结构和土建工程量，较常规的碳钢烟道可节约投资近15%，并且可以缩短施工工期，对改造项目尤为适用。
参考文献：
[1]罗树青.燃煤电厂玻璃钢烟道设计与研究[J].发电设计，2015，4（2）：27~31.
[2]田超凯.玻璃钢烟道在电厂“烟塔合一”脱硫系统中的设计与应用[J].纤维复合材料，2008，3：7~10.
作者简介：
刘文榉（1982—），男，山东章丘人，工程师，常州大学，化工过程机械专业，主要从事烟气脱硫、脱硝及除尘技术研究。
论文作者:刘文榉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/6
标签：烟道论文; 玻璃钢论文; 荷载论文; 跨度论文; 圆形论文; 设备论文; 碳钢论文; 《电力设备》2018年第10期论文;