濕法石灰石脫硫工藝為電廠脫硫的主導工藝,可有效截留煙氣中95 %的SO2 ,但該工藝對SO3 的脫除效率不高,煙氣脫硫後對煙囪的腐蝕隱患並未消除,相反,脫硫後的煙氣環境(低溫 、高濕等) 可能使腐蝕狀況進一步加劇 。在脫硫係統不設置GGH時,煙氣進入煙囪的溫度為40～50 ℃左右,濕度很大並處於飽和狀態,在排煙過程中,由於擴容和散熱作用,在煙囪內壁上會有大量的凝結酸水,煙囪內壁將長期處於酸水浸泡狀態,因此排煙內筒應重視防腐性能 。按照材料的不同來分,排煙內筒的結構一般有鋼內筒結構和磚砌內筒結構2 種 。從材料的抗滲密性方麵考慮,鋼內筒結構優於磚砌內筒結構,目前已投運和正在建設的工程中,大多數煙囪采用鋼內筒結構 。

1           煙囪鋼內筒的構造及防腐措施

2           1. 1 　構造

3           鋼內筒煙囪一般由用於承重的混凝土外筒 、用於支撐鋼內筒的鋼平台 、用於煙囪檢修的鋼爬梯 、鋼內筒和避雷航空障礙燈等部分構成 。單管或雙管式套筒煙囪排煙筒采用鋼內筒時,垂直交通,一般僅設置鋼梯,不設置電梯 。鋼內筒直接支撐於煙囪0 m 地麵標高處,煙囪內部每隔30～40 m 布置一個鋼結構平台,作為檢修工作平台,同時作為鋼內筒的支撐點 。

4           1. 2 　防腐措施

5           1. 2. 1 　鋼內筒內襯鈦板

6           鈦是一種耐硫酸腐蝕性能較好的材料,這是由於鈦的表麵容易生成穩定的鈍化膜,鈍化膜由幾納米到幾十納米厚的氧化鈦構成,在許多環境中很穩定,並且一旦局部的穩定性被破壞,還具有瞬間再修補的特性,因此,鈦在酸性 、堿性 、中性鹽水溶液中和氧化性介質中具有很好的穩定性,比現有的不鏽鋼和其它有色金屬的耐腐蝕性好 。該種方案已在國內新建脫硫電廠普遍采用,如國華太倉電廠 、華潤常熟電廠 、江蘇鎮江電廠 、江蘇沙洲電廠等 。

7           1. 2. 2 　鋼內筒鋼板采用耐硫酸露點鋼板

8           耐硫酸露點鋼元素成份中含有Mn 、Cu 、Cr 、Si等抗硫酸露點腐蝕的合金元素,設計時可在內側留有2 mm 厚腐蝕裕度或采取其它防腐措施,該做法比較適合在弱 、中等腐蝕性煙氣條件下使用 。耐硫酸露點鋼內筒內壁裸露,適用於采用電除塵而未上煙氣脫硫(FGD)係統的幹煙氣條件下,但不太適用於脫硫係統煙囪鋼內筒的腐蝕工況 。這種材料已應用於國電北侖電廠 、浙江嘉興電廠 、上海外高橋電廠等 。

9           1. 2. 3 　普通鋼板內襯玻璃磚

10        發泡耐酸玻璃磚具有耐腐蝕和保溫的雙重性能,使原來的煙囪內襯和保溫層結構合二為一 。發泡耐酸玻璃磚由專用的粘合材料直接粘貼於鋼排煙內筒內側表麵,並且由粘合材料對玻璃磚間的縫隙勾縫,阻斷了煙氣對煙囪內筒結構的腐蝕 。這種方法目前在國內剛剛開始采用 。

11        2 　鋼內筒施工工藝

12        鋼內筒鋼板無論采用何種材質,鋼內筒施工前都須先將煙囪內部的鋼平台安裝完畢,然後再進行鋼內筒的安裝 。煙囪內部的鋼平台從華東地區一帶的煙囪構造來看一般為六到七層,層與層之間以“之”字形爬梯相連,起筒內上人和抑製鋼內筒晃動的作用 。從目前國內已經和正在施工的鋼內筒施工工藝來看,基本都采用倒裝法 。倒裝法主要有氣壓頂升倒裝法 、液壓提升倒裝法 、液壓頂升倒裝法3 種施工方法 。

13        2. 1 　氣壓頂升倒裝法

14        氣壓頂升法是利用壓縮空氣頂起鋼內筒,將先安裝的頂部幾節鋼內筒上頂部封閉,利用設在煙囪部的起吊裝置將這幾節就位在已就位好的下部密封裝置上 。底部密封裝置在地麵以上10 m 左右,下部較小,以方便施工人員在鋼內筒內側進行焊接,從而使這部分筒體形成密閉空間後,以壓縮空氣向裏充壓,其空氣壓力為已頂升部分質量除以鋼內筒頂部麵積,如某電廠煙囪單根鋼內筒質量為700 t (含保溫及加固圈) ,內部直徑為6 m ,承壓麵積為28. 26m2 ,則其所需最大頂升空氣壓力為:700 t/ 28. 26 m2= 24. 8 t/ m2  。頂升一節後,下部拚裝焊接下一節鋼內筒,氣壓頂升法是以鋼板單片拚裝,因為中間有密封裝置,所以不可能在煙囪外部鋼內筒製作組合場地前製作成一個圓筒節,這樣就對煙囪內部的現場拚接提出較高的要求,現場的拚接質量必須保證筒體的圓度,否則煙囪密封膠圈將產生漏氣現象,從而導致氣頂失敗 。另外,鋼內筒在穿越第1 層平台以前側向止晃裝置無法起作用,即使穿過第1 台平台,也會因為第1 層平台與第2 層高度相差較大,無法有效防止鋼內筒傾斜,因此在鋼內筒穿越第2 層鋼平台以前需在煙囪頂部設置吊點,利用鋼絲繩從頂部滑輪對鋼內筒進行牽引導向,待鋼內筒止晃裝置開始起作用,頂部的鋼絲繩則主要起克服鋼內筒和密封係統靜止摩擦的作用 。氣壓頂升倒裝法的另一個關鍵是一旦停電或係統故障時的處理辦法,由於整個氣頂係統並不是非常嚴密,一旦係統發生故障將有可能因係統的漏氣使已頂升的上部鋼內筒發生緩慢墜落,從而將未能完成的最下一節鋼板壓壞,因此需要有充分的氣源作為補充,為此需在係統備有充足的壓縮空氣,所以貯氣罐的設置必不可少 。根據已完成的工程情況來看,貯氣量應不小於20 m3 ,頂升時可以開啟貯氣罐,貯氣量越多,則頂升的速度越快,係統安全越有保證,同時空壓機的數量不宜太少,以便故障時備用,同時現場最好有備用電源 。

15        2. 2 　液壓提升倒裝法

16        液壓頂升法是利用液壓係統為動力進行鋼內筒的提升,鋼內筒可事先在預製加工場地首先進行卷製,組合焊接成4～6 m 高一段直筒,首先鋼內筒頂部一節用軌道滑車推到煙囪內部就位,利用這一節焊接的提升吊點掛住液壓提升係統的鋼索,為防止鋼內筒在提升過程變形,提升吊點宜固定在這節鋼內筒的加固環形鋼梁上,然後啟動頂部液壓提升係統,提升一節後,將提前拚接完成的第2 個標準節從外麵推入,進行節與節之間的拚裝,液壓泵站安裝於煙囪最頂一層鋼平台上(如圖2 所示) ,單根鋼內筒的質量將全部由這層平台來承擔 。目前這種施工方法正在應用於長江沿岸江蘇鎮江電廠 、國電常州電廠 、華潤常熟電廠等幾個項目 。液壓提升在電廠施工中應用較多,近幾年在汽包的提升 、定子的提升中廣泛采用,因此以下不對液壓提升的機械部分進行介紹,重點介紹一下頂部鋼平台的改造 。某工程液壓提升係統示意,見圖3 。圖3 中所示,GL701 是由原設計鋼平台的鋼梁經重新設計核算而變更後的鋼梁,煙囪施工完畢不再拆除,直接在其上施工平台板,鋼梁標高應在保證原設計頂部平台標高的的基礎上相應調整,其兩端在煙囪外筒上的支撐原設計僅在頂部環形牛腿上,由於鋼內筒在安裝的過程中施加於本層鋼平台上荷載比原設計高出很多,以一般雙鋼內筒煙囪為例,起吊最大質量為600～700 t 。設計一般會采用頂層環形牛腿和外直筒壁共同承擔的方案,因此需由設計在筒壁頂部留方洞,如圖3 某電廠雙鋼內筒煙囪共需留8 個方洞,其中4 個方洞是放置平台主鋼梁,另外4 個方洞是放置吊裝用鋼梁的,液壓提升係統就放置在吊裝用鋼梁上,起吊鋼內筒的鋼絞線通過該梁上的留孔伸到下麵 。由於鋼內筒設計一般高於煙囪混凝土外筒,為了將煙囪提高到設計高度,鋼內筒上的吊點需往下倒一次 。

17        2. 3 　液壓頂升倒裝法

18        液壓頂升倒裝法除提升動力由頂部提升改為在下部上頂以外,鋼內筒地麵預製拚裝以及組合場到煙囪內的運輸與液壓提升法相同 。上海某電廠的鋼內筒液壓頂升技術采用了3 台300 t 級的液壓缸作為原驅動力,最大頂升荷載900 t ,液壓缸分別在3根開口鋼頂升立柱內爬升,再利用環型鋼箱梁托住鋼內筒實施頂升的過程 。3 根立柱高36 m ,布置在混凝土煙囪內部基礎上,液壓缸爬升的最大有效行程為35. 535 m ,一座240 m 鋼內筒一般需要7～8次循環的爬升即可完成 。該設備設有自動 、程序 、手動3 種操作模式,3台液壓缸爬升時的差異誤差小於1 mm ,具有安全 、平穩的優點 。

19        3 種施工安裝方法的比較

20        由於國內脫硫工藝開始較晚,相應的鋼內筒的安裝施工方案起步也比較晚,3 種方案孰優孰劣較難下一個比較準確的結論 。表1 對3 種安裝方案從安全保證度 、進度保證度 、工藝成熟度和設備投資四方麵進行簡單比較 。

21        結束語

22        目前,國內240 m 及以上煙囪鋼內筒施工方法主要有氣壓頂升法 、液壓頂升法 、液壓提升法3 種,高度較低的煙囪鋼內筒的施工也可采用卷揚機提升法,因此,具體到某個工程采用哪種施工方法,首先應該考慮施工單位擁有什麽樣的設備,對哪種施工方法較為熟悉,再結合實際情況決定采用哪種施工方法更為合適 。