简述火力发电厂烟囱的设计

简述火力发电厂烟囱的设计

发表时间：2018-06-15T10:23:34.280Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第1期作者：夏亚运

[导读] 针对套筒和多管式钢筋混凝土烟囱而言，烟囱的作用方式主要包含多种类型。

中国联合工程有限公司浙江杭州 310052

摘要：在火力发电厂中，烟囱是最为重要的结构之一。当前，由于环保要求的增高，烟囱的高度不断增加，烟筒和多管式钢筋混凝土烟囱是应用最为广泛的烟囱类型。本文主要论述了套筒和多管式钢筋混凝土烟囱的设计方案，提出了需要注意的事项。

关键词：火力发电厂；套筒；多管式钢筋混凝土烟筒；设计方案；注意事项

针对套筒和多管式钢筋混凝土烟囱而言，烟囱的作用方式主要包含多种类型，分别为自立式、整体悬挂、分段悬挂、分段支承以及综合形式。其中，自立式钢内容具备受力明确、计算简单的特点，它属于长悬臂压弯构件的一种，存在稳定计算问题，一般而言，管壁比较厚，经济性能不高。整体悬挂和分段悬挂主要是以受拉为主要的方式，它可以防止表面失去稳定性，经济性能高，但是结构体系和荷载传递路径比较复杂。分段悬挂和分段支承膨胀节的个数比较多，在处理防腐位置的时候比较困难，存在着很大的安全隐患。

1、烟囱防腐

针对套筒和多管式钢筋混凝土烟囱，内筒的防腐内衬材料可以用于钛板内衬、耐酸钢以及防腐涂料以及泡沫玻璃砖内衬等，其中存在的特征主要表现在以下几个方面：

1.1钛钢复合板

钛钢复合板技术相对而言较为成熟，具备专业的标准准则，自身有着良好的防腐性能，但是焊接工艺复杂程度高，无法有效保证的焊接整体质量，并且输出成本高。

1.2尿酸钢＋防腐涂料

在钢内筒中，一般采取JNS耐硫酸露点防腐蚀钢板，内涂的防腐涂料一般包含RHF烟囱专用的防腐涂料等。将RHF烟囱专用防腐涂料涂抹在JNS钢中，产生了良好的作用，这一涂料具备施工便利，能够保证施工整体质量等优势。当前，在国内用于设置的GGH工程居多。在湿法脱硫不设置GGH烟囱中出现的问题有很多，并且钢内筒受到了严重的腐蚀。

1.3内衬玻璃砖或者内衬泡沫玻化砖

一般来讲，排烟筒是使用Q235B或者JNS耐硫酸露点防腐蚀钢板作为钢内筒，在内部贴上泡沫玻璃砖或者泡沫玻化砖。其中，泡沫玻璃砖主要是通过泡沫硼硅玻璃结合人造橡胶技术制造而成的，将其应用到脱硫系统酸冷液环境中去，能够起到良好的抗腐蚀作用。而泡沫玻璃砖则是多项材料功能组合到一起的材料，比如集合高强度、耐热、耐酸碱、防水抗渗以及高效隔热保温等性能，自身具备良好的保温作用。泡沫玻化砖配合专门的防毒底漆和耐酸耐热弹性密封专用胶，优势广。

在整个防腐性能中，粘结料的防腐和耐久性是保证质量的关键。如果粘结料发生老化或者开裂现象，必行对整个内衬系统的防腐性能产生不利的影响。因此，在施工过程中，要注意砖缝和胶体之间的密封程度，加以固定。另外，温度过高或者过低的话也会造成防腐层开裂或者脱落，所以，必须加以维护，定期保养等。

1.4镍基合金内衬

镍基合金由于性能良好，其受到了广泛关注，这一材料和钛板防腐材料相比较而言，防腐性能更高一些，但是成本太高，所以在国内电厂还没有将镍基合金当做烟囱防腐内衬的案例。

1.5玻璃钢防腐

玻璃钢材料结合了玻璃纤维和合成树脂共同组合到一起的特征，自身具备质量轻型、强度性能高、耐化学腐蚀性强等一系列优势，比较是应用于采取湿法脱硫并且不假设GGH的烟囱中。这一方式在国外受到的应用面广，国内正在初步实施，但是在未来，必行成为烟囱防腐的主流形式。

2、混凝土外筒设计和需要注意的事项

2.1概念设计

①首先，要做的便是合理辨别钢筋混凝土外筒刚度是否和标准相符合。在计算钢筋混凝土外筒建模的时候，一般是在初算之后查看第一振型周期T1，然后根据建筑结构荷载规范内容GB 50009-2012中F的烟囱基本自振周期公式来计算T1。如果T/1和T1之间差距过大的话，就说明刚度不具备合理性，需要对烟囱的坡度和壁厚加以调整和改进。根据相关实践表明，针对普通的混凝土烟囱，200m左右的烟囱要控制在2.5~4S，150m左右的烟囱控制在1.5~2.5，当然决定的因素还包含烟囱的筒首直径和坡度以及壁厚。根据公式可以看出，增加质量h 是不现实的，只有有效改变刚度K，改变半径，利用坡度来实现。

②根据工程经验0.45、/055/0.70左右的基本风压分别和7度、7度半以及8度设防烈度大致对等。也就是说，在这一情况下，顺风产生的最大弯矩和地震产生的最大弯矩是一样的。如果从横向风振影响程度去考虑的话，那么地震和风都有可能起到控制的作用，风压较大则地震控制，地震烈度下降的情况下，则风荷载控制。当然，这仅仅是进行概念设计期间进行判断的，周围干扰因素比较多，需要以标准数据为主。

③针对钢筋混凝土外筒，要根据以往经验，其含钢量是:筒壁大约是100~150kg/m3，基础大约是60~100kg/m3。

2.2计算风荷载

①根据荷载规范顺风和横风组合的时候，顺风的组合值系数是0.6，但是烟囱设计规范GB50051顺风和横风组合的时候，顺风的组合值系数是1.0.两者之间产生了较大的差别，因此，设计期间，要当遵循烟囱规范标准内容加以计算。

②根据某单位4x135mw电厂烟囱的试验数据可以得出以下几点：

首先，烟囱规范明确规定了整个高度体型系数一样，可是根据试验数据，其体型系数从0.2~1.3不相等，离散性大。烟囱外形较为规则，体型系数和曲率有着一定的联系性。此外，主厂房建筑对于烟囱形成的紊流对体型系数有着很大的影响。再者，在设计多个烟囱过程

中，部分烟囱在考虑横风效应影响的最大弯矩可达到仅考虑顺风效应影响的最大弯矩的3倍以上，经过计算，在条件不改变的情况下，某个周期点为风荷载综合效应的最大峰值点。当第一振型周期接近风荷载综合效应最大峰值对应周期的时候，可以考虑适当的减少周期，增加刚度。

2.3平台钢梁和筒壁之间的连接

内筒平台和外筒连接接点设计存在着较多的问题，其中，最为有效的便是采取滑动支座，减少外筒受力情况，避免混凝土和钢筋连接的时候具备较多的螺栓。预埋钢板对于焊接有着较高的要求，施工难度大。

3、内筒平台的简化方式

3.1分段支承或者分段悬挂平台的计算模型简化

通常来讲，可以采取有限元软件计算各层平台建模。因为支承平台和悬挂平台之间相互分离，从经济上来看，可以将制晃平台悬挂在支承平台中，然后加以计算，最后施加在模型构件中。平台水平力计算方法如下：

①周期T1取烟囱外筒第一振型周期T1＝2.5S。

②时程函数项中的振幅计算：

平台布置由3根120°角的主梁加次梁组建而成，在设计期间，要考虑以上水平力由2点承受，每个点水平力是23.3KN。另外，还要重点考虑水平力可能沿着任何方向，所以计算过程中，可以按照梁系布置考虑不同类型的受力方向，待计算出支平台处的水平力之后，将其加到悬挂在支承平台中的制晃平台上。

3.2整体悬挂平台的计算模型简化

进行整体悬挂式烟囱平台水平力计算的时候，可以将内筒简化为连续梁，悬挂平台和制晃平台位置为铰支座。通过输入水平位移得到的制作反力就是各个平台的水平力，水平力和高度的外筒位移相对应。

4、结语：

火力发电厂烟囱的设计是一项较为复杂的过程，决定性因素比较多，这些因素之间又相互联系。因此要详细的分析各个环节，从多个角度对烟囱方案展开论证，保证烟囱设计的合理性，从将烟囱方案性能发挥到最大。参考文献：

[1]仇铂循.浅谈火力发电厂烟囱结构选型[J].电站系统工程,2017.

[2]白再祥.火力发电厂烟囱防腐工艺研究[J].中国标准化,2017.

[3]龚节福.浅析火力发电厂烟囱的设计[J].电力勘测设计,2017.