烟囱设计方案论证

1、 /17第三分卷其它技术专题报告第四分卷投资估算及控制造价措施第三分卷其它技术专题报告目录主厂房布置给水系统优化选择制粉系统选择一次风机、吸风机选择旁路系统选择主要管道优化选择精处理系统设计论证待定2石子煤排放方案斗轮机悬臂长度对设备造价、工程投资、煤场运行费的影响煤场优化设计机组冷端优化论证消防系统选择主厂房通风方案论述空调冷源优化全厂采暖系统优化电厂防风固沙改造生态环境施工组织论述主厂房钢结构设计优化汽轮发电机基座设计汽动给水泵弹簧基础设计烟囱设计方案论证钢-压型钢板混凝土组合梁试验研究成果的应用金属墙板设计优化主控制室合理布置及环境优化DCS系统物理分散度论证/物理分散与集中控制的比较电

2、厂辅助车间集中控制大屏幕选用论述电厂厂用电接线优化主变压器的选择发电机出口断路器选择保安电源设计电气进DCS探讨静态励磁系统探讨大电厂照明系统设计探讨厂内调度通讯系统研究F-C回路电缆经济截面选择用F-C回路保护大容量配电变压器的探讨烟气排放总量控制污染物监测设施选型电厂噪声控制措施电厂建设的水土保持输煤系统废水澄清方案(22)烟囱设计方案论证目录概述烟囱的型式烟囱型式的选择原则烟囱纵向裂缝产生的原因及控制裂缝宽度的措施国内外烟囱选型情况本工程烟囱选型的确定工程概况原始资料烟囱选型烟囱设计工艺比较经济比较结论概述烟囱是排放烟气的构筑物,随着火力发电单机容量的增大和大型锅炉设备的投入,使烟囱排放

3、的烟气量不断增加。由于锅炉燃用含硫燃料，使得烟气中含有大量的二氧化硫和烟尘等有害物质。二氧化硫对人、畜、和农作物毒害较大，对人民身体健康和农牧业生产，都有着严重的影响。文档收集自网络，仅用于个人学习为防治大气污染，加强对大气环境的保护,消除烟尘特别是二氧化硫对植物、动物和人类的危害，最根本的办法是对燃料和烟气进行脱硫。但到目前为止，还没有研究出一种在经济上能够被接受的脱硫净化方法。因此，采用高烟囱是我国目前解决大型火力发电厂烟气对大气污染问题的一种切实可行而且比较经济的有效措施。由于烟囱高度的增高，扩大了烟气的扩散范围，降低了地面有害物质的浓度，使其低于有科学根据的、对生物界无影响的标准。文档

4、收为满足烟气有害物质排放标准的要求，在确定烟囱高度时，工艺人员要根据电厂规划容量时的总耗煤量、煤质、锅炉的燃烧方式、除尘设备的型式及效率、烟气出口速度、气象条件等因素综合分析计算。文档收集自网络，仅用于个人学习由于高烟囱是在风荷载、温度作用、烟气侵蚀等不利条件下工作，技术条件复杂，其造价较高。因此除提高烟囱本身的高度外，使烟气从烟囱排出后上升得更高，对提高烟气的扩散效果也能起到同样的效果。当排出一定量的二氧化硫时，地面二氧化硫的浓度大约与烟囱有效高度的平方成反比。在满足由于扩散要求所必须的烟囱有效高度条件下，增加烟囱出口的烟气抬升高度，就等于减少所要求的烟囱几何高度，因此也就降低了烟囱的造价。

5、一个烟囱排出烟气所含的热量愈多，烟气的热浮力愈大，烟气的抬升高度亦愈高。因此，当把若干台锅炉的烟气汇集起来，使几台锅炉共用一座烟囱，则获得良好的效果。若仅采用单筒式烟囱时，其缺点是当一台炉运行时，烟囱出口的烟气流速过低，在风影响下容易失去浮力。此外，当烟囱需要修理时，两台炉都要停止运行。为解决这一矛盾，可采用多管式烟囱，但多管烟囱的造价要增加很多。文档收集自网络，仅用于个人在火力发电厂的设计中，烟囱的设计虽由土建设计人员完成，但烟囱高度和出口内直径由工艺提供。本文将在简要论述烟囱型式及选择原则、国内外烟囱选型情况及对裂缝产生原因分析的基础上，针对本工程烟气特点，对烟囱选型提出推荐方案。文档收集

6、自网络，烟囱的型式火力发电厂的烟囱是一个与工艺、设备紧密相关的土建构筑物。烟囱是在自重、风荷载及温度等共同作用的不利条件下工作的。烟囱结构的设计不但要满足烟囱的强度、抗裂等一般要求，同时还要满足使用的耐久性要求，以保证电厂的安全运行文档收集自网络，仅用由于机组容量加大，为满足环保对烟气扩散的要求，加大烟气出口流速，使烟囱筒内烟气产生正压运行。从而导致烟气向外渗透，增大了烟气对筒身结构的腐蚀性；由于锅炉热效率提高，排烟温度比过去降低，采用湿式除尘器，使设备出口温度大大低于烟气中酸气露点温度，在烟囱内形成冷凝酸溶液；烟囱砖砌内衬当受温度膨胀影响或用普通水泥砂浆砌筑内衬时，砖缝都易产生开裂而成为正压

7、烟气的渗透途径，使钢筋混凝土筒壁受到腐蚀。文档收集自网络，仅用于个因此，烟气的腐蚀是影响烟囱耐久性的关键因素，特别当烟囱高度增高后，造价昂贵，更需要研究高烟囱的合理型式，满足耐久性要求，以达到技术先进、经济合理、施工简便、使用安全、便于维护的要求。文档收集自网络，仅用于个人学习当前火力发电厂的烟囱，主要有下列几种型式：单筒式烟囱无通风式的单筒烟囱：内衬、隔热层紧贴烟囱筒壁内侧，并分段支承在筒壁挑出的环梁上；自然通风式的单筒烟囱：内衬和钢筋混凝土筒身之间设有通风道，采用沿烟囱高度减小通风道宽度的方法，使通风道内产生反压力；文档收集自网络，仅用于个人学习强制通风式的单筒烟囱：内衬和钢筋混凝土筒身间

8、留有通风道，并用送风机供给补充空气，使通风道内的压力高于烟囱内的烟气压力。文档收集自网络，仅用于个人学习2.2套筒式烟囱套筒式烟囱是由内排烟筒和外承重筒组合而成。内排烟筒和外承重筒间留有大于700mm宽的通风道，通风道内设有楼梯和平台，以供检修人员对烟囱进行维护。文档收集自网络，仅用于个人学习套筒式烟囱的内排烟筒有下面几种支承方式；2.2.1自承重式内排烟筒与外承重筒完全分开，内排烟筒的自重由本身结构承担，并将其直接传给基础。2.2.2悬挂式悬挂式内排烟筒一般采用钢筒，并通过钢拉杆将内排烟筒悬挂在外承重筒的内壁上；分段支承式沿烟囱高度，每2040m段，将内排烟筒支承在外承重筒挑出的环梁上。多管

9、式烟囱多管式烟囱由几个内排烟筒紧密地布置在钢筋混凝土外承重筒或外承重塔架内。每台炉使用一个排烟筒。烟囱型式的选择原则火力发电厂设计技术规程DL5000-94及火力发电厂土建结构设计技术规程DL5022-93有以下条款要求：烟囱结构可采用单筒式、套筒式或多管式，其选型可视烟气腐蚀性的强弱及环保要求，结合工程特点确定。在选择烟囱抗腐蚀措施时，应考虑下列诸因素：烟气腐蚀性等级；烟气在烟囱内呈正压运行的可能性；每座烟囱所匹配发电机组总容量大小及在电力系统中所处地位的重要性。文档收集自网络，仅用于个当排放强腐蚀性烟气时，宜采用多管式或套筒式烟囱结构。即把承重外筒和排烟内筒分开，使外筒受力结构不与强腐蚀性

10、烟气相接触。此时排烟内筒应采用耐酸材料构成。文档收集自网络，仅用于个人学习当排放弱腐蚀性烟气时，可采用防腐型单筒式烟囱结构。此时应在传统单筒烟囱的基础上采用如下防腐措施：采用耐酸内衬和耐酸隔热材料；增强内衬结构密实性，防止或减少烟气的渗漏；在内衬结构不能防止烟气渗漏情况下，外筒内表面应做防腐隔离层，且应提高钢筋混凝土外筒的密实性。文档收集自网络，仅用于个人学习当排放中等腐蚀性烟气时，根据烟囱匹配机组容量大小和在电力系统中的重要性，既可采用多管式或套筒式烟囱，也可采用防腐型单筒烟囱。文档收集自网络，仅用于个人学习烟气呈正压运行对烟囱腐蚀有强烈加速作用，因此宜尽量避免。此时可配合工艺专业，通过改进

11、烟囱或排烟筒的外形，设置顶部烟气扩散头，降低烟气流速和减小烟气摩擦阻力等方法，使烟气沿烟囱高度均为负压。文档收集自网络，仅用于个人学习但火力发电厂设计技术规程DL5000-2000送审稿（第二版）16.10.2条第3款明确规定：“当排放弱腐蚀性烟气时，应采用防腐型单筒式烟囱”。文档收集自网络，仅用于个人学习根据以上条款的要求可知：电厂烟囱结构型式的选择主要取决对烟气腐蚀性能的判断。不同类型的烟囱造价相差悬殊，如把常规设计的单筒烟囱造价作为1.0,则套筒烟囱约为1.31.4,多管烟囱高达2.0左右。过高地估计烟气腐蚀的严重性会带来经济上的不应有浪费。反之如果估计不足，则造成投运后的严重腐蚀，从而

12、导致一方面是接入同一座烟囱的多台锅炉无法同时停运检修，另一方面是检修工作极其困难，耗资大而工期长。文档收集自网络，仅用于个人学习烟囱纵向裂缝产生的原因及控制裂缝宽度的措施火力发电厂的单筒式烟囱出现裂缝是普遍现象。而不受烟气影响的套筒式和多管式烟囱的外筒壁都未发现有裂缝。要使传统单筒式烟囱不出现纵向裂缝或使裂缝宽度控制在规定的0.150.30mm允许范围内虽然很难，但还是有控制措施的，裂缝主要是由烟气温度所引起的。具体原因及控制措施有以下几点：文档收集自网络，仅用于个人学烟气设计温度取值偏低。通常机务专业提供给土建专业的烟气设计温度是以锅炉正常运行温度为基础的，即在采用干式除尘设备时为13015

13、0C，湿式除尘设备时为90110C。实际上，一座烟囱在它投运后的数十年间，由于锅炉设备改变、除尘方式更换、煤种煤质变化、临时性喷油及偶然运行事故等原因，完全有可能使实际发生的烟气温度比设计值高。烟气设计温度的取值应该考虑这种情况，并且在此基础上留有裕度。文档收集自网络，仅用于个人学习温度应力的设计安全度偏低。大量调查证明，现行烟囱设计规范所规定的设计安全度不能保证纵向裂缝宽度限制在允许范围内，因为目前各行各业根据烟囱设计规范设计的传统单筒烟囱普遍都发生纵向裂缝，而且许多单筒烟囱都是在投产不久（约1年左右）后就出现。裂缝产生原因是多方面的，但与按烟囱设计规范算得的温度应力偏低有关。其理由是：文档

14、收集自网络，仅用于个人学习在烟囱投运初期，混凝土收缩和蠕变较小，故结构刚度较大，以致在同等温度作用下，其应力值比规范计算值要高（规范规定的混凝土弹性模量由于考虑收缩和徐变影响取值偏低）；文档收集自网络，仅用按规范计算筒壁内外自由温度变形时，考虑稳定和不稳定传热方式差别的1.25调整系数偏小；封闭空气隔热层失效。众所周知，封闭空气层有隔热保温作用，故许多电厂的烟囱采取了这种既方便又经济的隔热方法。但是调查发现，这种做法实际效果很不理想。因为传统烟囱内衬厚度一般仅半砖厚，灰缝又不密实，通缝和泄气现象严重，所以封闭空气保温层并不密封，保温作用很有限；文档收集自网络，仅用于个人学习内衬、隔热材料的隔热

15、效果差。电厂烟气的酸露点温度一般比纯水露点温度高很多，采用湿式除尘器时为7090C,干式除尘器时为110130C。烟囱内的内衬和保温层，其实际受热温度都低于烟气露点温度。当采用吸水率较高的内衬和隔热材料时，材料的保温作用大为降低，可是在设计中往往忽略这一因素，从而导致外筒壁内外温差和温度应力计算值偏小。文档收集自网络，仅用于个人学习筒壁混凝土收缩影响。据研究，混凝土收缩对烟囱纵向裂缝的产生和发展有相当大的影响。为此，可采取在混凝土浇注过程中，在筒壁内外涂养生液的办法来减少混凝土的收缩量。文档收集自网络，仅用针对以上原因，设计时应采取有效措施加以控制，有关控制措施详见本文6.4条。国内外烟囱选型

16、情况多年来由于经济的、技术的原因，在火力发电厂烟囱的选型上，传统的钢筋混凝土单筒烟囱因其相对造价较低、构造简单、施工便捷，仍然成为我国火力发电厂侧重的首选结构型式。文档收集自网络，仅用这类烟囱的内衬相当大的部分是采用普通红砖，水泥耐酸砂浆砌筑，分段支承于筒壁。隔热层分别为空气层、膨胀珍珠岩、岩棉板等。由于施工砌体竖缝砂浆填的不饱满，甚至有通缝，且烟囱建成后多为一年左右才能投入运行，加之烟道口没有及时封闭，这样就在烟囱内形成较强的空气串流，空气串流使得砌筑内衬的水泥耐酸砂浆中的水分急剧散失，从而使灰缝又增加了收缩裂缝。投入运行后，因为烟气流的内部压力高，迫使烟气通过砖内衬缝隙渗漏到隔热层至钢筋混

17、凝土筒壁，并在筒壁凝聚，这不但大大降低了隔热层的隔热效果，导致了筒壁温度应力过高而开裂，并使钢筋混凝土筒体渐渐遭到严重的腐蚀。文档收集自网络，仅用于个人学习另外，传统的钢筋混凝土单筒烟囱的设计通常几乎都是考虑正常情况下的烟气温度。在事故情况下烟气温度急剧升高，它将影响筒壁，使筒壁环向钢筋应力超限，则是筒壁产生裂缝的必然原因。查阅国外有关资料。早在六、七十年代随着单机容量的不断增大和环保对烟囱有效高度的要求，国外的大型火力发电厂烟囱多数采用钢结构，烟囱选型已趋向多管式烟囱。因为多管式烟囱比钢筋混凝土单筒烟囱具有更大的浮力，烟气抬升的高，有利于烟气的扩散，从而极大地减小空气的污染。文档收集自网络，

18、仅用于个人学习随着我国经济实力的增强，火力发电厂机组容量不断增大，往往一个电厂出问题就会给国民经济和社会效益带来巨大损失。由于环保的要求，电厂烟囱愈来愈高大，带来的技术问题也相应增多，其中腐蚀问题和钢筋混凝土裂缝问题若处理措施不当，就严重影响烟囱寿命，且危及电厂安全运行。传统的钢筋混凝土单管烟囱运行后普遍出现裂缝，遭到不同程度的腐蚀，由于检修难、耐久性差等缺点，逐渐有被防腐型单筒烟囱、改进型单筒烟囱或套筒式烟囱所代替的趋势。在我国目前因受经济条件限制，不能象许多发达国家普遍采用钢结构的情况下，采取措施克服传统单筒烟囱的弊端是必要的，因防腐型单筒烟囱或改进型单筒烟囱及套筒式烟囱比较符合我国国情，

19、应被广泛采用。文档收集自网络，仅用于个人学习防腐型单筒烟囱是在传统的钢筋混凝土单筒烟囱型式上，根据燃煤含硫量和腐蚀性指数对烟囱结构型式、内衬、保温材料和计算参数取值等方面进行改进。文档收集自网络，仅用于个人学习本工程烟囱选型的确定工程概况本工程为扩建工程。本期工程建设规模为4X600MW,安装四台国产亚临界凝汽式燃煤汽轮发电机组。一期工程建设规模为2X600MW,次实现规划设计容量6X600MW，并留有再扩建的可能。原始资料根据招标书附件提供的设计媒质资料可知：燃煤中硫含量Sy=0.47燃煤中灰份含量Ay=264碱性氧化物含量CO=0.89,MO=0.20,agNO=0.39,kO=0.36a

20、22根据工艺资料：两台锅炉共用一座烟囱，高度为240m，出口直径为10m,烟囱的烟气入口处正常使用温度126最高烟气温度（事故烟气温度）350。烟囱选型按照DL5022-93的7.4.1.1条,计算烟气腐蚀性指数K:c文档收集自网络，仅用于个人学习K=100Sy/Ay工R0（工R0二CO+MO+NO+kO）cssaga22=100 x0.47/（264）（0.89+0.2+0.39+0.36）=0.980.85查该规程的表7.4.2可知烟气腐蚀性等级为弱腐蚀。按照该规程的7.4.5条规定：“当排放弱腐蚀性烟气时，可采用防腐型单筒式烟囱结构”。按照火力发电厂设计技术规程DL/T5000-2000

21、的送审稿（第二版）16.10.2条第3款规定：“当排放弱腐蚀性烟气时，应采用防腐型单筒式烟囱”。这里使用的是“应”，比土规的“可”更明确、更严格了。文档收集自网络，仅用于个人学习按有关规定：“高度大于100m的烟囱，当排放弱腐蚀性烟气时，最大烟气压力不宜超过10mmHO柱”2根据以上规定，本工程烟囱排放弱腐蚀性烟气，烟囱上段出现的正压最大仅2.9mmHO柱（见6.5）,遵照大火规送审稿的明2文规定及为节省投资考虑，推荐采用防腐型单筒烟囱，见附图一（内出口直径10m，标高土0.000标高52.500筒壁坡度为i=7%,标高52.500标高165.000筒壁坡度为i=3%,标高165.000标高2

22、40.000筒壁坡度为i=1.5%）。烟囱设计防腐型单筒烟囱设计时考虑对传统单筒烟囱作如下改进：通过调整烟囱坡度和控制烟气的流速使烟囱内的最大烟气压力不超过10mmH0柱。2提高钢筋混凝土外筒壁的混凝土强度等级，混凝土密实抗渗性好。在钢筋混凝土筒壁内表面设置耐高温防腐蚀涂层或设置防腐蚀隔离层。采用增水耐腐蚀材料作隔热层，该材料由两层组成，层与层之间互相错缝，使烟气不易渗透。内衬采用耐高温耐酸砌体，并用耐酸耐高温耐酸胶泥砌筑，具有良好的防腐、抗渗性能。适当提高设计、计算标准，增强筒身中上部环向钢筋配筋量，提高筒壁的抗裂性能，筒壁采用双面配筋，且内外钢筋相互拉结，垂直钢筋接头采用焊接，以提高抗风、抗震性能。文档收集自网络，仅用于个工艺比较按附图一设计的烟囱型式，经工艺人员计算，在标高155.0m以上出现正