玻璃钢烟囱和钛板对比

1、2*350MW机组，210米烟囱防腐内筒方案比较（玻璃钢内筒与钛钢复合板内筒比较）一、 整体对比表项目玻璃钢内筒钛钢复合板内筒备注工期共4月，其中混凝土烟囱完工后后2个月共5-6月，全部在混凝土烟囱完工后玻璃钢烟囱内筒可预制。绝热性能绝热，不保温需要保温造价1700元/平方米2000元/平方米以上。其中钛板1850/平方米，保温约150-300元每平方米钛板保温方案不同，保温造价有差异。防腐性能运行30年一般10年左右，腐蚀情况较为严重，3-5年有局部腐蚀玻璃钢内筒接缝一般25-30条，接缝后整体性能好。钛板烟囱接缝上千，焊接质量难以控制。后期维护无需要对渗漏焊缝进行处理，难度大重量约180t

2、约800t不含钢结构二、 两种防腐方案的具体描述2.1 火力发电厂土建结构设计技术规定2012年1月4日发布、2012年3月1日实施的火力发电厂土建结构设计技术规定（DL5022-2012）的防腐蚀章节规定：不设GGH时，烟气腐蚀性等级为强腐蚀性，烟囱结构选型应选择承重筒与排烟筒分开的套筒式烟囱，排烟筒要求采用密闭性好的、满足抗渗、防腐、耐温变的内筒，当两台及两台以上锅炉共用一根排烟筒时，应采用可靠性较高的防腐措施。但没有给出具体防腐蚀方案。2.2火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程2000年 11月 3日发布，2001年 1月 1日实施的火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程（DL/T 5121-

3、2000）中规定：锥型防腐型单筒式烟囱，不宜采用较高的流速，适用于无腐蚀性及弱腐蚀性的烟气；直筒型砖内筒-套筒式和多管式烟囱，可采用较高的出口烟速，但不应该出现正压，适用于中等及强腐蚀性的烟气；直筒型钢内筒-套筒式和多管式烟囱，宜采用较高的出口烟速，适用于强腐蚀性的烟气。2.3火力发电厂设计技术规程2000年 11月 3日发布，2001年 1月 1日实施的火力发电厂设计技术规程（DL/T5000-2000）中规定：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强弱、锅炉运行及环保要求，结合工程特点确定。规程中规定：1.当排放强腐蚀性烟气时，应采用套筒式烟囱，此时排烟内筒应采用耐酸材

4、料构成；2.当排放中等腐蚀性烟气时，宜采用防腐型单筒式烟囱，经技术经济比较论证合理时，也可采用套筒式烟囱；3.当排放弱腐蚀性烟气时， 应采用防腐型单筒式烟囱；4 如考虑采用多管式烟囱，应有专门的技术经济论证。2.4美国电科院：湿烟囱设计导则2012推荐排烟筒材料美国市场全金属烟囱采用镍基合金（C276），性能比钛钢复合板更好，价格也更贵，因此美国的规范推荐范围里没有钛钢复合板烟囱。2.5 方案比较方案一.钛钢复合板排烟筒钛本质是活性金属，具有强烈钝化倾向，能在常温下生成保护性很强的氧化膜，钝化膜由几纳米到几十纳米厚的极薄的氧化钛构成，在许多环境中是很稳定的，并且一旦局部破坏还具有瞬间再修补的特

5、性，因而具有非常优良的耐蚀性能，比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好，可在低浓度酸液和常温静态环境下使用，但钛合金复合板对有些酸介质的防腐能力存在缺陷，并不能全部解决燃煤产生的多种腐蚀介质的侵蚀问题。钛板或钛钢复合板具有如下优点：适用于低浓度酸液和常温静态环境；运维成本较低，需长期维护，但维护量小；运行安全可靠性尚可；良好机械强度和力学性能；耐高温性能好、低线膨胀系数；抗老化性高；易工厂化加工。不足之处在于：价格昂贵，属于紧缺战略物资；质重；绝热性差，需保温；可设计性差，复杂形状难以制作；焊缝多，焊接工作量大，施工条件差，施工难度大，焊缝质量难以控制。焊缝区域是长时间发生腐蚀的突破口和薄

6、弱环节，在施工制作时应确保焊接质量；改造项目施工工期长；难以设计安装酸液收集与排放装置，控制烟囱雨；目前我国用于燃煤发电厂湿法脱硫烟囱防腐的钛钢复合板的板钛厚度为1.2mm或1.5mm（加碳钢基体10mm）。复合钛板连结如下图示。钛板方案实施时，需由钢板承重。钢排烟筒的结构形式可分为自承重式和悬挂式。尽管钛板在我国湿法脱硫烟囱防腐中应用案例较多，总体运行情况尚可，但有些项目已出现腐蚀现象。从调研情况看，总体使用情况良好，钛板接头焊缝漏焊和焊透是存在的常见现象；调研的某个复合钛钢板烟囱实际情形是：最近在钢内筒外部发现了有十几个冷凝液渗漏的部位，目前还未停机对内部情况进行检查，初步分析多为钛板接头

7、焊缝处。从调研情况看，复合钛钢不是一种一劳永逸的防腐方案，不仅要加强施工的质量控制，而且运行期间要定期检查维护和修补。需要注意的问题是，复合钛板贴条背面是空的，当焊缝缺陷，不及时修补，长时间冷凝水渗入的话，对背面碳钢内筒腐蚀影响区域可能比较大，对钢内筒的结构安全是一个隐患，这个问题应引起重视。 表面腐蚀点使用后已损坏的钝化膜腐蚀点 腐蚀数据与选材手册1995年版表3·217 钛及钛合金的腐蚀数据如下：-良好，腐蚀率0.050.5mm/年；可用，但腐蚀严重，腐蚀率0.51.5mm/年；×-不适用，腐蚀严重，腐蚀率1.5mm/年。“硫酸浓度<3%、温度低于50的环境中，纯

8、钛可以使用，但有点蚀发生。硫酸浓度<3%、温度为80的环境中，纯钛不能使用，年均匀腐蚀速率大于0.2 mm，点蚀速率更为严重。硫酸浓度<3%、温度高于100环境中纯钛腐蚀十分严重。3% <硫酸浓度< 10%、温度为50的环境中，纯钛腐蚀严重，年均匀腐蚀速率大于0.5mm，点蚀更为严重。3% <硫酸浓度< 10%、温度高于50，尤其高于80时，纯钛腐蚀很严重，年均匀腐蚀速率大于1.5 mm”。中国科学院金属腐蚀控制研究中心研究表明：钛在5%硫酸中，温度为45和57时对应的腐蚀速率分别约1mm/a和2mm/a，在60以上钛失去钝化效应，而加速其腐蚀速率。正常情况

9、下1.2mm-1.5mm厚的钛板，在8-10年之后基本腐蚀。美国金属研究机构的研究结果表明：当钛的腐蚀速率为0.13mm/a时，其只能在硫酸浓度为10%以下、温度不高于60的环境中使用。欧文斯科宁中国复合材料研究中心研究结果表明：方案二.整体玻璃钢排烟筒玻璃纤维增强塑料，俗称“玻璃钢”，集中了玻璃纤维和合成树脂的特性，玻璃纤维提供FRP的强度和刚性，树脂提供FRP的耐化学性和韧性，燃煤电厂玻璃钢排烟筒，采用阻燃型乙烯基酯树脂和耐蚀型ECR玻璃纤维，特别适合脱硫不加GGH的湿烟囱运行条件，具有以下优势：耐蚀性优越，优于钛板和宾高德，耐酸、碱、酸碱交替、氧化性介质、有机溶剂等复杂化学条件环境下的防

10、腐蚀要求, 属于超级耐腐蚀材料。如：30%硫酸,100; 5%盐酸,100；所有浓度氯化盐，100； 成型工艺简单，整体结构、密闭性能好，能够达到整体不漏烟气、不漏酸液，无腐蚀薄弱点，无焊缝、接缝、氢裂；绝热体，无需保温；强度和形状可设计性强，可按需任意设计；工厂化加工程度高，现场安装接头数量少，易于质量控制；耐老化性能好、寿命长（与机组等寿命或更长）；耐高温性能可满足排烟筒要求，防火达到B级阻燃性能；材料无制约要素，施工环境条件的约束性小；运行安全可靠性高；良好力学性能，强度高、高模量、抗疲劳性能高，适合复杂工况；轻质，重量约为钢材的1/4-1/5；便于设计安装酸液收集与排放装置，控制烟囱雨

11、；全寿命成本低，几乎无运维成本； 成型后的玻璃钢结构层强度和普通钢材相当，强度高；内壁摩擦力小；耐瞬时高温烧蚀；其不足之处在于：要求专业的结构铺层设计；耐高温性：不及钛板和宾高德砖，长期使用温度低于93，短时（不超过一小时）耐温可达130-140；阻燃性：遇明火会燃烧，但明火熄灭后不会自燃；额外工作量：需拆除原有排烟内筒；主要技术参数：耐温：-40-121；阻燃性（氧指数）：32（可做到36）；寿命：30年； 导热系数：0.23-0.29W/(m·k) ；热膨胀：轴向：2*10-5/ ;径向： 1.2*10-5/ ；耐磨性：0.03mm/年； 径向抗拉强度： 220MPa；径向抗弯强

12、度： 420MPa； 轴向抗拉强度： 190MPa；轴向抗弯强度： 140MPa；剪切弹性模量： 7000MPa；国外玻璃钢排烟筒在电力行业的应用始于FGD开始应用的20世纪70年代，已有近40年的应用经验，美国的Kennecott Copper电厂烟囱玻璃钢内筒1975年建成，至今运行良好。美国政府能源部矿物燃料办公室DOE/FE-0400号燃煤电厂推荐性设计方案，将“钢筋混凝土外筒+FRP内筒”作为美国燃煤电厂脱硫烟囱的唯一推荐方案。最近十几年来，“钢筋混凝土外筒+FRP内筒”的脱硫烟囱形式，已成为美国燃煤电厂脱硫烟囱的主要结构形式。在欧洲和日本也有同样的发展趋势。国内外运行经验表明：基于

13、重防腐树脂-乙烯基酯树脂和耐蚀玻璃纤维制作的玻璃纤维增强塑料（俗称：玻璃钢），是性能优良的、性价比较好的脱硫湿烟囱防腐材料。整体玻璃钢内筒，目前在国外新建湿烟囱有较多的应用案例，是脱硫烟囱防腐应用发展方向。玻璃钢排烟筒的关键要点原材料选择玻璃钢排烟筒制作材料主要包括：树脂、玻璃纤维及制品、促进剂、固化剂、色浆、紫外线涂料等，其关键材料为树脂和玻璃纤维。（1） 树脂：为了保证排烟囱使用的安全性能，玻璃钢排烟筒基体材料采用：具有阻燃功能的乙烯基树脂，树脂中含有溴化环氧骨架，予树脂以阻燃性，阻燃性能指标氧指数达32及以上，树脂在烟气腐蚀环境中具有特殊耐腐蚀性以及高温下强度和韧性的极佳保留性，具有高耐

14、腐、高耐热和高强度的综合特性。（2） 玻璃纤维：长期以来，对玻璃钢的认识存在一定的误区，认为玻璃钢的耐腐蚀只是靠树脂来承担，其实纤维也必须要具有耐腐蚀功能，因为一旦纤维出现腐蚀，就会从树脂中分离出来，使树脂间出现裂缝，会降低整体FRP结构的强度，因此选择耐腐蚀玻璃纤维可以有效保证FRP的机械性能。玻璃钢排烟筒宜采用耐腐蚀玻璃纤维，其机械性能比标准的 E 玻纤和 E-CR 玻纤更高；耐腐蚀性能比标准的 E 玻纤更高；满足 ASTM D 578 4.2.4 与 ISO 2078标准要求；不含氟。纤维和树脂的通润匹配也是影响到FRP制品质量的一个因素，因为不同的纤维其表面的偶联剂存在一定的差异，这种

15、差异决定了树脂与玻纤的通润性，如果偶联剂与树脂匹配，纤维能完全被树脂浸润，反之浸润效果不好，其制品强度会有所下降。本项目建议选用欧文斯康宁Advantex® 耐腐蚀玻璃纤维或同档次玻纤。结构与铺层设计FRP烟囱内筒的结构设计满足设计要求的固定载荷、风载、地震载荷、飞灰载荷等各种载荷综合作用工况下的性能。设计考虑的载荷组合如下:自重+积灰+常压+热力自重+积灰+常压+风载荷+热力自重+积灰+常压+地震载荷+热力玻璃钢烟囱的筒壁从内到外的顺序通常分为内衬防腐蚀层、结构层、外保护层。外防护层主要作用是保护烟囱外表不受光氧及气候老化结构层主要作用承受压应力、拉应力和各种外载荷。保证制品的力学

16、机械性能满足要求内衬防腐蚀层主要提供烟囱的耐腐蚀、抗渗、耐磨功能。为防止烟囱内壁在气流作用下产生静电积灰或聚露，烟囱内表采用碳纤维毡作为增强材料材进行导静电设计，并配备接地系统。内衬防腐蚀层树脂平均含量85%，该层采用1层碳面纱、1层工业级别C型的表面毡及3层由耐腐蚀玻璃纤维喷射纱。该层树脂中可添加碳化硅以提高内表面耐磨性能，确保内筒在高速烟气运行下不受磨损。结构层树脂平均含量50%，该层由耐腐蚀玻璃纤维喷射纱，耐腐蚀玻璃纤维缠绕纱，耐腐蚀玻璃纤维单向布组合构成，通过缠绕、喷射方法成型直至达到设计厚度，一次单向布铺层为两层，搭接为布宽的一半。防老化层树脂平均含量85%，该层采用喷射树脂胶液，树

17、脂中含抗老化剂（UV-531二甲苯酮类）,吸收紫外线及有害波段的光波,提高设备耐侯性能，延长使用寿命。外表层中可以加入用户要求的产品最终颜色。制作玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）的制造是一个液态树脂及增强纤维结合起来形成一个整体的过程，其生产过程为典型的特殊生产过程，树脂是热固性的，由其制造的层压板是刚性的，永久性的。一旦复合并且固化，层合板将不能改变，材料不能恢复，产品的质量是在制造开始及过程中就决定了，没有办法通过下一步的检查来提高层合板的完整性或质量。因此FRP烟囱的质量在设计保证的前提下主要取决于生产设备、设施、工艺技术水平和实时过程质量控制。整筒式玻璃钢排烟囱现场制作，由大型微机控制缠绕机

18、带动专用模具转动来完成产品的缠绕、喷射等制作工艺。产品制作前，模具外表面缠绕专用塑料薄膜，以方便产品固化后的脱模工序。缠绕过程从产品内表面到外表面。产品结构壁从内到外分为内衬层、加强层和外表面层。外表面层包含紫外线吸收剂，以防止突发事件对产品的破坏和产品的自然老化。铺层顺序严格按照设计要求。整个铺层要求湿法铺制，中间过程由于客观需要，如果需要停止，停止的铺层须用一层喷射纱覆盖，开始下一层前对产品表面进行打磨，再继续以下的铺层。支撑方式玻璃钢排烟筒的支撑方式可分为自立式、拉索式、塔架式、悬挂式四种，玻璃钢排烟筒普遍采用的支撑方式为分段悬挂式结构（整体悬挂式、分段悬挂式），一般分为2-4段，设置相

19、应的支撑平台和止晃平台。悬挂式玻璃钢内筒应进行悬挂结点强度计算及悬挂下端最大水平位移计算，按照温度变化最大差值计算内筒热应力并考虑热膨胀节的数量。内筒与外筒之间的止晃拉紧索承受的拉力，应根据内外筒变形协调计算。本项目FRP 烟囱内筒的设计出口直径为8.5m，总高200.53m,顶部高出混凝土外筒3m，为自立式，底部立于12.47m标高处的原集灰平台。原烟囱门洞尺寸为高3m*宽3m无法运送玻璃钢成品节。鉴于原烟囱与水平烟道接口为高16m*宽4.7m，因此标准筒节按高度4.2m设计。FRP排烟筒包括：排烟筒、排烟筒导流板、酸液收集与排放、水平烟道连接段（在烟囱钢筋混凝土外筒壁以外的连接口处连接）、各分段排烟筒支承点、排烟筒在各层平台