阻燃VE与FRP烟囱规范PPT

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1、玻璃钢烟囱设计规范玻璃钢烟囱设计规范上海富晨化工有限公司上海富晨化工有限公司 陆士平陆士平2012-5关于富晨关于富晨-1 专业从事高性能耐腐蚀树脂,VEGF鳞片衬里和涂料,防腐蚀工程设计,咨询,施工,质量监督和技术服务的科技型企业; 先后参加编制了10多本国家设计、施工和验收规范、产品和行业标准。 产品应用涵盖了防腐蚀玻璃钢和工程、高性能材料、烟气脱硫等领域。 FUCHEM和VEGF产品特点形成了公司独有的个性化服务的特色关于富晨关于富晨-2 编制的标准编制的标准1.工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-2008，2.建筑防腐蚀工程施工规范GB50212-20023.建筑防腐蚀工程质量验收规

2、范GB50224-20104.乙烯基酯树脂防腐蚀工程技术规范 GB/T50590-20105. 烟囱设计规范 GB50051（修编）6. 烟囱工程施工及验收规范 GB50078-20087.树脂整体地面通用图HG/T21638-2005关于富晨关于富晨-3 编制的标准编制的标准7. 工业设备、管道防腐蚀工程施工规范 GB50726-20118. 工业设备、管道防腐蚀工程施工质量验收规范 GB 50727-20119.环氧树脂自流平地面工程技术规范 GB/ T50589-2-1010.玻璃鳞片衬里胶泥HG/T3797-200511. 中标协呋喃树脂防腐蚀工程技术规程 CECS 01:20041.

3、烟囱设计规范烟囱设计规范-GB50051的修订的修订1.1 现行 GB50051-2002 的局限性: 1.未对湿法脱硫,脱酸后的烟气腐蚀性进行分级和提出针对性措施; 2. 2005-2010年行业处于实证和试验阶段,设计院,施工和材料商试错;湿烟囱出现了大量腐蚀问题 ; 3.2010年住建部下达给中国冶金建设协会修编任务,包钢院主编,新增加”玻璃钢烟囱”章节 国外的经验和规范; 调查国内已有烟囱运行情况; 确定试验验证方案; 编写条文; 征求意见有 1/3 是针对玻璃钢烟囱. 2012-4通过审查. 目前处于报批阶段湿法湿法FGD FGD 典型工艺典型工艺1.2 湿法脱硫后烟气特点湿法脱硫后

4、烟气特点1. 以燃煤为主的烟气，含硫量在0.53.5。 烟气温度约为120140； 产生的 SO2体积浓度约为360 ppm2500ppm SO3约为7 ppm50 ppm；2. 湿法脱硫后烟气温度约为50左右，设置GGH热交换器后，烟气温度可以提高到80-90左右 ； 90以上SO2被除去，但SO3几乎脱不掉； 烟气湿度增加，呈饱和状态，水蒸汽含量约为 1012%(体积比)。1.3 烟气的露点温度烟气的露点温度1.烟气中腐蚀介质由气态转为液态的临界温度-“露点温度” 1) 水蒸汽露点温度为49，也是硝酸、氢氟 酸、 亚硫酸的露点温度. 2) 盐酸露点温度为145 3) 硫酸的露点温度大约为5

5、4.2. 烟气的露点温度取决于烟气里三氧化硫的浓度和烟气相对湿度; 当烟气温度低于150时，且燃煤的含硫量大于0.75时（此时烟气SO3含量约为10ppm），要考虑烟气的腐蚀作用 下图: 当烟气中SO3含量为10ppm，时，燃煤烟气露点温度约为135 1.4 烟气的腐蚀性等级烟气的腐蚀性等级-11. 根据烟气相对湿度和温度，燃煤烟气分类如下： 1 ) 干烟气：相对湿度小于60%、温度大于或等于90的烟气； 2) 潮湿烟气：相对湿度大于60%、温度大于60但小于90的烟气； 3) 湿烟气：相对湿度为饱和状态、温度小于或等于60的烟气。 当排放非燃煤烟气时，烟气分类可根据经验并参照上述规定来确定。

6、 烟囱设计应按烟气分类确定烟气相应腐蚀等级，并采取相应的防腐蚀措施。1.4 烟气的腐蚀性等级烟气的腐蚀性等级-22. 对于主要腐蚀介质为二氧化硫的干烟气干烟气，当烟气温度低于150，且烟气二氧化硫含量大于500ppm时，应考虑烟气的腐蚀性影响，并按以下规定确定其腐蚀等级：1) 当烟气二氧化硫含量为500ppm1000ppm时，烟气为弱腐蚀干烟气；2) 当烟气二氧化硫含量大于1000ppm但小于或等于1800ppm时，烟气为中等腐蚀干烟气；3) 当烟气二氧化硫含量大于1800ppm时，烟气为强腐蚀干烟气。1.4 烟气的腐蚀性等级烟气的腐蚀性等级-33.湿烟气湿烟气和潮湿烟气潮湿烟气其腐蚀等级应根

7、据烟气腐蚀介质类型,含量和烟气温度与露点温度关系来确定。1) 湿法脱硫烟气为强腐蚀性湿烟气；2) 湿法脱硫烟气经过再加热后为强腐蚀性潮湿烟气。烟囱结构形式选用烟囱结构形式选用烟囱类型 烟气类型干烟气潮湿烟气湿烟气弱腐蚀性中等腐蚀强腐蚀砖烟囱单筒式钢筋混凝土烟囱套筒或多管式烟囱砖内筒钢内筒防腐蚀金属内衬轻质玻璃砖内衬防腐蚀涂层内衬耐酸混凝土内衬玻璃钢内筒注注“ ”-推荐采用推荐采用;“”-可采用；可采用；“”-不宜采用；不宜采用；“”不应采用。不应采用。1.5 湿法脱硫烟囱所用耐腐蚀材料湿法脱硫烟囱所用耐腐蚀材料1. 钛板衬里碳钢钛板衬里碳钢2.耐酸耐酸 (轻质泡沫玻璃）砖衬里碳钢轻质泡沫玻璃）

8、砖衬里碳钢3.合适的热固性树脂合适的热固性树脂FRP4。热固性树脂涂覆碳钢（如：。热固性树脂涂覆碳钢（如：VEGF）钛基复合钢板钛基复合钢板钛钢复合钢板损坏情况钛钢复合钢板损坏情况 复合钢板是湿法脱硫复合钢板是湿法脱硫烟囱最有效内衬之一。烟囱最有效内衬之一。 需要对其接缝和焊接需要对其接缝和焊接作出规定作出规定玻璃砖脱落与开裂玻璃砖脱落与开裂耐酸浇注料内衬耐酸浇注料内衬1.6 玻璃钢排烟筒玻璃钢排烟筒-1 优点：1) 轻质高强 相对密度1.52.0t/m3，只有碳钢的1/41/5，但抗拉强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。2) 耐腐蚀性能好 FRP是良好的耐腐材料，对大气

9、、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。3）易于成型 可根据需要设计和制作各种形状，整体性好,无不同材质之间的层间附着问题。玻璃钢排烟筒玻璃钢排烟筒-2 缺点：1）弹性模量低 FRP的弹性模量比钢（E=2.1106）小10倍，刚性不足，容易变形。2）长期耐温性差 FRP不能在高温下长期使用，通用UPR制造的FRP在50以上强度就明显下降，一般只在70以下使用；而选择耐高温树脂(如VE)，使长期工作温度在100-150则是可能的。3）层间剪切强度低 层间剪切强度由树脂来承担，比较低。可通过选择工艺、使用偶联剂等方法来提高层间粘结力，主要是在产品设计时，尽量避免使层间受剪。

10、玻璃钢排烟筒玻璃钢排烟筒-3 玻璃钢烟囱是解决玻璃钢烟囱是解决湿法脱硫烟囱腐蚀湿法脱硫烟囱腐蚀问题的有效方法，问题的有效方法，是未来烟囱发展的是未来烟囱发展的一个重要方向。一个重要方向。 玻璃钢烟囱纳入国玻璃钢烟囱纳入国家规范将推动该领家规范将推动该领域的发展，会促进域的发展，会促进玻璃钢烟囱的广泛玻璃钢烟囱的广泛应用应用1.7 在在FRP烟囱工艺中，基于乙烯基树烟囱工艺中，基于乙烯基树脂脂FRP的其他优势的其他优势 与耐酸砖、橡胶衬里的钢结构和与耐酸砖、橡胶衬里的钢结构和C-276衬里衬里的钢结构相比，需要的钢结构相比，需要较少的维护较少的维护 在在耐循环疲劳性耐循环疲劳性方面比方面比317

11、L不锈钢和不锈钢和C-276合金合金更加耐用更加耐用1.8 烟囱内衬烟囱内衬(10 x230)费用比较费用比较 结构材料结构材料 建造费用建造费用 比率比率 树脂树脂FRP$700,0001.0 316不锈钢不锈钢 $800,000 1.15 317LM不锈钢不锈钢 $1,100,0001.57 C-276衬里碳钢衬里碳钢 $1,200,0001.711.9 不同类型工艺的比较不同类型工艺的比较 材质选择应考虑以下几个方面材质选择应考虑以下几个方面: 耐化性耐化性 耐热性及机械性能耐热性及机械性能 总成本总成本2. 玻璃钢烟囱的设计玻璃钢烟囱的设计 2.1玻璃钢烟囱的适用条件:1. 烟气运行温

12、度不得超过100；2事故发生时的烟气瞬间（半小时内）温度不得超过所用树脂的Tg； (超出上述条件，选用的原材料和玻璃钢性能应经试验确定,或设置冷却装置。) 用于经过脱硫或其他方法处理后符合排放标准的烟气； 无烟气旁路2.2 玻璃钢烟囱玻璃钢烟囱 形式形式1.四种形式: 自立式、拉索式、塔架式和套筒式 2. 自立式玻璃钢烟囱的高度不宜超过30m，且其高径比（H/D）不宜大于10；3. 拉索式玻璃钢烟囱的高度不宜超过45m，且其高径比（H/D）不宜大于20；4.塔架式、套筒式或多管式玻璃钢烟囱，其跨径比（L/D）不宜大于10。注：H烟囱高度(m)；L玻璃钢排烟筒横向支承间距(m)；D玻璃钢排烟筒直

13、径(m)。 2.3 制成品制成品-1 1玻璃钢烟囱的制成品由防腐蚀内层、结构层和外表面层组成： 防腐蚀内层由富树脂层和次内层组成；富树脂层厚度应不小于0.25 mm,宜采用玻璃纤维表面毡，其树脂含量应不小于85%，也可选用有机合成纤维材料；次内层应采用玻璃纤维短切毡或喷射纱，其厚度应不小于2 mm,树脂含量应不小于70%. 内层需要进行防静电处理时，采用导电碳纤维毡或导电碳填料的内表面，其内表面的连续表面电阻率不大于1.0106，静电释放装置的对地电阻不大于25。 2.3 制成品制成品-2 结构层由玻璃纤维连续纱或玻璃纤维织物浸渍树脂缠绕成型，其树脂含量为355%，厚度由计算确定. 外表面层由

14、无空气阻聚的树脂组成。当玻璃钢烟囱暴露在室外时，外表面层应添加紫外线吸收剂，外表面层厚度应不小于0.5mm。2.4 原材料原材料-1基体树脂选用化学阻燃型环氧乙烯基酯树脂: 1）背景:国外标准 ASTM 5364; CICIND 国内标准 GB50229; GB50016 烟囱的火灾事故2)设计温度指标 T ( HDT -20) ( 3个温度: HDT, Tg, 临界温度)3) 玻璃钢的阻燃要求: LOI = 32 火焰扩散指数不大于45 （ ASTM E84 ).4) 玻璃钢防腐蚀内层和结构层宜选用同类型的树脂。当选用不同类型的树脂时,层间应附着相容.2.4 原材料原材料-2除其液体树脂技术

15、指标应符合现行国家标准纤维增强用液体不饱和聚酯树脂GB/T8237的规定外,浇铸体的主要性能应符合下列要求： 耐蚀层树脂 结构层树脂拉伸强度(MPa) 60.0 60.0拉伸模量(Gpa ) 3.0 3.0断裂延伸率(%) 3.0 2.5热变形温度(HDT，1.82 Mpa ) 100耐碱性(10%NaOH,100) 100h无异状2.4原材料原材料-3 增强材料 :1)富树脂层宜选用耐化学型C-glass表面毡或有机合成材料,也可选用 C型中碱玻璃纤维表面毡;次内层应选用E-CR型玻璃纤维短切毡或喷射纱. 有防静电要求时，可选用碳纤维毡或布.2)结构层应选用E-CR类型玻璃纤维的缠绕纱、单向

16、布;在排放潮湿烟气条件下,可选用E型玻璃纤维的缠绕纱、单向布.3)筒体之间连接选用的玻璃纤维方格布,短切毡, 单向布与本体增强材料的类型一致.4)玻璃纤维表面处理采用的偶联剂应同选用的树脂匹配； 制成品制成品-3 常温下机械缠绕玻璃钢标准值项 目数 值项 目数 值环纵向泊松比 0.23纵环向泊松比 0.12环向抗拉强度 220Mpa轴向抗拉强度190Mpa轴向抗压强度 140Mpa剪切弹性模量 7000Mpa轴向拉伸弹性模量 16000Mpa环向拉伸弹性模量 28000Mpa轴向弯曲弹性模量 8000Mpa环向弯曲弹性模量 20000Mpa纵向热膨胀系数 2.0 x10-5环向热膨胀系数 1.

17、2x10-5重力密度1720 kN/m3ztkfzckfztkEzbkEzzztkfkGtkEbkE制成品制成品-4 手糊玻璃钢板的力学性能标准值拉伸强度(MPa)弯曲强度(MPa)剪切强度(MPa)弯曲弹性模量(MPa)160200207.0103玻璃钢的设计值根据其标准值除以相应材料分项系数来计算，玻璃钢烟囱的材料分项系数见下表受力状态符 号荷载基本组合考虑地震和风荷载不考虑地震和风荷载轴心受压或 3.23.6轴心受拉或 2.68.0弯曲受拉或弯曲受压 或2.02.5zcczttzbtzbcbtbc2.5 试验和验证试验和验证-11.选用树脂:第一组: FUCHEM 892A; DERAK

18、ANE 510C; HDT=100-110 ; Tg=120-130 ; ASTM E84 火焰扩散指数不大于45。第二组: FUCHEM 892N; DERAKANE 515; HDT=125-135 ; Tg=140-150; ASTM E84 火焰扩散指数不大于25。2.温度条件:第一组:常温; 60 (半小时; 9个月)第二组:常温; 90 (半小时; 9个月)2.5 试验和验证试验和验证-23.样条形式:工厂制作 1) 从 缠绕管子上取样: 环向缠绕+单向布; 环向缠绕+交叉缠绕; 2)手糊板: 单向布; 方格布; 方格布+短切毡; 短切毡 在冀州中意工厂缠绕试验管子在冀州中意工厂缠

19、绕试验管子从管子上取样从管子上取样2.5 试验和验证试验和验证-34.验证结果: 1) 环向缠绕+单向布; 60；900 C下 环向和轴向：拉伸强度保留率均大于95%; 模量的保留率均大于85%; 弯曲强度保留率均大于70%; 模量的保留率均大于95%; 轴向压缩强度保留率均大于50%; 模量的保留率均大于85%; 2) 环向缠绕环向缠绕+交叉缠绕交叉缠绕;轴向的拉伸和弯曲强度只有环向的1/10； 模量只有环向的1/ 3；60；900 C下：拉伸和弯曲强度保留率在95%以上； 模量保留率在75%以上 轴向压缩强度保留率大于60%; 模量的保留率大于85%;3) 温度下的温度下的T剪切强度保留率

20、剪切强度保留率 毡+布： 600 C下 T剪切强度保留率大于75% 900 C下 T剪切强度保留率大于50%3.设计与计算设计与计算3.1玻璃钢烟囱设计寿命按30年考虑，玻璃钢在长期使用中存在蠕变和应力腐蚀现象，其强度和模量有降低现象，因此在结构设计时应考虑温度折减。3.2玻璃钢筒壁强度计算玻璃钢筒壁强度计算: 1.在弯矩、轴力和温度作用下，自立式玻璃钢内筒纵向抗压强度计算 2.在弯矩、轴力和温度作用下，悬挂式玻璃钢内筒纵向抗拉强度计算： 3.玻璃钢筒壁在烟气负压和风荷载环向弯矩作用下，其强度进行计算： 4.负压运行的自立式玻璃钢内筒，筒壁强度计算： 5.玻璃钢烟囱可采用加劲肋的方法提高玻璃钢

21、烟囱筒壁刚度，加劲肋影响截面抗弯刚度应进行计算： 6. 玻璃钢筒壁分段采用平端对接时，宜内外双面粘贴连接，并对粘贴连接宽度、厚度及铺层分别进行计算。 7. 开口补强计算4.设计构造设计构造-1 4.1 玻璃钢烟囱下部烟道接口宜设计成圆形 4.2 玻璃钢加强肋间距应不超过烟囱直径的1.5倍,同时不大于8米。 4.3 拉索式玻璃钢烟囱拉索设置： 1. 当烟囱高度与直径之比小于15时，可设1 层拉索，拉索位置距烟囱顶部小于h /3 处。 2 . 烟囱高度与直径之比大于15 时，可设2 层拉索，下层拉索宜设在上层拉索位置至烟囱底的1/2 高度处。 3. 拉索一般为3 根，平面夹角为120,拉索与烟囱轴

22、向夹角不小于25。玻璃钢筒体玻璃钢筒体加强加强肋的制作制作 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒4.设计构造设计构造-24.4 每段玻璃钢烟囱之间连接： 1 宜采用平端对接,对接处筒体的内外面的粘贴连接面的宽度,厚度计算确定,但全厚度时的宽度应不小于400mm. 2.当筒体直径小于4米时,也可采用承插连接, 承插深度应不小于100 mm,内外部接缝处糊制宽度应不小于400mm。 3. 接缝处采用玻璃纤维短切毡和布交替糊制，第一层和最后一层应是玻璃纤维短切毡.4.5 烟囱膨胀节宜采用玻璃钢法兰形式连接，连接材料的防腐蚀和耐温性能应符合烟气

23、工艺要求。4.设计构造设计构造-34.6 玻璃钢烟囱的筒壁结构层最小厚度; 烟囱直径 2.5 m时； 6 mm 烟囱直径 4 m时； 10 mm 中间值 线性插入浙江富阳热电厂浙江富阳热电厂-FRP承插面承插面设计细节设计细节: 接头补偿区域接头补偿区域 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒压缩压缩拉伸拉伸 未预热未预热FRP内筒状态内筒状态 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒预热后预热后FRP内筒状态内筒状态 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800m

24、m的烟囱的烟囱FRP内筒内筒5.制造和安装制造和安装-1 5.1.玻璃钢烟囱的制造应符合下列规定： 1.在制造商的室内工厂或在现场的设备处于有围护的空间进行制作。工作场所应通风； 2.环境温度宜为15-30，相对湿度不大于80%，所有材料和设备应高于露点温度3；当环境温度低于10时，应采取加热保温措施，并严禁用明火或蒸汽直接加热。 3.原材料使用时的温度，不应低于环境温度；5.2. 玻璃钢烟囱应分段制造，每段长度以满足安装和接缝总数最少为原则。玻璃钢筒体制作玻璃钢筒体制作 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒5.制造和安装制造和安装-2

25、5.3 结构层与防腐蚀内层的制造间隔时间的规定: 1. 防腐蚀内层固化完成后,表面采用丙酮擦拭发粘,即可进行结构层制造； 2. 防腐蚀内层固化完成后超过24小时,则应检查表面是否有沾污和水分,并进行丙酮敏感度试验: 1) 如果用丙酮擦拭后表面发粘,则可进行结构层制造； 2) 如果用丙酮擦拭后表面不发粘,或者表面有沾污,则应打磨去除表面光泽,清理干净后进行结构层制造。 3 在不采用打磨工序的情况下, 结构层与防腐蚀内层的制造间隔时间不应超过72小时。5.制造和安装制造和安装-35.4 玻璃钢烟囱内衬的制造误差的规定： 1 各分段内衬的直径误差应小于直径的1%； 2 各分段内衬的高度误差应不超过本

26、段高度的0.5%，且不应超过13mm； 3 各分段内衬的厚度误差应不超过内衬厚度的-10%+20%，或者重量误差应控制在-5%+10%之间。5.制造和安装制造和安装-45.5 在设计阶段，应计算出在装卸、存放和安装期间加在玻璃钢烟囱上的荷载，并加载到最终设计中。5.6 玻璃钢烟囱分段装卸时，应采用尼龙类吊索。5.7 直径超过3米的分段玻璃钢烟囱宜垂直位置存放和移动。5.8 当分段的玻璃钢烟囱进行水平和垂直位置的相互变换时，应符合底部边缘点的载荷设计，并且耐腐蚀层表面不得产生裂纹。5.9每段玻璃钢烟囱上的对称吊环，应满足安装期间所施加的任何载荷。浙江富阳热电厂浙江富阳热电厂 安装就位安装就位 直

27、径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒安装就位安装就位 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒就位就位 / 装配装配 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒 设计细节设计细节:支撑架支撑架 直径直径4800mm FRP 烟囱内筒烟囱内筒 直径直径4800mm的烟囱的烟囱FRP内筒内筒结结 论论 FRP在脱硫烟囱方面是一新发展方向在脱硫烟囱方面是一新发展方向. 严格的环保法规和新烟囱设计规范的实严格的环保法规和新烟囱设计规范的实行，将迎来行，将迎来FRP烟囱应用的好时机。烟囱应用的好时机。 化学阻燃化学阻燃 环氧乙烯基酯树脂和相应的纤环氧乙烯基酯树脂和相应的纤维材料将在脱硫烟囱方面会有一个比较维材料将在脱硫烟囱方面会有一个比较大的应用。大的应用。 设计门槛的提高设计门槛的提高,是行业健康发展的关键是行业健康发展的关键,不希望这个行业做烂掉不希望这个行业做烂掉!谢谢 谢谢!联系方式联系方式:上海富晨化工有限公司上海富晨化工有限公司 上海市漕溪路上海市漕溪路251号号 5-21B (200233) 电话电话:021-5448-4960;1360 1616 235 WWW