1 工程概況
通遼發(fā)電總廠1#煙囪高度208m，煙囪出口內(nèi)直徑為7m，煙囪結(jié)構(gòu)為單筒式耐酸膠泥砌筑陶粒混凝土內(nèi)筒煙囪，于2009 年6 月23 日完成石灰石-石膏濕法脫硫、無GGH 煙氣脫硫改造。脫硫改造的同時，進行了煙囪內(nèi)襯貼玻璃化陶瓷磚防腐改造，經(jīng)過多年的運行，玻璃化陶瓷磚防腐層已經(jīng)損壞，需要重新進行防腐改造。本次防腐改造采取在煙囪內(nèi)安裝自立式裝玻璃鋼（FRP）內(nèi)筒，內(nèi)筒直徑6.2m，在煙囪內(nèi)部6.0m 積灰平臺上設置鋼結(jié)構(gòu)支承平臺，F(xiàn)RP 內(nèi)筒在19m 高程鋼平臺以上采用自立式，鋼平臺以下采取懸吊式，與下部水平鋼煙道相連接。由于不能破壞原煙囪6.0m 層鋼筋混凝土積平臺，原煙囪煙道入口尺寸也不滿足FRP 內(nèi)筒安裝，且煙囪周圍各種構(gòu)筑物密布，不滿足運輸要求，因此本工程采用FRP 內(nèi)筒正裝法安裝，即采煙囪頂口外部吊裝方法，將制作好的FRP內(nèi)筒分節(jié)由煙囪外部經(jīng)煙囪頂口吊裝入煙囪內(nèi)部，在內(nèi)部進行各節(jié)之間的連接和固定，最后形成一個整體的RP 內(nèi)筒。本次改造施工方案為引進日本技術(shù)，F(xiàn)RP 內(nèi)筒及吊裝施工方案由日本專家提供設計及技術(shù)支持。
2 正裝法施工原理與系統(tǒng)組成
2.1 基本原理
本法利用在煙囪頂部安裝的起吊架及滑輪，在地面安裝卷揚機，通過鋼絲繩的拉力實現(xiàn)提升內(nèi)筒，逐節(jié)組合連接安裝的方法。以頂部起吊架為受力結(jié)構(gòu)，以地面卷揚機為動力，以鋼絲繩為紐帶，按從下到上的順序，依次將制作好的內(nèi)筒吊裝就位，對接、調(diào)整、內(nèi)部手糊、灌縫，如此循環(huán)往復，直到210m 內(nèi)筒組合安裝完成。
2.2 系統(tǒng)組成
整個吊裝過程為煙囪外垂直提升、頂部水平移動、煙囪內(nèi)部垂直下降三個行程。吊裝系統(tǒng)由卷揚機、頂部起吊架、手動單軌滑車、滑輪、鋼絲繩、地錨、手拉葫蘆等組成。為了將組裝起吊架的桿件從地面吊運至煙囪頂部，前期先在煙囪頂口安裝輔助用簡易吊裝設施。在煙囪頂部筒壁上安裝一根立柱，立柱根部錨固在煙囪頂部的鋼筋混凝土壁上，在此立柱上安裝一個滑輪，在地面安裝一臺拉力為30KN卷揚機，配直徑12mm 的鋼絲繩，卷揚機的鋼絲繩穿過滑輪再下到地面上，鋼絲繩一端配上吊鉤及配重，形成簡易吊裝系統(tǒng)。
起吊架設計起重量80KN，由5 根立柱、2 根行車梁、2個單軌滑車、2 個手拉葫蘆、6 個定滑輪和數(shù)根連桿組成。為減少高空作業(yè)量，立柱及連桿均按照設計圖紙加工制作，運至頂部組裝，采用10.9s 級高強螺栓連接，構(gòu)件表面涂刷防銹油漆。
2.2.1 起吊架
起吊架由立柱及連桿組成，吊架總高度12m，有效吊裝高度8.8m。為了減輕重量，便于高空運輸及安裝作業(yè)，每根立柱由多節(jié)對接組裝而成；其中A、B、C、D 柱各為四節(jié)，從下向上分別為第一節(jié)4.8m、第二節(jié)4.5m、第三節(jié)4m、第四節(jié)3.5m；E 柱為三節(jié)，從下向上分別為第一節(jié)4.8m、第
二節(jié)4.5m、第三節(jié)4m；各立柱第一節(jié)由煙囪頂口外部向下延伸與煙囪鋼筋混凝土筒外壁錨固。
立柱采用φ219×8mm 無縫鋼管加工制作，每節(jié)兩端均用16mm 厚鋼板制作承插焊法蘭，法蘭與鋼管間等間距焊接12 塊高度100mm 三角形加勁板增強，法蘭為350×16mm，等間距開孔12 個，用M20×70mm 高強度大六角螺栓將各節(jié)之間連接。除B、C 柱子之外，其他各立柱在第二節(jié)底部間采
用20a（200×100×8）熱軋普通工字鋼配4-M16×70mm 高強度大六角螺栓相互連接，并與煙囪頂口混凝土間緊密接觸，以利于立柱的力傳遞給煙囪筒壁。各立柱間的支撐桿采用φ108×4mm 無縫鋼管制作，鋼管端采用盲法蘭封堵后在端部延直徑切縫，塞焊厚度8mm連接板，連接板一面為平面，另一面焊三角形加勁板，以加勁板對稱開螺栓孔，每側(cè)3 個孔，共開孔6 個，采用M16×50mm 高強度大六角螺栓連接。立柱上的相應位置用厚度8mm的鋼板做支撐桿連接板，連接板上下部位均焊法蘭加勁板加強，法蘭板為φ350×6mm。2.2.2 行車梁及滑車行車梁共兩根，行車梁為36b 號熱軋普通工字鋼，長度12m，懸挑段長6.8m，梁兩端部焊封閉盲板，懸挑端部焊接環(huán)，用于連接吊裝軌道繩。梁末端和中部用4-M20高強度大六角螺栓固定在立柱的牛腿上，保證兩根梁相互平行，梁兩端上平面采用10號工字鋼連接，懸挑段間隔3m 形成X 型拉結(jié)。牛腿采用厚度為16mm 的鋼板制作成工字鋼形式，與立柱間采取承插焊接，牛腿寬330mm 高282mm，伸出長度386mm。單軌手動滑車起重量為100KN，每根梁上安裝一個雙輪手動滑車，小車前連接直徑12mm 的鋼絲繩，配以5t 手拉葫蘆控制其在行車梁上移動。
2.2.3 導向鋼絲繩
導向鋼絲繩布置在起吊側(cè)，導向鋼絲繩為2φ16，鋼絲繩結(jié)構(gòu)為6×37+NF；強度1770MPa，破斷拉力總和166kN。起吊時，在導向鋼絲繩上安裝5t 開口滑輪，F(xiàn)RP 內(nèi)筒掛在滑輪的吊鉤上；導向鋼絲繩兼做纜風繩，減小起吊過程中風力的作用，避免內(nèi)筒隨風飄擺。導向鋼絲繩與地錨間用5t 手拉葫蘆拉結(jié)，以方便控制導向鋼絲繩的松緊程度。導向鋼絲繩地錨采用φ25圓鋼制作，地錨基礎為配筋基礎，體積2.5m³，重量6.25t，不考慮地基摩擦力的情況下，兩個地錨可以抵抗12.5t 的拉力，滿足吊重10t 的要求。
2.2.4 卷揚機及牽引鋼絲繩
兩臺起重卷揚機以煙囪中線對稱布置在導向鋼絲繩的另一側(cè)，卷揚機并排安裝。每臺卷揚機額定拉力為50KN，并配置變頻控制柜和遠程控制。卷揚機基礎為配筋基礎，尺寸為4.8m×1.8 m×1.5 m，重量32t，不考慮摩擦力和卷揚機自重的情況下，可抵抗28t 的拉力。牽引鋼絲繩為主受力鋼絲繩，牽引鋼絲繩為2φ18，鋼絲繩結(jié)構(gòu)為6×37+FC；強度1770MPa，破斷拉力總和211kN。由安裝在地面上的卷揚機引出，穿過頂部行車梁的定滑輪和小滑車與導向鋼絲繩上的滑輪連接，在卷揚機的動力作用下，拉動導向鋼絲繩上的滑輪，F(xiàn)RP 內(nèi)筒隨即沿著導向鋼絲繩向上提升?；啚閱屋嗛_口型，當內(nèi)筒提升至頂部時，打開滑輪，將導向鋼絲繩與滑輪脫開，F(xiàn)RP 內(nèi)筒即可沿著行車梁水平移動。FRP2.2.5 拉線及地錨為了加強吊裝結(jié)構(gòu)架的穩(wěn)定性，在導向鋼絲繩的另一側(cè)以煙囪中線對稱布置2φ12拉線鋼絲繩，鋼絲繩結(jié)構(gòu)為6×37+FC，強度1770MPa，破斷拉力總和93.7kN。拉線地錨采用φ25圓鋼制作，地錨基礎為配筋基礎，體積2.5m³，重量6.25t，不考慮地基摩擦力的情況下，兩個地錨可以抵抗12.5t 的拉力，滿足吊重10t 的要求。
3 FRP 內(nèi)筒施工
煙囪內(nèi)筒高度210m，由44節(jié)FRP 筒節(jié)承插連接而成，F(xiàn)RP內(nèi)筒總重量139.29t，加上抱箍及止晃裝置后總重量205t，整個內(nèi)筒為自立式，中間無任何承重結(jié)構(gòu)。為防止筒身偏斜，每隔30m 高程安裝止晃點，共安裝6處止晃點。頂部混凝土筒壁與FRP 內(nèi)筒間隙安裝防雨蓋，防止雨水及煙氣冷凝水流
入煙囪內(nèi)部。內(nèi)筒施工流程為：生產(chǎn)→水平運輸→垂直運輸→對接→垂直度調(diào)整→連接固定→接口手糊密封→止晃點安裝→檢查驗收。
內(nèi)筒外部安裝4 部吊籃進行內(nèi)筒對接、調(diào)整、接縫處理等操作，吊籃鋼絲繩固定在頂部吊裝架柱子根部。筒內(nèi)部操作平臺為自制平臺，內(nèi)筒安裝就位后，利用內(nèi)筒吊裝系統(tǒng)進行內(nèi)部升降操作。
3.1 內(nèi)筒生產(chǎn)
內(nèi)筒生產(chǎn)流程為：材料準備→纏繞設備調(diào)整→筒身纏繞→固化→脫模→檢查驗收→底部超長切割→抱箍安裝。FRP 內(nèi)筒由日本公司提供設計圖紙，在施工現(xiàn)場進行纏繞生產(chǎn)，立式和臥式纏繞設備各一臺，由專業(yè)人員進行生產(chǎn)操作，日本專家進行技術(shù)指導支持。各節(jié)內(nèi)筒長度及厚度10～29mm 不等，下部筒身壁厚較厚，節(jié)長較短，便于平衡每節(jié)筒的重量。為了便于安裝和密封及良好的受力，各節(jié)內(nèi)筒設計為承插式連接，在FRP 內(nèi)筒生產(chǎn)時由模具制作寬12mm，高150mm的承插槽。
在現(xiàn)場用混凝土制作一個直徑大于FRP 內(nèi)筒的水平圓臺，抱箍的安裝在此平臺上進行。抱箍的安裝過程也是內(nèi)筒在地面的預組裝，將相連的兩節(jié)內(nèi)筒在水平圓臺上進行承插對接，將兩節(jié)內(nèi)筒的抱箍在合適位置安裝固定，抱箍與FRP筒間墊5mm 厚橡膠墊，抱箍上下兩側(cè)均用手工糊厚22mm 寬度
不小于100mm 玻璃纖維布與筒體固結(jié)，以防止抱箍上下移動。抱箍由16號槽鋼（160×65×8.5×10）加工，并在抱箍上焊兩個吊耳，吊耳鋼板厚度16mm，吊耳以內(nèi)筒直徑對稱布置，以方便內(nèi)筒的吊運。抱箍由4節(jié)1/4圓組成，每節(jié)兩端封堵板上開孔3個，節(jié)間采用3-M16螺栓連接形成整體，再用連
接鋼板焊接加固，以免運行過程中螺栓松動失效。抱箍槽鋼腿寬周圈上等間距開孔24φ18，以方便上下筒節(jié)連接，螺栓孔兩邊沿腰高向設加勁板增強。
3.2 內(nèi)筒運輸
內(nèi)筒在地面水平運輸采用25t 汽車吊配合自制小推車，運至垂直起吊場地后由煙囪頂部吊裝系統(tǒng)吊運至煙囪內(nèi)部。抱箍安裝垂直吊運
3.3 對接安裝
第一節(jié)內(nèi)筒底部制作厚度50mm，寬度121mm 的法蘭，法蘭與鋼支撐平臺圈梁用24-M22螺栓連接；以后各節(jié)承插入前一節(jié)的承插口，再用24-M16螺桿將上下兩節(jié)的鋼制抱箍連接緊固，形成整體。兩節(jié)內(nèi)筒連接緊固前，在內(nèi)筒90°夾角度位置掛兩個鉛垂，用以測量和控制內(nèi)筒的垂直度偏差。連接緊固后，將FRP 筒內(nèi)部接縫部位進行表面打磨處理，清除表面灰塵，將事先裁剪好的玻璃纖維布浸漬樹脂后粘貼于接縫部位。接縫處手糊高度200mm，厚度10mm，縫隙每側(cè)不少于100mm，每塊纖維布間相互搭接30mm，分層成活，上下層間接縫位置錯開50mm。內(nèi)部手糊完成固結(jié)后，在內(nèi)筒外部用樹脂將承插槽的縫隙灌滿，加強節(jié)間密封性和整體性，增強內(nèi)筒的強度。
3.4 止晃裝置安裝
內(nèi)筒安裝至設計止晃點高程時，立即安裝止晃裝置。由FRP 筒身抱箍和支腿組成，支腿在內(nèi)筒外圍90°夾角方位設置4根，末端用M20膨脹螺栓固定在混凝土筒壁上。止晃點共6層，第一層設于第一節(jié)內(nèi)筒底部以上30m 處，以上每隔30m 設置一層。止晃抱箍用25b（250×80×9×12）槽鋼卷制而成，做法與前述抱箍相同，各節(jié)間用4-M20螺栓連接；支腿由150×150×7×10H 型鋼制成，各部件間用高強度螺栓連接。
3.5 19m 支撐平臺以下連接段FRP 施工19m 鋼平臺以上FRP 內(nèi)筒及下部水平鋼煙道施工完成后，再做最后一節(jié)FRP 內(nèi)筒連接段，將水平煙道與19m 以上FRP 內(nèi)筒連通。連接段長5.55m，壁厚10mm，在鋼煙道出口以上800mm 處設［型伸縮節(jié)，伸縮部位向外凸出，高度和寬度均為200mm，手糊玻璃纖維布制成。連接段FRP 筒需從已經(jīng)安裝好的FRP 內(nèi)筒中吊下，因此，需將內(nèi)筒軸向切縫一道，筒壁錯位后縮小其直徑。吊運到預定位置后，在內(nèi)筒外壁四個方向手糊吊耳，吊耳完全固化后，利用19m 鋼平臺上的鋼梁將內(nèi)筒懸吊就位，將筒壁豎向切縫一側(cè)切掉一部分，再將筒壁對位恢復，切縫位置兩面進行打磨處理后，延縫隙手糊寬400mm 厚10mm 玻璃纖維布將內(nèi)筒恢復成整體。上部與鋼平臺以上第一節(jié)內(nèi)筒搭接500mm，接縫部位手糊厚度150mm 玻璃纖維布，每側(cè)寬度240mm；下部與鋼煙道出口對接，在接縫內(nèi)外兩面手糊玻璃絲布固結(jié)密封，手糊寬度每側(cè)200mm，厚度10mm。接縫部位為薄弱部位，手糊前將接縫部位FRP 內(nèi)筒和煙道鋼板進行表面除塵、除銹處理，分層粘接成活，各層間相互錯縫搭接，上一層壓住下一層的接縫位置，確保接縫嚴密。止晃點伸縮節(jié)完工后的內(nèi)筒
4 結(jié) 語
煙囪玻璃鋼內(nèi)筒自重輕、施工簡便、工期短，防腐蝕效果、耐久性和經(jīng)濟效益也得到了行業(yè)內(nèi)的認可。本工程采取自立式內(nèi)筒，且采用外部起吊，內(nèi)部正裝法施工，這種起吊方法使用的器具少，不需要大噸位的起重設備。內(nèi)筒采用自立式，除止晃點外無需設置其他任何承重結(jié)構(gòu)，與懸掛式相比，可以節(jié)省材料，節(jié)約投資，降低工程造價，加快施工進度。煙囪頂口外部起吊方法可適用于新建和改造煙囪的套筒煙囪、多筒煙囪內(nèi)筒安裝，技術(shù)先進，優(yōu)勢明顯，推廣應用前景廣闊。
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