特大型垃圾焚燒發電廠煙囪去工業化設計與施工的關鍵技術應用與研究

李文杰 劉永路 王樂 王宏博

中國機械工業機械工程有限公司 河南 鄭州 450051

1 項目概況

深圳市東部環保電廠項目選址用地位于深圳市龍崗區，廠區總用地面積約26萬㎡，建筑面積約186144㎡。該垃圾焚燒發電廠建成后，可用作東部環保電廠的灰渣綜合利用及處置場，將是全球單廠規模最大、標準最高的垃圾焚燒發電廠，預計每天可以處理約5000t垃圾，每年將可處理深圳市2000萬居民年垃圾總量的1/3。

該電廠有2個煙囪坐落在主廠房東北面，單個筒體標高約為99.99m，直徑為11.2m，有檁托板、橫向縱向檁條組成骨架及2.5mm金屬面板。其中檁條約重106t、檁托板約重99t，各類面板約7720m2。

本項目主要為裝配式鋼結構圍護工程，且作業面集中在高空，工作面多且狹小，材料種類繁多且運輸困難，由于該工程建成后是將生產、辦公、生活、教育、旅游結合一起形成“五位一體”的模式，所以選材要求較高，使用年限長，整體效果好是首要要求，并且該項目對施工精度要求非常高。

2 研究目的

隨著科技的進步，垃圾焚燒發電廠的技術越發成熟，類似項目建造也日益增多，其中煙囪是電廠中非常重要的一環，往往是工廠的一個標志性建筑。煙囪在工廠中的作用決定了煙囪在施工和使用中會出現一些問題，即煙囪周圍腐蝕性大，一般容易腐蝕老化；煙囪高度高，施工作業面小施工難度大；幕墻裝飾要求精度高，對建模的質量要求高，這些問題都是要在工程開始前期就著手準備解決方案。選用成本較高的氟碳噴涂工藝勁平板使其使用年限延長也是為了降低整體形象腐蝕老化的速度；選用非標非標法安裝吊籃節省了施工空間，圓形煙囪的外觀裝飾施工難度大大降低，增加吊籃的周轉率，大大節省了施工成本；運用Rhino軟件進行三維建模，實際應用場景中針對構件的標準化拆分技術，提高建模的準確度，降低在安裝中出現問題的可能性[1]。

本項目依托深圳市東部電廠項目，對于垃圾焚燒發電廠煙囪去工業化設計與施工的關鍵技術應用與研究。通過該項目積累經驗為以后在去工業化方面的施工項目提供有效的幫助。

3 實施難點

1、南方天氣潮濕多雨，對于煙囪裝飾的選材要求有著很高的要求，我方選用耐腐蝕的氟碳噴涂勁平板新型工藝材料，延長使用年限。

2、煙囪周圍施工面小，全部高空作業，無法采用傳統的施工平臺作業。我方使用非標法安裝吊籃，該方案節省了空間，使圓形煙囪的外觀裝飾施工難度大大降低，增加吊籃的周轉率。

3、本工程墻面部分等同為幕墻結構，桿件數量多，建模難度大，我方根據網架結構設計三維坐標，建立空間三維模型，利用 SFCAD 進行網架結構深化，運用Rhino軟件三維技術軟件放樣結構實體。

4 主要創新點

4.1 選用氟碳烤漆三涂兩烤處理的鋁合金勁平板

常規的煙囪建造和裝飾方式一般幾年內就容易老化，影響工廠的整體形象，需要花費大代價翻新處理。本項目對煙囪進行新的去工業化設計，對勁平板材料進行耐腐蝕的氟碳噴涂工藝處理，氟碳噴涂具有優異的抗褪色性、抗起霜性、抗大氣污染(酸雨等)的耐腐蝕性，抗紫外線能力強，抗裂性強以及能夠承受惡劣天氣環境，其特性是一般材料所不能及的。

氟碳噴涂是一種靜電噴涂，也是液態噴涂的方式，該工藝流程分為兩步：1、前處理流程：鋁材的去油去污→水洗→堿洗(脫脂)→水洗→酸洗→水洗→鉻化→水洗→純水洗；2、噴涂流程：噴底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→質檢，該煙囪大部分使用氟碳噴涂鋁合金勁平板，小部分使用鏡面不銹鋼板，鋁合金勁平板表面進行氟碳烤漆三涂兩烤處理，平均漆膜厚度為不小于35μm。鍍膜層應符合有關AAMA、ASTM的試驗要求。兩個煙囪各類面板共約7720平方米，煙囪整體表面光亮平整。使用該工藝加工的鋁板將煙囪設計和建造裝修成垃圾焚燒發電廠對外展示的亮點，既有利于降低多年后腐蝕老化進行返修的費用，也對垃圾焚燒發電廠整體形象和對外宣傳教育提升具有重要意義。

圖1 煙囪整體效果圖

4.2 非標法安裝煙囪施工吊籃

該項目煙囪高99.99m，屬于超高結構，煙囪頂部有出風口上部空間狹小，受制于空間條件的局限性，吊籃無法按照標準方式安裝，故需根據現場實際情況使用非標法安裝吊籃。

4.2.1 原理介紹

本項目根據煙囪頂部造型采用抱箍鉗式騎墻架安裝方式將吊籃固定在煙囪頂部結構簡力女兒墻上，懸掛支臂前懸臂為1.0m，后懸臂為1.7m。立柱通過下支柱部件采用兩根φ14鋼筋（螺栓）植入女兒墻將立柱進行固定；后懸臂鋼梁通過鋼絞線固定在主體鋼筋混凝土墻上，與吊籃平衡。荷載的傳遞路徑是：吊籃的荷載通過鋼絲繩傳遞到橫桿與背部鋼絲繩，最終傳遞到鋼梁之上。后懸臂鋼梁通過4#鋼絲繩與主體鋼筋混凝土墻體連接，鋼梁兩個懸臂端經立柱通過2#、3#鋼絲繩連接，前懸臂鋼梁通過1#鋼絲繩與吊籃連接；通過兩根 鋼筋（螺栓）植入女兒墻將立柱進行固定[2]。

4.2.2 使用說明

1）將插桿插入三角形的前支架內，根據女兒墻等的高度調整插桿的高度，用螺栓固定。將插桿插入后支架套管內，插桿的高度與前支架高度等高，用螺栓固定，前、后支架完成安裝，設備連接件中螺栓長度應保證擰緊后螺栓頭螺母端面2～3螺紋為宜。

2)將前梁、后梁分別裝入前、后支架的插桿內，用中梁連接，前、后座間距離在場地的允許下，盡量調整至最大距離。將上支柱安裝在前支架插桿上。

3)裝加強鋼絲繩，調節螺旋扣的螺桿，使加強鋼絲繩繃緊，使前梁略微上翹3-5厘米，產生預應力，提高前梁剛度。再將工作鋼絲繩、安全鋼絲繩分別固定在前梁的懸掛機構架上，在安全鋼絲繩適當處安裝上限位塊，上限為塊與鋼絲繩鋼絲繩懸掛點之間的距離應不小于0.5m，限位擋塊應緊固牢固。

4)檢查上述各部件安裝是否正確，確認無誤后，將懸掛機構安放在工作位置，前梁伸出端懸伸長度為1.5m。兩套懸掛機構內側之間的距離應等于懸吊平臺的長度。配重均勻放置在后支架底座上，上緊防盜螺栓,將工作鋼絲繩、安全鋼絲繩從端部放下，此過程中注意鋼絲繩的纏繞現象。

圖2 實際安裝圖

4.2.3 Rhino軟件進行三維建模

本項目選用犀牛軟件進行三維建模，該軟件在產品設計外觀造型方面有著特別的優勢，犀牛軟件制作模型的核心是面，而此特點特別適合煙囪建模，該項目煙囪是直筒型的圓柱體，上下規則，展開為一個面，非常呼應犀牛軟件的核心思想。

建模步驟

(1) 分析設計院的藍圖，根據設計方案，整體構思安裝樣式，根據藍圖建造煙囪主體三維模型，標明煙囪主體預埋件位置，添加與之相連接的檁托板。

圖3 檁托板安裝

(2) 增加縱向主檁條，縱向主檁條每10度設置，采用側向安裝方式，使用4顆螺栓與檁托板進行固定。

圖4 主檁條安裝

(3) 由于縱向檁條端部已設置連接板，故倒扣式設置橫向檁條，使其與主檁條螺栓連接，并在縱向主檁條上設置背襯條。

圖5 主檁條背襯條安裝

(4) 根據縱橫檁條位置添加勁平板。

圖6 面板安裝

5 社會和經濟效益分析

5.1 社會效益

煙囪在電廠工廠中扮演很重要的角色，但是往往讓人對其感官不好，煙囪的去工業化設計使電廠工廠的整體形象優得到了顯著的提升，不僅與周圍環境融合的很好，可以作為一個地標，對當地有著非凡的意義。

5.2 經濟效益

(1) 氟碳噴涂的勁平板較常規材料更耐腐蝕，可以更好抵擋南方潮濕天氣和排放化學煙氣的侵蝕，延長使用年限，減少以后花費大量人力物力財力去翻修；

(2) 使用非標法進行吊籃安裝，大大提高安裝效率，提高了對現場場地的利用率，可以將材料擺放更加合理，提高工作效率，并對安全也有保證[3]；

(3) 使用Rhino軟件建模更加方便快捷，減少出圖時間，可以更快投入施工使用，并且準確率高，降低施工過程中遇到問題的可能性，根據三維建模進行采購材料可以更加準確的清楚所需材料的數量，最大化減少為保證安裝精度所要預留的材料，提高材料的利用率。