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某电厂1、2#机组烟囱脱硫可靠性鉴定报告

2018-11-16 15:43:23 结构检测中心 阅读

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  某电厂1、2#机组烟囱脱硫可靠性鉴定报告

 

  【摘要】某电厂拟进行发电机组综合改造,需判断某电厂1、2#机组烟囱在现有状态及新的脱硫脱硝条件下的长期安全性。本报告对某电厂1、2#机组烟囱现有损伤状况及实际承载力状态进行调查,对烟囱现有状态下的安全性、可靠性、耐久性进行全面评价。同时综合考虑防腐改造增加的荷载情况。根据相关标准给出处理意见及处理方案,以便采取相应措施进行加固、防腐或改造处理,确保烟囱结构的长期可持续安全正常使用。

 

  1.鉴定的目的、范围及内容

  1.1鉴定目的

  上海某电厂1、2#机组烟囱高200米,为一座单筒钢筋混凝土烟囱,顶部烟气出口内直径为7.0米,由华东电力设计院在1978年底设计,1979年开工建设,采用滑模施工,1982年4月建成投入使用。1989年~1990年间曾对该烟囱进行过普查,未发现明显缺陷。1995年,在日常检查中,发现烟囱筒身存在钢筋锈蚀、混凝土开裂、酥松现象,同年对裂缝进行了修补。2003年~2005年间电厂实施烟气脱硫改造项目,采用湿法脱硫,设烟气加热器GGH,2006年11月~2008年11月两炉相继投入使用。

  增加脱硫装置后,可以脱去烟气中95%的SO2,但烟气中SO3脱除效率较低,脱硫后由于烟气温度降低,烟囱内极易产生结露现象,对烟囱本体具有较大的腐蚀性。该烟囱虽设有GGH,但情况仍不容乐观。进行烟气脱硫改造项目时,未对烟囱内部进行防腐改造,也没有采取任何防腐措施。原有防腐系统是否能适应脱硫后的烟气环境,在经过近两年的使用后以及未来服役期内,烟囱结构的腐蚀损伤情况均未知。

  此外,对于烟囱本身来说,该烟囱从上世纪八十年代初开始使用,按照当时的国情和设计规范的实际情况,地震烈度依6度设计,而目前上海抗震设防烈度为7度,烟囱的设计使用年限为30年,用的是筒壁单侧配筋与300号混凝土(低于现行规范要求),该烟囱已经达到设计使用年限,其安全性和耐久性的现状情况未知。

  现甲方拟对这两台发电机组进行综合改造,期望能延长到寿命20~30年,对烟囱,则要判断其现有状态及在新的脱硫脱硝条件下的长期安全性。所以必须搞清烟囱使用的现有损伤状况及实际承载力状态,对烟囱现有状态下的安全性、可靠性、耐久性进行全面评价。同时综合考虑防腐改造增加的荷载情况。根据相关标准给出处理意见及处理方案,以便采取相应措施进行加固、防腐或改造处理,确保烟囱结构的长期可持续安全正常使用。

  1.2鉴定工作范围

  本次鉴定工作的范围是上海某电厂1、2#机组烟囱整个单体构筑物。烟囱高200米,0~70m范围内筒壁坡度4.0%,70~200m范围内筒壁坡度2.0%。烟囱底部外径19040mm,壁厚700mm,出口外径8320mm,壁厚240;烟囱中部128.75m标高、163.75m标高和顶部193.75m标高处设置有信号平台。

 

  2.现场检查结果

  2.1原始资料调查

  原始资料调查包括:原设计图纸及地质勘查报告,历次维修改造情况等。本工程原基础及上部烟筒结构图纸基本齐全,本次检测鉴定主要依据该设计图纸。

  该烟囱由华东电力设计院1978年底设计,1979年开工建设,采用滑模施工,1982年年4月建成投入使用。1989年~1990年间曾对该烟囱进行过普查,未发现明显缺陷。1995年,在日常检查中,发现烟囱筒身存在钢筋锈蚀、混凝土开裂、酥松现象,同年对裂缝进行了修补。2003年~2005年间电厂实施烟气脱硫改造项目,采用湿法脱硫,设GGH,2006年11月~2008年11月两炉相继投入使用。

  烟囱运行条件:

  1)2台机组共用,两侧钢烟道,设有隔烟墙;

  2)未脱硫最高烟气温度160℃,脱硫改造后设GGH,正常情况下约80~100℃;

  2.2地基基础检查

  烟囱基础采用钢管桩基础,底部设置钢筋混凝土圆形承台共同承担筒壁和平台柱。承台直径32m,共设有149根桩。基础混凝土强度等级为300#,底部有100厚素混凝土垫层。

  对烟囱的地基基础的检查中,未发现由于地基不均匀沉降造成的上部结构明显的倾斜、变形、裂缝等缺陷,建筑地基和基础无静载缺陷,地基基础基本完好。

  现场对烟囱周围地基土进行取样分析,地基土的PH值为7.4,酸碱度基本为中性,对混凝土基本无影响。

  2.3烟囱筒壁现状检查

  该烟囱为钢筋混凝土单筒烟囱,高200米,0~70m范围内筒壁坡度4.0%,70~200m范围内筒壁坡度2.0%。烟囱底部外径19040mm,壁厚700mm,出口外径8320mm,壁厚240,设计全部采用300#混凝土。筒壁为分段式结构,每隔10m设置一道环形悬臂(牛腿),支承烟囱内衬。筒壁采用0~70m范围内为双侧双向配筋,70m以上为单侧双向配筋。外侧竖筋为ϕ14~25,环筋为ϕ14~25;内侧竖筋为ϕ12~14,环筋为ϕ12~14。内外侧的环筋净保护层厚度均为30mm。

  由于烟囱高达200m,外筒壁现状检查主要借助折射式高倍率望远镜进行,并通过爬梯和高空作业吊篮进行实际复核。

  通过现场检查,筒壁现状缺陷主要表现在:

  1、筒壁的竖向裂缝,竖向裂缝非常严重,最大裂缝宽度约1.5mm,主要集中在烟囱中上部,且以东侧为最严重。此类裂缝基本上为贯穿裂缝,表面可见黑色析出物。部分裂缝进行了修补,但经现场查看,修补仅为表面封闭,未起到隔绝作用;

  2、筒壁水平裂缝,经剔凿检验,仅为表面砂浆面层裂缝。开裂部位为内部筒壁结构局部凹陷处;

  3、混凝土的锈胀开裂和锈胀剥落,因混凝土内部钢筋或铁件锈蚀所致:(1)、避雷针底部锈蚀导致筒壁竖向锈胀裂缝,局部已空鼓。(2)、平台埋件锈蚀导致表面混凝土锈胀开裂,尚未剥落的混凝土块存在跌落风险和安全隐患;

  4、局部点渗漏,表面有内部析出物,经检测为筒壁局部浇注缺陷,如蜂窝,泌浆,内部不密实,因烟囱原始施工缺陷所致;

  5、表面砂浆面层开裂和局部剥落,因砂浆面层收缩所致;

  6、集灰平台为现浇钢筋混凝土梁板结构,铰接支承在筒壁的悬挑牛腿上。现场检查,集灰平台存在两类问题:

  平台板存在多处开裂现象。从裂缝分布特征看,应为早期收缩裂缝。

  1、环梁牛腿外侧面层竖向裂缝,为表皮裂缝,因平台梁在与环梁牛腿连接处发生转角所致。

  2、内筒壁的现状检测采用高空钻取全壁厚芯样的方法,详见现场检测内容。

  2.4防腐系统检查

  烟囱防腐系统包括内衬、保温层等部分。内衬采用水泥粘土砂浆砌筑100#机制红砖(其中标高6m~30m及180m~200m用耐火砖砌筑,实际检测发现180m以上也为粘土砖),5.8~30m范围内厚度240mm,30~200m范围内厚度120mm;保温层采用水泥珍珠岩板,厚度均为80mm。

  内部防腐系统的检查采用高空钻取全壁厚芯样的方法,高空取样每隔20m~30m左右钻取一个全壁厚芯样,通过钻孔部位情况推断整个防腐系统的现状。详见“烟囱腐蚀评价”。

  2.5附属系统检查

  附属系统主要包括围栏、爬梯、平台、信号标志等。

  经现场检查,附属系统存在一定缺陷:

  爬梯局部防腐层剥落,轻微锈蚀,爬梯个别螺栓存在松动、缺失现象。护栏铁件存在锈蚀穿孔,乃至断裂现象;信号平台锈蚀严重,连接节点锈蚀层状剥落,连接节点焊缝开裂;平台围栏局部破损,边框管件锈蚀穿孔;部分信号灯损坏;航标漆局部剥落;囱帽铸铁盖板锈蚀。

  2.6现场检查小结

  经对上海某电厂1、2#机组烟囱的现状进行了系统、全面的检查后,发现具有以下特点:

  1、地基基础:对烟囱的地基基础的检查中,未发现由于地基不均匀沉降造成的上部结构明显的倾斜、变形、裂缝等缺陷,建筑地基和基础无静载缺陷,地基基础现状基本完好。现场对地基土进行取样分析,地基土的PH值为7.4,酸碱度基本为中性,对混凝土基本无影响。

  2、烟囱筒壁:筒壁问题主要表现在:a)筒壁的竖向裂缝,竖向裂缝非常严重,最大裂缝宽度约1.5mm,主要集中在烟囱中上部,且以东侧为最严重。此类裂缝基本上为贯穿裂缝,

  表面可见黑色析出物。部分裂缝进行了修补,但经现场查看,修补仅为表面封闭,未起到隔绝作用;b)筒壁水平裂缝,经剔凿检验,仅为表面砂浆面层裂缝。开裂部位为内部筒壁结构局部凹陷处;c)混凝土的锈胀开裂和锈胀剥落,因混凝土内部钢筋或铁件锈蚀所致:(1)、避雷针底部锈蚀导致筒壁竖向锈胀裂缝,局部已空鼓。(2)、平台埋件锈蚀导致表面混凝土锈胀开裂,尚未剥落的混凝土块存在跌落风险和安全隐患;d)局部点渗漏,表面有内部析出物,经检测为筒壁局部浇注缺陷,如蜂窝,泌浆,内部不密实,因烟囱原始施工缺陷所致;e)表面砂浆面层开裂和局部剥落,因砂浆面层收缩所致;f)集灰平台板存在多处开裂现象。从裂缝分布特征看,应为早期收缩裂缝;g)集灰平台环梁牛腿外侧面层竖向裂缝,为表皮裂缝,因平台梁在与环梁牛腿连接处发生转角所致。

  3、防腐系统:内部防腐系统的检查采用高空钻取全壁厚芯样的方法,高空取样每隔20m~30m左右钻取一个全壁厚芯样,通过钻孔部位情况推断整个防腐系统的现状,详见“烟囱腐蚀评价”。

  4、附属系统:附属系统存在一定缺陷。a)爬梯局部防腐层剥落,轻微锈蚀,爬梯个别螺栓存在松动、缺失现象。护栏铁件存在锈蚀穿孔,乃至断裂现象。b)信号平台锈蚀严重,连接节点锈蚀层状剥落,连接节点焊缝开裂。c)平台围栏局部破损,边框管件锈蚀穿孔。d)部分信号灯损坏。e)航标漆局部剥落。f)囱帽铸铁盖板锈蚀。

  5、裂缝原因分析:该烟囱以竖向裂缝为主,竖向裂缝是早期设计的钢筋混凝土烟囱的普遍问题。造成此类裂缝的原因主要有:a)竖向裂缝主要因水平弯曲作用产生。烟囱在日照作用下,在烟囱内外壁之间产生正温差,夏季太阳照射烟囱混凝土外筒壁的最高温度可达50~70℃或更高,因约束变形产生水平弯矩,外壁受压,内壁受拉。内壁70m以上未配置钢筋,当内壁温度应力大于混凝土的极限抗拉强度时,内筒壁开裂。对于上海所处的纬度区域,夏天太阳辐射温度在东西两侧最高,所以开裂现象以东侧为最严重。b)烟囱在高温烟气运行状态下,或者在受到寒潮影响时,在烟囱内外壁之间产生负温差,内壁受压,外壁受拉。虽然外筒壁配置有钢筋,且计算能满足抵抗设计温度应力的要求。但是运行过程中可能存在高于设计温度的情况,而且采用滑模施工,在填塞隔热层的情况下进行混凝土浇筑,使隔热材料增大了含水量,增大了导热系数,使隔热效果降低。同时,由于滑模时筒壁混凝土向隔热层内渗透,可能形成“冷桥”,使得内外壁温差变大。当温度应力超过设计允许应力时,外筒壁开裂。c)正常情况下,温度应力为单侧开裂,但开裂后混凝土发生塑性变形,在反向温度应力下,无法复原,从而使单侧裂缝在往复作用下转变为贯穿开裂。

 

  3.现场检测结果

  3.1现场取样

  为辅助检查及检测工作的进行,对烟囱进行破损取样。沿烟囱全高钻取全壁厚芯样,然后分析观察内筒壁、内部保温层和内衬破坏腐蚀情况,并进行试验室分析。取样包括烟囱直接接触烟气的所有部位,每20m~30m左右钻取一个芯样,并根据平台高度进行适当调整。

  3.2混凝土碳化检测

  混凝土的碳化速度系数与所采用的水泥品种、水泥用量、水灰比、振捣情况、养护方法、外加剂、掺和料等多种因素有关。此外,还会受到环境因素的影响。检测结果表明,由于有砂浆面层的保护,外筒壁碳化深度很小。内侧壁碳化深度则较大,部分已经远大于混凝土保护层厚度,耐久性状况不容乐观。

  3.3混凝土强度检测

  原设计混凝土标号300#,相当于现行规范的强度等级C28。由回弹法和取芯法检测结果可以得出,烟囱筒壁混凝土强度能够满足原设计要求。

  3.4钢筋位置及保护层厚度检测

  检测结果表明:总体来说,钢筋间距与原设计基本上相符,局部摆放不均;钢筋保护层厚度以正公差为主,大于验收规范的要求,计算时应予以适当考虑。

  3.5钢筋锈蚀检测

  本次检测过程中,选用大地工程检测技术开发有限公司开发的DJXS-05型钢筋锈蚀仪,对烟囱筒壁进行了电位梯度法钢筋锈蚀抽样无损检测。检测结果表明,测试部位筒壁外侧钢筋锈蚀可能性较小,可判定为基本无锈蚀。现场检查除部分外露的埋件外,基本未发现外筒壁钢筋位置的锈胀裂缝现象,与检测结论基本相符。

  3.6构件尺寸复核

  对现场芯样测量检测结果表明,筒壁厚度以正公差为主,局部负公差。内衬构件尺寸与原设计基本相符。部分保温层粉碎,无法确定其厚度。成型的保温层也存在局部破损,厚度较原设计薄。

  3.7内衬砖强度检测

  检测结果表明,内衬砌块切割后的立方体试块强度较高,考虑到切割后立方体的尺寸效应,实际砌块强度会小于试验值,但仍可满足内衬自身承重要求及内衬防腐的要求。

  3.8腐蚀深度检测

  取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  3.9氯离子含量检测

  对混凝土氯离子含量的测定是在现场取样,在试验室进行测定的。从检测结果可以看出,三个试样中两个的氯离子含量远小于规范规定的限值要求0.2%(二类b环境)。一个远大于规范的限值要求,但现场未发现该高度附近的钢筋锈蚀,应为局部现象,可认为对钢筋的腐蚀基本无影响。

  3.10腐蚀产物含量分析

  为了判断现状条件下,烟囱结构的腐蚀程度,需要对包括筒壁、保温层、内衬在内的所有影响因素进行综合比对分析,为此,对钻取的芯样表面的腐蚀产物进行了酸性介质(主要是硫酸根离子)含量化学分析,通过对这些物质的定量分析,确定烟囱的腐蚀程度和发展情况。

  检测结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露现象较轻微,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  3.11烟气温湿度检测

  钻取芯样后,从孔洞部位对内部烟气进行了检测,检测结果表明,内部烟气温度在80℃~98℃之间,低于结露温度,相对湿度较大,处于部分结露状态。

  3.12倾斜检测

  倾斜检测结果如表3-1所示。

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  3.13基础不均匀沉降检测

  该烟囱自1980年4月25年开始对其沉降进行监测,到2010年9月20日共计监测次数为22次。检测结果表明,现有烟囱基础的沉降量与不均匀沉降均能满足规范要求。且按30年目标使用期考虑,其沉降量和不均匀沉降量的推算值也均可满足规范要求。

  3.14红外热像分析

  检测结果表明,除环梁与筒壁有一定的温度差外,筒身个别部位仍然有局部温差。说明局部隔热效果不好,存在内衬或保温层局部破损现象。经取样验证,存在保温层粉碎或者厚度减薄现象。

  3.15周围环境条件检测

  现场对烟囱周围环境条件进行检测,检测进行时温度为20℃,湿度为52.6%。属正常环境类别,对混凝土烟囱结构无明显不良影响。

  3.16现场检测结果小结

  本次检测主要包括碳化深度、材料强度、钢筋布置、钢筋锈蚀、构件尺寸、腐蚀深度、腐蚀产物分析、烟囱倾斜等项目,经对上海某电厂1、2#机组烟囱结构的全面检测,主要有以下结论:

  1、现场取样:取样覆盖烟囱结构全高度,全壁厚,全圆周,正确反应了烟囱的现状。

  2、碳化深度:碳化深度检测结果表明,由于有砂浆面层的保护,外筒壁碳化深度很小,最大2.0mm;内侧壁碳化深度则较大,最大150.0mm,部分已经远大于混凝土保护层厚度,耐久性状况不容乐观。

  3、混凝土强度:由回弹法和取芯法检测结果可以看出,烟囱筒壁混凝土强度能够满足原设计要求。

  4、钢筋:1)总体来说,钢筋间距与原设计基本上相符,局部摆放不均;2)钢筋保护层厚度以正公差为主,大于验收规范的要求,计算时应予以适当考虑;

  5、钢筋锈蚀:电位梯度法检测结果表明,测试部位筒壁外侧钢筋锈蚀可能性较小,可判定为基本无锈蚀。现场检查除部分外露的埋件外,基本未发现外筒壁钢筋位置的锈胀裂缝现象,与检测结论基本相符。

  6、构件尺寸:检测结果表明,筒壁厚度以正公差为主,局部负公差。内衬构件尺寸与原设计基本相符。部分保温层粉碎,无法确定其厚度。成型的保温层也存在局部破损,厚度较原设计薄。

  7、内衬砖强度:抗压强度试验检测结果表明,内衬砌块切割后的立方体试块强度较高,考虑到切割后立方体的尺寸效应,实际砌块强度会小于试验值,但仍可满足内衬自身承重要求及内衬防腐的要求。

  8、腐蚀现状:取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  9、腐蚀深度:腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  10、氯离子含量:三个试样中两个的氯离子含量远小于规范规定的限值要求0.2%(二类b环境)。一个远大于规范的限值要求,但现场未发现该高度附近的钢筋锈蚀,应为局部现象,可认为对钢筋的腐蚀基本无影响。

  11、腐蚀产物含量分析:检测结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露情况不明显,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  12、烟气温湿度检测:检测结果表明,内部烟气温度在80℃~98℃之间,低于结露温度,相对湿度较大,处于部分结露状态。

  13、筒身倾斜检测:使用角度前方交汇法对筒壁倾斜进行检测,检测结果表明筒身倾斜评级为b级,不影响正常安全使用;

  14、基础不均匀沉降:检测结果表明,现有烟囱基础的沉降量与不均匀沉降均能满足规范要求。且按30年目标使用期考虑,其沉降量和不均匀沉降量的推算值也均可满足规范要求。

  15、红外热像分析:检测结果表明,除环梁与筒壁有一定的温度差外,筒身个别部位仍然有局部温差。说明局部隔热效果不好,存在内衬或保温层局部破损现象。经取样验证,存在保温层粉碎或者厚度减薄现象。

  16、周围环境:周围环境检测结果表明,属正常环境类别,对混凝土烟囱结构无明显不良影响。

 

  4.结构验算分析

  4.1承载力计算说明

  上海某电厂1、2#机组烟囱为钢筋混凝土单筒结构,总高度200米,下部外径19.04m,顶部外径8.32m。由华东电力设计院于1978年底设计,1982年投入运行。

  本工程的验算分析根据破损状态对结构构件进行验算分析。本计算方法的要点是:

  1)截面混凝土抗压强度按检测评定结果取值。2)沿用现行混凝土设计规范中的基本假定。3)结构构件截面和配筋考虑现状损伤结果,按实际有效截面考虑。4)平台荷载考虑检修荷载等。

  4.2计算荷载

  1、荷载种类

  1)恒载:包括烟囱筒壁自重、各层平台自重等;

  2)活荷载:包括各层平台活荷载等;

  3)温度作用:最高烟气温度:160℃ 夏季极端最高气温:40.7℃

  冬季极端最低气温:-12.1℃

  4)地震作用

  5)内壁防腐的荷载增加;

  2、荷载取值

  风荷载:基本风压0.60kN/m2(按100年一遇考虑),地面粗糙度:B;

  地震作用:抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震分组为第一组,建筑场地类别为IV类。

  4.3验算结果说明

  对烟囱结构的验算分析结果表明,考虑烟囱防腐可能增加的荷载,按照实测混凝土强度和局部破损现状,以及实际钢筋配置,地基基础能够满足承载力和变形要求,筒体结构的承载能力极限状态能够满足要求。但筒壁内侧竖向钢筋配置以及内侧环向钢筋的配置不能满足构造要求,容易在日照温度作用下产生竖向裂缝,无法满足正常使用要求。经现场检测,竖向裂缝已经大量存在,应采取必要的加固处理措施。

 

  5.结构耐久性评估

  5.1耐久性年限计算

  根据上海某电厂1、2#机组烟囱的实际情况,确定耐久性极限状态为混凝土保护层锈胀开裂,并据此对其进行正常大气和使用环境下的耐久性分析。

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  根据以上计算结果可知,按照保护层锈胀开裂作为耐久性极限状态,扣除已使用年限,剩余耐久性年限还有7.21年。按照出现可接受的最大外观损伤作为耐久性极限状态,剩余耐久性年限还有42.83年。由于烟囱的自身特点,检查与修复难度较高,此处按照保护层开裂作为耐久性极限状态,即剩余耐久性年限还有7.21年,耐久性年限不能满足下一个目标使用期的要求,而且,筒壁存在大量竖向贯穿裂缝,这些部位的耐久性更不容乐观。

  以上耐久性年限计算结果以正常环境下混凝土碳化影响为主。脱硫后腐蚀环境影响将使耐久性年限大大减少,加速混凝土耐久性的破坏进程。内外壁碳化深度的差异也说明内壁碳化深度较大是受到了脱硫后腐蚀环境的影响。

  5.2脱硫后腐蚀环境对耐久性年限的影响

  根据上海某电厂1、2#机组烟囱的实际情况,影响系数取1.1,现场实测腐蚀速率平均值0.94mm/a,脱硫后投入使用已达两年半左右,据此,计算剩余耐久性年限为32.7年。

  5.3耐久性结论

  从现场检查和检测结果以及本章以上分析内容可知,上海某电厂1、2#机组烟囱结构的耐久性结论如下:

  在正常大气环境使用条件下,按照碳化影响进行考虑,以保护层开裂作为耐久性极限状态,剩余耐久性年限还有7.21年,耐久性年限不能满足下一个目标使用期的要求,而且,筒壁存在大量竖向贯穿裂缝,这些部位的耐久性更不容乐观。脱硫后腐蚀环境影响将使耐久性年限大大减少,加速混凝土耐久性的破坏进程。内外壁碳化深度的差异也说明内壁碳化深度较大是受到了脱硫后腐蚀环境的影响。

  考虑脱硫后腐蚀环境的酸直接腐蚀影响,以混凝土保护层腐蚀破坏作为耐久性极限状态,按腐蚀速率计算烟囱的剩余耐久性年限为32.7年,剩余耐久性年限仍较长。

  针对烟囱结构的耐久性现状,应采取以下措施进行修复:

  1、对筒壁竖向裂缝,根据裂缝宽度,分别采取压力灌浆进行封闭或者表面封闭的方法进行处理。

  2、筒壁锈胀空鼓,锈胀剥落部位,首先将表面粉化、疏松混凝土进行凿除,露出密实新鲜混凝土,涂刷界面剂,采用高性能混凝土修补料进行修补。

  3、对集灰平台底部进行清理,裂缝部位压力灌浆进行封闭。

  4、筒壁和集灰平台最后整体涂刷混凝土保护液。

  5、对烟囱内衬进行防腐处理。

 

  6.烟囱腐蚀评价

  6.1上海某电厂1、2#机组烟囱腐蚀现状

  1、检测方法

  由于烟囱存在运行过程中,本次检测采用破损取样检测和无损检测相结合的方法。

  破损取样检测指沿烟囱全高钻取全壁厚芯样,然后分析观察内部内衬破坏腐蚀情况,并进行试验室分析。取样包括筒壁直接接触烟气的所有部位,每20~30m钻取一个芯样。

  无损检测法指借助红外热像仪,对烟囱进行红外热像分析,确定内衬及保温层的破损情况。

  2、腐蚀深度检测结果

  取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  3、化学分析结果

  三个筒壁试样中两个的氯离子含量远小于规范规定的限值要求0.2%(二类b环境)。一个远大于规范的限值要求,但现场未发现该高度附近的钢筋锈蚀,应为局部现象,可认为对钢筋的腐蚀基本无影响。

  腐蚀产物试验室化学分析结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露现象较轻微,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  4、腐蚀现状结论

  以上分析结果表明,在设置GGH的情况下,内部烟气结露情况较轻微,现有砖内衬防腐系统能够起到一定的隔绝作用,但内衬砂浆腐蚀较严重,保温层存在一定的粉化剥离现象,腐蚀介质已经渗透到了筒壁内表面,并且加速了筒壁内侧碳化过程的进展。

  1、取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;受结露潮气影响,保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  2、腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  3、腐蚀产物试验室化学分析结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露现象较轻微,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  6.2烟囱防腐设计现状

  由于烟气脱硫是新近才开始大规模应用的生产工艺,在国家和电力行业烟囱的现行设计标准中,对进行脱硫处理的烟囱防腐要求尚无成熟的条文规定。《烟囱设计规范》(GB50051-2002)仅从烟气腐蚀性等级对烟囱防腐设计进行了要求,而腐蚀等级的划分也仅仅适用于脱硫之前的高温烟气。故脱硫后烟囱的防腐设计在国内尚处在摸索阶段。

  6.3防腐对策及处理意见

  按照“国际工业烟囱协会(CICIND)”的设计标准要求,燃煤电厂脱硫烟囱虽然在脱硫过程中已除去了大部分的氧化硫,但在脱硫后,烟气湿度通常较大,温度很低,且烟气中单位体积的稀释硫酸含量相应增加。因而,处于脱硫系统下游的烟囱,其烟气通常被视为“高”化学腐蚀等级,即强腐蚀性烟气等级,因而烟囱应按强腐蚀性烟气来考虑烟囱结构的防腐系统。

  脱硫后的烟囱防腐需考虑多种工况的影响:1、排放经湿法脱硫后的烟气,并且烟气经烟气换热器系统加热,进入烟囱的烟气温度在80℃左右,烟囱内壁有轻微结露,导致排烟内筒内侧积灰。根据排放烟气成分及运行等条件的不同,结露腐蚀状况将有所变化。2、排放经湿法脱硫后的烟气,未经烟气换热器加热升温,进入烟囱的烟气温度在40~50℃,烟囱内壁有严重结露,沿筒壁有结露的酸液流淌。3、由于在运行时,烟气有可能不进入脱硫装置,而通过旁路烟道进入烟囱。此时,烟气温度较高,一般在125℃左右。4、烟囱设计时应考虑在锅炉事故状态排放烟气的温度,一般该温度在200℃左右,最高时可达300~350℃左右。

  根据脱硫特点,目前常用的防腐方案有如下几种。

  1、钢内衬:考虑到脱硫后不设GGH的烟气特点,内筒可以视作一根流淌结露的腐蚀性水液的管道。所以内筒壁不光需要具有耐腐蚀性,而且需要良好的密闭性。考虑到密闭性,目前条件下,钢内筒是一种合适的选择,钢内筒的内壁都须进行防腐处理:有烟气加热系统GGH时,内壁可设耐酸砂浆防护层,无烟气加热系统GGH时,按照国外的作法其内壁考虑耐腐蚀金属面层(如钛钢复合板)或玻璃砖贴面层(发泡玻璃砖)。此外,也可采用聚脲弹性体防腐。

  2、玻璃钢内衬:玻璃钢作为一种新型的防腐蚀材料,与金属材料或其他无机材料相比,它重量较轻、传热慢、防水、能提供更广泛的耐腐蚀性能。也是比较好的内筒材料。

  3、鳞片树脂内衬:鳞片树脂内衬在国外FGD装置旁通烟道的应用已经超过30年,其耐温性和腐蚀性已得到工程实践的充分证明。鳞片树脂衬里耐温性和腐蚀性主要取决于树脂的性能,所选用的酚醛环氧乙烯基树脂应是耐温性较高的乙烯基树脂,长期运行温度可达200℃,并被烟囱内筒鳞片树脂内衬防腐工程中成功应用的业绩验证过。

  4、硼酸砖(泡沫玻璃砖)复合内衬:湿法脱硫后的烟囱面临的烟气运行状况是高、低温并存,既要在低温状态下,防止烟气温度下降过剧不利于烟气排放,又要防止旁路运行高温烟气对筒壁热侵蚀。玻璃鳞片涂层抗渗透性好,重叠排列的扁平玻璃鳞片形成致密的防渗层结构形成迷宫效应,腐蚀介质在固化后的胶泥中的渗透须经过较长时间和复杂的路径,从而能有效地抑制腐蚀介质地渗透速度同时乙烯基鳞片胶泥在固化后,乙烯基树脂的高交联密度可以有效的减弱水蒸气和腐蚀性化学介质的渗透,并由于其独特结构更能达到防渗和减渗的效果。而泡沫玻璃是以玻璃为主要原料经窑炉高温熔烧制成的一种,内部互不连贯、完全闭密、具有较低导热性能的多孔轻质固体材料,它不但具有固体材料的稳定性和耐化学性,还有着极佳的隔热、保温双重性能。所以以玻璃鳞片为底涂,是对烟囱内筒强有力的保护,选用硼酸砖作为玻璃鳞片树脂的保护层,充分利用了硼酸砖的导热性低的优点。因此,结合鳞片耐腐蚀性和硼酸砖的超保温特性,在烟囱防腐中将具有极好防腐性能的玻璃鳞片作为底涂,将硼酸砖砌筑在外层保温,作为烟囱的防腐衬里,同时解决了化学腐蚀和保温的问题,有效地延长烟囱的使用寿命。如能使用高性能底涂剂代替玻璃鳞片,则效果更好。

  5、聚合物复合防腐层:复合高温防腐抗渗聚合物面层。是专门针对湿法脱硫后且不设置GGH的混凝土烟道、烟囱防腐抗渗的一种材料。其具有独立的结构强度,具有高强度的依附于基体的性能,具有优异的防渗抗渗性能,耐高温,不燃耐蚀,耐磨,且具有非常好的柔韧性。

  根据上海某电厂1、2#机组烟囱的实际情况,可以采用在原有砖内衬的基础上涂抹耐酸砂浆面层或者聚脲弹性体的方式。既可以满足防腐要求,又兼顾经济性和方便实际操作。

 

  7.烟囱的可靠性等级评定

  依据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144-2008),在本次鉴定现场检查、检测、计算分析的基础上,对上海某电厂1、2#机组烟囱的可靠性评级结果如下:

  7.1筒壁项目评级

  1、安全性评级

  筒壁构件的安全性等级按照承载能力项目的评定等级确定。计算结果表明,在现状条件下,筒壁结构承载能力能够满足要求,承载能力项目评定等级为a,安全性评定等级为a。

  2、正常使用性评级

  筒壁的使用性等级按损伤、裂缝和倾斜三个项目分别进行评定。

  表7-1 筒壁构件正常使用性项目评级

  构件名称 损伤评级 裂缝评级 倾斜评级

  筒壁 c c b

  7.2结构系统评级

  1、地基基础系统

  1)安全性等级

  地基基础的安全性按照承载力项目评定,经计算,地基基础的承载力和构造满足现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的要求,安全性评定等级为A。

  2)正常使用性等级

  地基基础的正常使用性按照上部承重结构和围护结构使用状况评定,经现场检查,上部承重结构和围护结构的使用状况基本正常,正常使用性评定等级为A。

  2、筒壁及支承结构系统

  1)安全性等级

  筒壁及支承结构系统的安全性按照承载力项目评定,筒壁构件的安全性评定等级为a,筒壁及支承结构系统的安全性评定等级为A。

图片关键词

  2)正常使用性等级

  筒壁及支承结构系统的正常使用性等级按损伤、裂缝和倾斜三个项目分别进行评定,以三个项目的最低评定等级确定,其正常使用性评定等级为C。

  3、隔热层和内衬结构系统

  1)安全性等级

  隔热层和内衬结构的安全性等级按照承重结构的承载功能和非承重结构的构造连接两个项目进行评定。内衬砌体结构承载力能够满足要求,构造和连接基本合理,其安全性评定等级为B。

  2)正常使用性等级

  隔热层和内衬结构的正常使用性按照承重结构的使用状况和使用功能两个项目评定,取两个项目中的较低评定等级作为其使用性等级。内衬现状基本完好,其使用状况评级为B,但保温层部分粉碎,内衬系统无法起到完全隔绝烟气保护混凝土筒壁的作用,其使用功能评定等级为C,综合确定其正常使用性评定等级为C。

  4、附属设施

  附属设施包括囱帽、爬梯、信号平台、避雷装置、航空标志等。现场检查,a)爬梯局部防腐层剥落,轻微锈蚀,爬梯个别螺栓存在松动、缺失现象。护栏铁件存在锈蚀穿孔,乃至断裂现象。b)信号平台锈蚀严重,连接节点锈蚀层状剥落,连接节点焊缝开裂。c)平台围栏局部破损,边框管件锈蚀穿孔。d)部分信号灯损坏。e)航标漆局部剥落。f)囱帽铸铁盖板锈蚀。其评定结果为:

  部分适合工作的:损坏较严重,影响使用。

  7.3鉴定单元可靠性综合评级

  根据以上项目和结构系统评级结果,对上海某电厂1、2#机组烟囱的可靠性鉴定综合评级结果如表7-2所示:

图片关键词

  上海某电厂1、2#机组烟囱的可靠性评定等级为三级,即其可靠性不符合国家现行标准规范的可靠性要求,影响整体安全,在目标使用年限内明显影响整体正常使用,应采取措施,且耐久性不足,构件防腐修复方面必须立即采取措施。其不满足规范的主要方面是:筒壁结构存在大量竖向裂缝,使用性不能满足要求;脱硫改造后,烟气的特点导致原有内衬等防护系统不能满足防护要求,且已经对筒壁结构造成了一定的腐蚀;信号平台存在一定的安全隐患,无法满足下一个目标使用期的要求。

 

  8.烟囱现状防腐综合评定

  根据我院的烟囱综合评定标准,需对烟囱从运行条件、裂缝情况、腐蚀情况、承载安全性等四个大项,十三个类目进行综合评分。

  8.1分项评分

  1、运行情况

  运行情况包括使用年限;自然环境;烟气运行条件;烟气温度等四个类目。

  本次鉴定的一期烟囱1982年建成投产,到目前为止使用了29年,使用年限项减扣分数为24分。

  烟囱所处自然环境为II类,该项减扣分数为0分。

  烟气在中上部部分处于正压运行范围,烟气运行条件项减扣分数为1分。

  烟气温度低于结露点,处于部分结露状态,该项减扣分数为1分。

  综上所述,运行情况综合减扣分数为26分。

  2、裂缝情况

  现场检查,该烟囱筒壁存在较严重的竖向裂缝。最大裂缝宽度小于2mm,该项减扣分数为5分。

  3、腐蚀情况

  腐蚀情况包括烟气腐蚀性、防腐层情况、筒壁腐蚀深度、内衬破坏程度等四个类目。

  脱硫以后烟气的低温、高湿导致的弱酸性具有很强腐蚀性,为强腐蚀性等级,该项减扣分数为3分。

  现状条件下,内部防腐系统存在一定的薄弱环节,该项减扣分数为5分。

  由于脱硫后运行年代较短,平均腐蚀深度较小,该项减扣分数为0分。

  取样检测和内部检查结果表明内衬现状基本完好,该项减扣分数为0分。

  综上所述,腐蚀情况综合减扣分数为8分。

  4、承载安全性

  承载安全性包括环向钢筋配置、实际承载力、烟囱整体倾斜、附属设施情况等四个类目。

  通过计算分析,烟囱环向钢筋配置能够满足计算要求,该项减扣分数为0分。

  计算结果表明,烟囱实际承载力能够满足规范基本荷载组合和地震荷载要求,该项减扣分数为0分。

  现场检测结果表明,烟囱的整体倾斜满足《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB50144-2008)对b级的要求,该项减扣分数为5分。

  现场检查,发现爬梯、平台、信号灯等附属设施存在一定的缺陷和轻微损坏,该项减扣分数为5分。

  综上所述,承载安全性综合减扣分数为10分。

  8.2综合评定

 图片关键词

  综上所述,根据对上海某电厂1、2#机组烟囱的现状检查、检测结果,试验室分析及计算分析,在现状条件下,该烟囱的腐蚀现状综合评定等级达到C级标准,即需立刻对烟囱进行加固维修、对内衬进行修复,防腐层必须更新。

 

  9.现场检查、检测、计算分析及评定结果汇总

  9.1现场检查结果汇总

  经对上海某电厂1、2#机组烟囱的现状进行了系统、全面的检查后,发现具有以下特点:

  1、地基基础:对烟囱的地基基础的检查中,未发现由于地基不均匀沉降造成的上部结构明显的倾斜、变形、裂缝等缺陷,建筑地基和基础无静载缺陷,地基基础现状基本完好。现场对地基土进行取样分析,地基土的PH值为7.4,酸碱度基本为中性,对混凝土基本无影响。

  2、烟囱筒壁:筒壁问题主要表现在:a)筒壁的竖向裂缝,竖向裂缝非常严重,最大裂缝宽度约1.5mm,主要集中在烟囱中上部,且以东侧为最严重。此类裂缝基本上为贯穿裂缝,表面可见黑色析出物。部分裂缝进行了修补,但经现场查看,修补仅为表面封闭,未起到隔绝作用;b)筒壁水平裂缝,经剔凿检验,仅为表面砂浆面层裂缝。开裂部位为内部筒壁结构局部凹陷处;c)混凝土的锈胀开裂和锈胀剥落,因混凝土内部钢筋或铁件锈蚀所致:(1)、避雷针底部锈蚀导致筒壁竖向锈胀裂缝,局部已空鼓。(2)、平台埋件锈蚀导致表面混凝土锈胀开裂,尚未剥落的混凝土块存在跌落风险和安全隐患;d)局部点渗漏,表面有内部析出物,经检测为筒壁局部浇注缺陷,如蜂窝,泌浆,内部不密实,因烟囱原始施工缺陷所致;e)表面砂浆面层开裂和局部剥落,因砂浆面层收缩所致;f)集灰平台板存在多处开裂现象。从裂缝分布特征看,应为早期收缩裂缝;g)集灰平台环梁牛腿外侧面层竖向裂缝,为表皮裂缝,因平台梁在与环梁牛腿连接处发生转角所致。

  3、防腐系统:内部防腐系统的检查采用高空钻取全壁厚芯样的方法,高空取样每隔20m~30m左右钻取一个全壁厚芯样,通过钻孔部位情况推断整个防腐系统的现状,详见“烟囱腐蚀评价”。

  4、附属系统:附属系统存在一定缺陷。a)爬梯局部防腐层剥落,轻微锈蚀,爬梯个别螺栓存在松动、缺失现象。护栏铁件存在锈蚀穿孔,乃至断裂现象。b)信号平台锈蚀严重,连接节点锈蚀层状剥落,连接节点焊缝开裂。c)平台围栏局部破损,边框管件锈蚀穿孔。d)部分信号灯损坏。e)航标漆局部剥落。f)囱帽铸铁盖板锈蚀。

  5、裂缝原因分析:该烟囱以竖向裂缝为主,竖向裂缝是早期设计的钢筋混凝土烟囱的普遍问题。造成此类裂缝的原因主要有:a)竖向裂缝主要因水平弯曲作用产生。烟囱在日照作用下,在烟囱内外壁之间产生正温差,夏季太阳照射烟囱混凝土外筒壁的最高温度可达50~70℃或更高,因约束变形产生水平弯矩,外壁受压,内壁受拉。内壁70m以上未配置钢筋,当内壁温度应力大于混凝土的极限抗拉强度时,内筒壁开裂。对于上海所处的纬度区域,夏天太阳辐射温度在东西两侧最高,所以开裂现象以东侧为最严重。b)烟囱在高温烟气运行状态下,或者在受到寒潮影响时,在烟囱内外壁之间产生负温差,内壁受压,外壁受拉。虽然外筒壁配置有钢筋,且计算能满足抵抗设计温度应力的要求。但是运行过程中可能存在高于设计温度的情况,而且采用滑模施工,在填塞隔热层的情况下进行混凝土浇筑,使隔热材料增大了含水量,增大了导热系数,使隔热效果降低。同时,由于滑模时筒壁混凝土向隔热层内渗透,可能形成“冷桥”,使得内外壁温差变大。当温度应力超过设计允许应力时,外筒壁开裂。c)正常情况下,温度应力为单侧开裂,但开裂后混凝土发生塑性变形,在反向温度应力下,无法复原,从而使单侧裂缝在往复作用下转变为贯穿开裂。

  9.2现场检测结果汇总

  本次检测主要包括碳化深度、材料强度、钢筋布置、钢筋锈蚀、构件尺寸、腐蚀深度、腐蚀产物分析、烟囱倾斜等项目,经对上海某电厂1、2#机组烟囱结构的全面检测,主要有以下结论:

  1、现场取样:取样覆盖烟囱结构全高度,全壁厚,全圆周,正确反映了烟囱的现状。

  2、碳化深度:碳化深度检测结果表明,由于有砂浆面层的保护,外筒壁碳化深度很小,最大2.0mm;内侧壁碳化深度则较大,最大150.0mm,部分已经远大于混凝土保护层厚度,耐久性状况不容乐观。

  3、混凝土强度:由回弹法和取芯法检测结果可以看出,烟囱筒壁混凝土强度能够满足原设计要求。

  4、钢筋:1)总体来说,钢筋间距与原设计基本上相符,局部摆放不均;2)钢筋保护层厚度以正公差为主,大于验收规范的要求,计算时应予以适当考虑;

  5、钢筋锈蚀:电位梯度法检测结果表明,测试部位筒壁外侧钢筋锈蚀可能性较小,可判定为基本无锈蚀。现场检查除部分外露的埋件外,基本未发现外筒壁钢筋位置的锈胀裂缝现象,与检测结论基本相符。

  6、构件尺寸:检测结果表明,筒壁厚度以正公差为主,局部负公差。内衬构件尺寸与原设计基本相符。部分保温层粉碎,无法确定其厚度。成型的保温层也存在局部破损,厚度较原设计薄。

  7、内衬砖强度:抗压强度试验检测结果表明,内衬砌块切割后的立方体试块强度较高,考虑到切割后立方体的尺寸效应,实际砌块强度会小于试验值,但仍可满足内衬自身承重要求及内衬防腐的要求。

  8、腐蚀现状:取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  9、腐蚀深度:腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  10、氯离子含量:三个试样中两个的氯离子含量远小于规范规定的限值要求0.2%(二类b环境)。一个远大于规范的限值要求,但现场未发现该高度附近的钢筋锈蚀,应为局部现象,可认为对钢筋的腐蚀基本无影响。

  11、腐蚀产物含量分析:检测结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露情况不明显,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  12、烟气温湿度检测:检测结果表明,内部烟气温度在80℃~98℃之间,低于结露温度,相对湿度较大,处于部分结露状态。

  13、筒身倾斜检测:使用角度前方交汇法对筒壁倾斜进行检测,检测结果表明筒身倾斜评级为b级,不影响正常安全使用;

  14、基础不均匀沉降:检测结果表明,现有烟囱基础的沉降量与不均匀沉降均能满足规范要求。且按30年目标使用期考虑,其沉降量和不均匀沉降量的推算值也均可满足规范要求。

  15、红外热像分析:检测结果表明,除环梁与筒壁有一定的温度差外,筒身个别部位仍然有局部温差。说明局部隔热效果不好,存在内衬或保温层局部破损现象。经取样验证,存在保温层粉碎或者厚度减薄现象。

  16、周围环境:周围环境检测结果表明,属正常环境类别,对混凝土烟囱结构无明显不良影响。

  9.3果验算分析结果汇总

  对烟囱结构的验算分析结果表明,考虑烟囱防腐可能增加的荷载,按照实测混凝土强度和局部破损现状,以及实际钢筋配置,地基基础能够满足承载力和变形要求,筒体结构的承载能力极限状态能够满足要求。但筒壁内侧竖向钢筋配置以及内侧环向钢筋的配置不能满足构造要求,容易在日照温度作用下产生竖向裂缝,无法满足正常使用要求。经现场检测,竖向裂缝已经大量存在,应采取必要的加固处理措施。

  9.4耐久性评定结果汇总

  在正常大气环境使用条件下,按照碳化影响进行考虑,以保护层开裂作为耐久性极限状态,剩余耐久性年限还有7.21年,耐久性年限不能满足下一个目标使用期的要求,而且,筒壁存在大量竖向贯穿裂缝,这些部位的耐久性更不容乐观。脱硫后腐蚀环境影响将使耐久性年限大大减少,加速混凝土耐久性的破坏进程。内外壁碳化深度的差异也说明内壁碳化深度较大是受到了脱硫后腐蚀环境的影响。

  考虑脱硫后腐蚀环境的酸直接腐蚀影响,以混凝土保护层腐蚀破坏作为耐久性极限状态,按腐蚀速率计算烟囱的剩余耐久性年限为32.7年,剩余耐久性年限仍较长。

  针对烟囱结构的耐久性现状,应采取以下措施进行修复:

  1、对筒壁竖向裂缝,根据裂缝宽度,分别采取压力灌浆进行封闭或者表面封闭的方法进行处理。

  2、筒壁锈胀空鼓,锈胀剥落部位,首先将表面粉化、疏松混凝土进行凿除,露出密实新鲜混凝土,涂刷界面剂,采用高性能混凝土修补料进行修补。

  3、对集灰平台底部进行清理,裂缝部位压力灌浆进行封闭。

  4、筒壁和集灰平台最后整体涂刷混凝土保护液。

  5、对烟囱内衬进行防腐处理。

  9.5烟囱腐蚀评价结果汇总

  在设置GGH的情况下,内部烟气结露情况较轻微,现有砖内衬防腐系统能够起到一定的隔绝作用,但内衬砂浆腐蚀较严重,保温层存在一定的粉化剥离现象,腐蚀介质已经渗透到了筒壁内表面,并且加速了筒壁内侧碳化过程的进展。

  1、取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;受结露潮气影响,保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。

  2、腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  3、腐蚀产物试验室化学分析结果表明,在现状条件下,受到内部酸性介质的影响,烟囱内衬砂浆和保温层的SO4-2离子含量均较高,筒壁SO4-2离子含量略高于正常混凝土含量,但仍较小,总体来说,均存在一定程度的腐蚀,相对而言,由于设置GGH以后,内部烟气温度较高,结露现象较轻微,现有内衬和保温起到一定程度的隔绝,筒壁的腐蚀较轻微。

  根据上海某电厂1、2#机组烟囱的实际情况,可以采用在原有砖内衬的基础上涂抹耐酸砂浆面层或者聚脲弹性体的方式。既可以满足防腐要求,又兼顾经济性和方便实际操作。

  9.6烟囱可靠性等级评定结果汇总

  上海某电厂1、2#机组烟囱的可靠性评定等级为三级,即其可靠性不符合国家现行标准规范的可靠性要求,影响整体安全,在目标使用年限内明显影响整体正常使用,应采取措施,且耐久性不足,构件防腐修复方面必须立即采取措施。其不满足规范的主要方面是:筒壁结构存在大量竖向裂缝,使用性不能满足要求;脱硫改造后,烟气的特点导致原有内衬等防护系统不能满足防护要求,且已经对筒壁结构造成了一定的腐蚀;信号平台存在一定的安全隐患,无法满足下一个目标使用期的要求。

  9.7烟囱现状防腐综合评定结果汇总

  根据对上海某电厂1、2#机组烟囱的现状检查、检测结果,试验室分析及计算分析,在现状条件下,该烟囱的腐蚀现状综合评定等级达到C级标准,即需对立刻烟囱进行加固维修、对内衬进行修复,防腐层必须更新。

 

  10.烟囱腐蚀检测最终结论及处理意见

  10.1烟囱检测最终结论

  根据对上海某电厂1、2#机组烟囱的现状检查、检测、取样探查、试验室分析及计算分析,得可靠性鉴定结论及防腐综合评定结论如下:

  根据《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144-2008),上海某电厂1、2#机组烟囱的可靠性评定等级为三级,即其可靠性不符合国家现行标准规范的可靠性要求,影响整体安全,在目标使用年限内明显影响整体正常使用,应采取措施,且耐久性不足,构件防腐修复方面必须立即采取措施。其不满足规范的主要方面是:筒壁结构存在大量竖向裂缝,使用性不能满足要求;脱硫改造后,烟气的特点导致原有内衬等防护系统不能满足防护要求,且已经对筒壁结构造成了一定的腐蚀;信号平台存在一定的安全隐患,无法满足下一个目标使用期的要求。

  根据我院的烟囱现状综合评定标准,在现状条件下,该烟囱的腐蚀现状综合评定等级达到C级标准,即需立刻对烟囱进行加固维修、对内衬进行修复,防腐层必须更新。

  1、筒壁结构的竖向裂缝非常严重,最大裂缝宽度约1.5mm,主要集中在烟囱中上部,且以东侧为最严重。此类裂缝基本上为贯穿裂缝,表面可见黑色析出物。部分裂缝进行了修补,但经现场查看,修补仅为表面封闭,未起到隔绝作用。竖向裂缝为温度裂缝,烟囱在日照作用下,在烟囱内外壁之间产生正温差,夏季太阳照射烟囱混凝土外筒壁的最高温度可达50~70℃或更高,因约束变形产生水平弯矩,外壁受压,内壁受拉。内壁70m以上未配置钢筋,当内壁温度应力大于混凝土的极限抗拉强度时,内筒壁开裂。对于上海所处的纬度区域,夏天太阳辐射温度在东西两侧最高,所以开裂现象以东侧为最严重。温度应力为单侧开裂,但开裂后混凝土发生塑性变形,在反向温度应力下,无法复原,从而使单侧裂缝在往复作用下转变为贯穿开裂。

  2、平台埋件锈蚀导致表面混凝土锈胀开裂,尚未剥落的混凝土块存在跌落风险和安全隐患。

  3、在设置GGH的情况下,内部烟气结露情况较轻微,现有砖内衬防腐系统能够起到一定的隔绝作用,但内衬砂浆腐蚀较严重,保温层存在一定的粉化剥离现象,腐蚀介质已经渗透到了筒壁内表面,并且加速了筒壁内侧碳化过程的进展。

  4、取样探查结果表明,内衬内表面基本没有腐蚀,但积垢严重,普遍存在烟熏痕迹,局部存在砌筑胶泥不饱满和灰缝挂硫现象;受结露潮气影响,保温层部分剥离粉碎;由于施工工艺的原因,筒壁内侧和保温存在粘连现象,造成筒壁内侧表面不平整以及泌浆现象,局部存在受酸性介质腐蚀的表皮剥落现象。腐蚀深度检测结果表明,内衬砖现状基本完好,腐蚀深度基本为零;保温层部分存在剥离粉碎现象;筒壁结构存在两种破坏形式,直接腐蚀(剥落)和酸性介质导致的混凝土中性化,从现场检测结果看,直接腐蚀深度最大4mm,腐蚀速率最大1.67mm/a,平均腐蚀速率0.94mm/a,影响较小。碳化检测结果表明,内筒壁碳化深度最大150mm,最小5mm,平均72mm,通过与外壁碳化深度的对比,以及同期烟囱的部分实测资料,内筒壁的碳化结果是受到了内部介质影响的结果。

  5、在现状使用条件下,按照碳化影响进行考虑,以保护层开裂作为耐久性极限状态,剩余耐久性年限还有7.21年,耐久性年限不能满足下一个目标使用期的要求,而且,筒壁存在大量竖向贯穿裂缝,这些部位的耐久性更不容乐观。脱硫后腐蚀环境影响将使耐久性年限大大减少,加速混凝土耐久性的破坏进程。内外壁碳化深度的差异也说明内壁碳化深度较大是受到了脱硫后腐蚀环境的影响。

  10.2处理意见

  为保证烟囱结构的安全正常使用,建议采取如下处理措施:

  1、对筒壁竖向裂缝,根据裂缝宽度,分别采取压力灌浆进行封闭或者表面封闭的方法进行处理。考虑到烟囱内侧70m以上未配置环向钢筋,裂缝封闭无法从根本上解决问题,建议采取外包环向预应力钢板箍的方法对烟囱进行加固处理。

  2、信号平台节点部位存在较严重的锈蚀以及围栏损坏和锈蚀穿孔现象,无法满足下一个目标使用期的要求,建议对信号平台进行整体更换。

  3、爬梯锈蚀部位彻底除锈,刷防锈漆,局部螺栓松动部位重新紧固,缺失的需要补设;护栏锈蚀严重的需要局部更换。

  4、外筒壁锈胀空鼓,锈胀剥落部位,首先将表面粉化、疏松混凝土进行凿除,露出密实新鲜混凝土,涂刷界面剂,采用高性能混凝土修补料进行修补。外筒壁锈胀开裂但未空鼓的锈胀裂缝,采用压力灌缝封闭裂缝。

  5、外筒壁渗漏部位,首先将表面粉化、疏松混凝土进行凿除,露出密实新鲜混凝土,凿去蜂窝处薄弱松散颗粒,刷洗净后,采用高性能混凝土修补料进行修补。

  6、现有砖内衬防腐系统能够起到一定的隔绝作用,但内衬砂浆腐蚀较严重,保温层存在一定的粉化剥离现象,腐蚀介质已经渗透到了筒壁内表面。考虑到封堵竖向裂缝压力灌浆的需要,需要将内衬和保温整体拆除,重新设置保温层和砌筑内衬结构,内衬内表面涂抹耐酸砂浆面层或者聚脲弹性体的方式进行防腐处理。既可以满足防腐要求,又兼顾经济性和方便实际操作。

  需要说明的是:本鉴定报告是针对目前的使用荷载和使用状况同时综合考虑了防腐荷载的增加等情况下得出的鉴定结论,若工艺改造、使用荷载变化、使用状况变化等,则应当结合本鉴定报告的结论再进行相应的验算分析,以确定改造后的实际承载力状况。

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