新型火力發(fā)電廠大直徑玻璃鋼煙囪的設(shè)計

1、1新型火力發(fā)電廠大直徑玻璃鋼煙囪的設(shè)計淺野真一朗1，櫻井和夫3，木田隆3，平川雅一1，大草元次2，近藤英則3，奧田聰4（1關(guān)西電力株式會社；2關(guān)西電力株式會社總和技術(shù)研究所；3株式會社；4同志社大學(xué)）返回原文載于日本原文載于日本《強化塑膠強化塑膠》Vol.46No.7》Vol.46No.7（20002000年7月號）月號）【摘要】本文重點研究用于新型火力發(fā)電廠大直徑煙囪的FRP材料的特性。首先，采用由環(huán)氧乙烯基樹脂制作的小尺寸FRP試件

2、，對材料在實際煙氣溫度條件下的靜力強度、疲勞強度、耐熱性能和應(yīng)力松弛等指標進行了測試；其次，采用大尺寸試件對連接強度和懸掛點強度進行了試驗。這些試驗結(jié)果確認了用于大直徑煙囪的FRP材料的力學(xué)特性以及FRP連接節(jié)點和懸掛節(jié)點的強度。1前言前言火力發(fā)電廠的煙囪材料一般為鋼材，作為鋼材的替代品，F(xiàn)RP（FiberglassReinfcedPlastics）正引起人們的注目。和鋼相比，F(xiàn)RP具有重量輕、超強耐腐蝕等特點，但因其是樹脂和纖維組成的

3、層合材料，因此具有各向異性（各個方向上的物理特性不同），難以得到一定的標準特性值。另外，考慮到高溫條件下特性值會降低，因此，充分了解FRP的材料特性及強度，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來說是極其重要的問題。在此情況下，我們針對新型火力發(fā)電廠擬采用的大口徑FRP煙囪，于平成9年（1997）7月至平成11年（1999）3月實施了FRP的物理特性試驗以及連接接頭和吊點的強度試驗，現(xiàn)將結(jié)果作以報告。試驗溫度按照實際電廠排煙溫度設(shè)定，試驗所用樹脂，已經(jīng)在前期的實

4、驗性研究中確認了其耐熱性能及耐腐蝕性，為兩種環(huán)氧（NOVOLAC）系乙烯基酯樹脂。2煙囪概況煙囪概況本煙囪是充分考慮了周邊景觀的外附裝飾材料的鋼塔架煙囪，計劃主體為鋼結(jié)構(gòu)制造，最高高度120m，內(nèi)部設(shè)置2根FRP內(nèi)筒。FRP內(nèi)筒的內(nèi)徑為9.0m。作為火力發(fā)電廠的煙囪，其規(guī)模等級為日本國內(nèi)最大。FRP內(nèi)筒由設(shè)于高度98.25m和24m處的兩處吊點支承，在高度105m和34.125m兩處設(shè)有膨脹接頭，以應(yīng)對熱變形。另外，火力發(fā)電廠計劃以LN

5、G（LiquidNaturalGas）為燃料，以ACC（AdvancedCombinedCycle）方式運行，F(xiàn)RP內(nèi)筒的設(shè)計排煙溫度，在正常運行時為98℃，啟動時為130℃，事故時為120℃。圖21為煙囪的總體布置圖。3使用小型試樣進行的使用小型試樣進行的FRPFRP物理特性試驗物理特性試驗3.13.1試樣的鋪層構(gòu)成和形狀試樣的鋪層構(gòu)成和形狀試樣的成型方法采用纖維纏繞法（以下稱“FW”）和手糊成型法（以下稱“HLU”）。另外，考慮到實

6、際的FRP煙囪采用的鋪層構(gòu)成和厚度，在強度試驗中，試樣的設(shè)計厚度為在FW和HLU情況下分別為12mm和23mm，在耐熱性試驗和應(yīng)力松弛試驗這兩種暴露試驗狀態(tài)下，HLU取3.6mm。試樣鋪層構(gòu)成如圖3.11至圖3.13所示。3圖3.113.11FWFW層積構(gòu)成（靜態(tài)強度試驗、疲勞強度試驗）層積構(gòu)成（靜態(tài)強度試驗、疲勞強度試驗）圖3.123.12HLUHLU層積構(gòu)成（靜態(tài)強度試驗、疲勞強度試驗）層積構(gòu)成（靜態(tài)強度試驗、疲勞強度試驗）圖3.1