玻璃鋼煙囪在火電廠中的應用分析
近年來隨著國家對脫硫的要求越來越嚴格，火電廠大都采用了濕法脫硫，在采用濕法脫
硫工藝前，煙氣中雖然含有較多二氧化硫，但煙氣進入煙囪的溫度較高，高達130～160℃，
只形成少量的煙氣結露現象，對煙囪的防腐蝕要求不是很高。但是濕法脫硫后，煙氣溫度降
至50～80℃，煙氣含水率較高，導致煙囪內壁腐蝕速率也隨之增大。為了解決嚴重的腐蝕
問題，玻璃鋼煙囪以其耐腐蝕性好、輕質高強、使用壽命長、施工簡便、不需維修等優點為
此提供了的解決方案，并得到了推廣應用。
1. 玻璃鋼材料的特性 玻璃鋼學術名詞纖維增強塑料（Fiberglass reinforced plastics），是由玻璃纖維與
樹脂基體有機結合而成的一種高性能混合物。它與煙囪傳統材質如鋼筋混凝土、鋼、磚等材
質相比較，具有以下優點：
1 耐腐蝕性
玻璃鋼具有優異的耐腐蝕性能，可以抵抗包括酸、堿、鹽等多種介質的腐蝕。表1 列出
了用環氧型乙烯基酯樹脂做成的玻璃鋼耐強酸、高氯化物腐蝕的情況。經過大量的研究、試
驗、試用，結果發現，玻璃鋼材料是的防腐蝕材料。
2 輕質高強
玻璃鋼具有輕質高強的物理性能，其比重僅為鋼的1/4，機械纏繞成型玻璃鋼環向拉伸
強度可達1000Mpa，軸向拉伸強度可達300Mpa，而Q235 的抗拉強度為370-500Mpa，玻璃鋼
的比強度要遠高于鋼材。
3 熱導率低
玻璃鋼的保溫性能比較好，其導熱系數遠小于鋼材的導熱系數,在需要保溫的場合，玻
璃鋼設備可以不需要隔熱層；玻璃鋼的熱膨脹系數比較小，與鋼材較接近，所以對于高度較
低、溫差較小的煙囪可以不設膨脹節。詳見表2：
| 項目材質 | 纖維纏繞玻璃鋼 | 鋼 | PVC |
| 熱膨脹系數（10-6/℃ ） | 11.2 | 12.3 | 60-80 |
| 熱傳導系數（W/m·℃） | 0.23 | 41 | 0.18 |
4 使用壽命長
玻璃鋼的使用壽命較長，國外已有玻璃鋼煙囪使用40 年的經驗。按照美國的ASTM D
5364 標準規定：使用玻璃鋼內筒的壽命要達到35 年。
5 造價
如果從工程結構的全壽命來考慮,玻璃鋼煙囪的總造價相比其他材質煙囪更有競爭力,因為
玻璃鋼材料具有耐腐蝕性、輕質高強、使用壽命長、維護維修成本低等優點，使其綜合造價
相對較低。下面以一個240 米高，直徑8 米的煙囪內筒為例，將各種材質煙囪的造價做一個
比較，詳見表3：
表3 不同材質煙囪造價比較
| 鋼－泡沫玻璃磚 | 1800 萬元 |
| 鋼－鈦復合結構 | 2100 萬元 |
| 整體玻璃鋼套筒 | 1500 萬元 |
2. 玻璃鋼施工工藝
目前玻璃鋼煙囪的成型工藝主要為自動化機械纏繞成型。玻璃鋼纏繞成型的優點： ①
能夠按產品的受力狀況設計纏繞規律，使能充分發揮纖維的強度；②比強度高：一般來講，
纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質容器相比，重量可減輕40～60%；③可靠性高：
纖維纏繞制品易實現機械化和自動化生產，工藝條件確定后，纏出來的產品質量穩定，精確；
④生產效率高：采用機械化或自動化生產，需要操作工人少，纏繞速度快（240m/min），故
勞動生產率高；⑤成本低：在同一產品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內襯），
使其再復合，達到的技術經濟效果。現在制造的玻璃鋼煙囪均為計算機控制自動化纏繞。
3. 玻璃鋼在火電廠中的應用情況
3.1、國外玻璃鋼煙囪的應用情況
國外玻璃鋼煙囪的應用始于二十世紀七十年代，早在1977 年，在美國EastKentucky
Power Cooperative 公司就在Spurlock 電站成功使用玻璃鋼煙囪（高度802ft、245m，直
徑15.5ft、4.73m），至今仍在安全使用。2004～2008 年，美國建造了的玻璃鋼煙囪數量，
如表4 所示。各國一些典型的煙囪使用案例見表5 所示。
表4
近幾年北美地區玻璃鋼煙囪建造數量[4] | 年代 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 |
玻璃鋼煙囪
建造數量 | 33 | 35 | 38 | 49 | 53 |
表5
國外FRP 煙囪建設使用情況 | 地點? | 備注? | 年 |
| 美國East Kentucky Power Cooperative 旗下Spurlock Power Statio | 煙囪直徑4.73m 高度245? | 1977年 ? |
美國Santee cooper 所屬的Cross Generating Power Station
? | 煙囪直徑8.54m 高度148.8m ? | 2004年? |
| 德國Kraftwerk Simmering ? Power Station? | 煙囪直徑8.54m 高度148.8m | 2001年? |
| 德國Ingolstadt Power Plant? | 煙囪直徑6.7m 高度180m | 1993 年 |
| 日本關西電力南港發電廠 | 煙囪內筒直徑5.3m，管段長度11m，51 根玻璃鋼管段組裝而成? | 1992 年? |
| 英國Eggborough Power Station? | 2 臺500MW 機組安裝了兩個184m 的FRP 內筒? | 2002 年? |
| 德國Neideraussen電站? | 1000MW 機組 | 2003 年? |
| 德國Voiklingen 實驗電廠 ? | 300MW 機組? | 1982 年? |
| 德國Schwaree Pumpe 電站? | 2×800MW 機組? | 1997 年? |
| 德國Weisweiler 電廠 ? | 2300MW 機組 | |
| 德國Lippendorf 電廠? | ?2×920MW 機組? | |
| 捷克Vresova 電廠 ? | 125MW 機組 ? | 2000 年? |
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2007 年美國完成脫硫改造的P4 電廠新建一座雙內筒煙囪，由PullmanPower 公司設計，
外筒為鋼筋混凝土結構，高131.064m，直徑20.599m，內筒為FRP 結構，直徑8.1m，樹脂
采用HetronFR992 樹脂。內筒現場纏繞和安裝，制作時每根內筒分12 段，每段9.144m。
2002 年英國Eggborough Power Station 為其2 臺500 MW 機組加裝濕法F GD 裝置,
同時在混凝土煙囪內安裝了兩個184 m 的FRP 內筒。
2000 年7 月捷克125 MW 的Vresova 電廠簽約加裝濕法F GD 時的方案,煙囪則為鋼結
構支撐的FRP 煙囪.
2001 年9 月德國建成的Kraftwerk Simmering 電站,采用高度200 m 、直徑4.8 m 的
FRP 煙囪. 另外,德國還在采用煙塔合一技術,使用FRP 制造直徑達7～10 m 排
煙管道.
在日本,關西電力南港發電廠的800 MW 機組采用3 個FRP 內筒的煙囪,FRP 內筒直徑
5.3 m, 高度200 m.
國外經常多年的研究和工程應用,已經形成了FRP 煙囪或管道結構設計、制造和施工方
面的標準,如美國的ASTM D 5364。
3.2、國內玻璃鋼煙囪的應用情況
我國在玻璃鋼煙囪的研究和應用方面落后于西方發達國家，但近年來玻璃鋼煙囪如雨后
春筍般不斷涌現，目前已完成的工程有新疆呼圖壁電廠，安徽淮北虎山電廠、盤錦遼東灣熱電廠等，正在和準備
施工的有重慶石柱電廠、太原二熱、山東濱州等電廠。
各大電力設計院及各省屬電力設計院目前都已將玻璃鋼煙囪作為設計的主要備選方案。
我公司是國標《GB30811-2014>> 燃煤電廠玻璃纖維增強塑料煙囪內筒標準的參加編寫單位。
4. 玻璃鋼煙囪內筒與鈦板的比較
鈦材是一種耐腐蝕性優良的材料，這是由于鈦的表面容易生成穩定的鈍化膜，因此在酸
性、堿性、中性鹽溶液中有較好的穩定性，但鈦板方案存在以下缺點：
（1）鈦板的造價很高，在所有方案中是最貴的。
（2）鈦板的制造周期也是最長的，從訂貨到交貨至少要3-4 個月的時間，甚至要到半
年以上。
（3）鈦板的焊縫處理是一個很復雜的問題，本身鈦板的焊接工藝技術難度很高，不是
普通焊工可以施工，必須經過專門的技術培訓，同時由于很多施工都是在高空進行作業，焊
接難度很大，因此很多鈦板煙囪的質量問題主要出現在焊縫附近。
（4）由于鈦合金與鋼板的膨脹系數不同，易產生裂紋。
5、意見及建議
玻璃鋼煙囪內筒與鈦板內筒相比具有更加良好的耐腐蝕性，輕質高強、易于安裝，使用
壽命長，便于維修等優點，具有廣闊的市場前景。
隨著相關國家標準的出臺，如GB50051《煙囪設計規范》《GB30811-2014>> 燃煤電廠玻璃纖維增強塑料煙囪內筒標準中對玻璃鋼煙囪的設計、制造
等有了明確的規定，這也必將推動玻璃鋼煙囪更為廣泛的應用于電力行業。
