關于電除塵器改電袋除塵器的殼體失穩分析和加強措施

郭浩志

摘 要：文章通過河北某電廠電除塵器改造為電袋復合除塵器后殼體穩定性發生失穩情況的原因進行分析，總結預防措施和處理辦法。

關鍵詞：電除塵改造；殼體失穩；加強措施

中圖分類號：TK227.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0009-02

我國火電廠的燃煤鍋爐使用較多的是電除塵器，但隨著國家煙氣排放標準的提高，老舊的電除塵器已經無法滿足國家煙氣排放的新標準，對電除塵器進行超低排放的改造勢在必行，其中對電除塵改造為電袋復合除塵器也是一種現在被市場接受的選擇，但改造的技術協議階段，設計階段容易把注意力都放在排放要求上，會忽視其他的技術要求。因由電除塵器改成電袋除塵器負壓是有比較大的增加，在技術協議階段和設計階段對結構的受力必須要進行核算或者加固，以保證運行的結構安全。

1 殼體失穩實例

北方某電廠2×320 MW機組項目為保證煙塵濃度排放達標，對運行年限近20年的電除塵器改造為電袋復合除塵器半年后進行停爐檢修，在檢修期間發現除塵器殼體的4通道12面共24根中部承壓件多數發生嚴重變形，甚至個別承壓件在拆除過程中發現已經對中折斷，變形中部承壓件將袋籠和陰陽極板擠壓變形，如圖所示。而陰陽極板被擠壓變形接觸在一起發生電場短路。殼體內部走道也受力變形，殼體墻板和雙室中間的寬立柱向內凹陷變形。由于中部承壓件都發生嚴重變形甚至折斷，整個除塵器的殼體已經無橫向受力能力，并且殼體墻板也有部分面積發生凹陷變形。如果在此情況下繼續運行，在引風機出現極端高負壓，或者灰斗排灰不暢堵灰嚴重的情況下，后果將不可挽救。

2 殼體失穩計算分析

上述的殼體失穩實例中殼體墻板只有小面積的發生凹陷變形，出現明顯嚴重變形的是中部承壓件，所以以下對殼體的承壓件進行受力分析。

2.1 電袋除塵器運行壓力

電袋除塵器正常運行壓力在負壓700～1 200 Pa之間，但在出現以下情況：SCR脫銷的氨逃逸生成NH4HSO4等粘性物質導致濾袋糊袋，噴吹管未對中或者噴吹壓力不夠造成濾袋的附灰過厚，濾袋對煤粉的選型錯誤導致濾袋纖維堵灰，過濾面積設計過小導致過濾風速過大，這些都會造成除塵器運行高阻現象，并且從運行高阻的情況最高負壓有出現4 000 Pa的負壓，而引風機由于操作失誤或者設備故障出現甩負荷的情況下，更會出現6 000 Pa左右的負壓。這就要求電袋除塵器的設計壓力要達到6 000 Pa才能保證運行結構安全。

因為對改造的除塵器在停爐前廠家無法進除塵器內部實際測量，需要找出原圖紙資料先進行強度核算。如果強度核算不能滿足強度要求就必須對原承壓件進行加強設計。另一方面在停爐后首先要對承壓件要進行實際測量和核算，對承壓件的磨損情況也要查看，確認強度消減情況，將強度消減量考慮進強度計算中。

2.2 對失穩實例電除塵器中部承壓結構進行受力分析

實例電除塵器的殼體中部承壓件的布置和結構圖，如圖2所示。

中部承壓件的材料為φ168x6的無縫鋼管，橫向管撐的間隔為5 830 mm，長度為10 075 mm。另通過查看機組歷史運行日志引風機入口煙氣壓力最高達到-6 048 Pa，如圖3所示。

根據以上計算條件進行計算：管撐截面積截面積A=30.54 cm2， 承受負荷面積為A=5.8X5=29 m2 ，并取最大負荷為6 000 Pa，管撐長細比為185，穩定系數為0.21。計壓軸為F=6*29*1.4=244 kN，則最大穩定應力為：σ=244 000/3 054/0.21=380 N/mm2大于材料的屈服應力[σ]=235 N/mm2，由此計算得知在負荷為6 000 Pa時，管撐受力無法滿足實際運行。

2.3 對承壓件已經產生嚴重變形的現場處理方案

因中部的承壓件都發生變形，已經不具受力條件，需要先把變形的承壓件都先拆除，再新裝承壓件，每面新增3層承壓件，新增的承壓件的布置位置要注意和濾袋袋籠的干涉。新裝承壓件的位置和尺寸如圖4所示。

加固后計算：

中部承壓件管撐按φ219x6，截面積A=40.15 cm2，計算長度為10 075 mm，承受最大負載為8 000 Pa，承受負荷面積為A=5.8X3.45=20 m2 ，通過計算表明，負壓軸為F=8*20*1.4=224 kN，管撐長細比為141，穩定系數為0.34，則最大穩定應力為：

σ=224 000/4 015/0.34=164 N/mm2<[σ]=215 N/mm2

由上計算得知，此加固方案在負壓8 000 Pa時，承壓件應力不會到屈服應力，結構穩定。

中部承壓件按負壓8 000 Pa進行加固設計也必須要對中部承壓件的受力面的寬立柱進行加固設計。寬立柱的加固方案為寬立柱的兩側采用25#槽鋼通長加固。

2.4 現場的加固施工方案

此次加固施工主要內容是要拆裝中部承壓件和寬立柱的槽鋼加固，如果要拆除頂部的凈氣室拆除濾袋袋籠代價太大，只能在殼體內部施工，并且在焊接和動火作業時要有安全距離，保護濾袋不被著火。

2.5 運行情況

該項目加固完成后的19個月時間正常穩定運行，期間進行了兩次設備檢修，經進設備內部檢修未發現變形失穩情況，內部受力部件都完整完好，證明加固措施可行。

3 結 語

電除塵器改造為電袋除塵器是保證國家超低排放比較簡單有效穩定的一種選擇，但是由于后級除塵方式改造為布袋過濾，運行壓力會在異常工況下出現超高負壓的情況，所以在改造項目設計負壓在6 000 Pa以上，具體設計負壓還是要根據機組實際運行的穩定性來確定。對殼體的受力部件必須檢查和核算，需要補強和強度實在無法更換的要落實保證設計強度能達到。在設備運行過程中必須監控設備結構穩定情況，比如設備出現陰陽極短路，灰斗壁板和殼體墻板出現嚴重變形，要進行結構安全判斷，為避免設備運行重大事故，在設備出現嚴重結構安全問題時應及時作出停機處理。

參考文獻：

[1] 張秀琨，鄭剛.電袋復合除塵器研究與應用[J].能源技術與管理，2007，（3）.

[2] 楊小海.電改電袋復合除塵器的設計與模擬[D].北京：華北電力大學，2012，（12）.