催化劑模塊吊裝作業創新研究

(四川電力建設二公司 四川 成都 610051)

催化劑模塊吊裝作業創新研究

樂國煌

(四川電力建設二公司四川成都610051)

隨著我國經濟社會的不斷發展，國家對大氣污染物的排放標準更加嚴格，為滿足日趨嚴格的環保要求，我國燃煤火電廠已經建成或計劃建設煙氣脫硝裝置。目前，燃煤火電廠的煙氣脫硝裝置，一般采用選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統。本文將探討SCR煙氣脫硝系統中最重要的一個組成部分——催化劑模塊的吊裝作業創新。

燃煤火電廠；催化劑模塊；吊裝作業

一、引言

在選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統中，SCR煙氣脫硝系統主要功能是用氨作為還原劑與NOx反應生成氮氣和水，以減少鍋爐煙氣NOx的排放。催化劑模塊作為發生化學反應的重要載體和必要條件，在整個煙氣脫硝系統中，起著不可或缺的重要作用。本文將介紹催化劑的傳統吊裝方法與創新吊裝方法，以及兩種方法的對比。

二、催化劑模塊概述

催化劑是SCR煙氣脫硝系統中的主要設備，其主要性能參數(如成分組成、結構、壽命等)直接影響到SCR煙氣脫硝系統的脫硝效率以及運行狀況。當前，主流的催化劑主要有三種：蜂窩式、平板式以及波紋狀。

本文主要論述的是蜂窩式催化劑模塊的吊裝作業，以貴州某市燃煤火力發電廠的4臺300MW發電機組的煙氣脫硝技術改造工程為背景，探討的催化劑模塊吊裝作業創新，已經在現場實際施工過程中成功實施，達到了省時、省力、優質、高效完成催化劑模塊吊裝作業的目的。

該電廠選用某催化劑有限公司生產的蜂窩式催化劑，主要活性成分為鈦白粉(TiO2)和五氧化二釩(V2O5),少量的WO3。蜂窩體(催化劑單體)是通過擠壓成型的，其橫截面尺寸為150mm×150mm，長度達1300mm。每個鋼制的催化劑模塊裝有72個蜂窩單體，模塊中各催化劑單體之間隔有耐高溫陶瓷纖維帶。這種有彈性的陶瓷纖維帶同時給催化劑預應力，以補償催化劑和鋼制模塊材料在SCR運行時的熱膨脹系數的不同和防止催化劑單體的機械損壞。催化劑模塊的外形尺寸為1912mm×974mm×875mm，重量為874KG。

三、催化劑模塊的傳統吊裝方法

催化劑模塊的安裝位置，在脫硝反應器內部。貴州省某市燃煤火力發電廠#1機組為例，設計催化劑層數為3+1，初次安裝3層，備用1層。催化劑模塊安裝數量為每層6×9=54塊，一個機組兩個反應器，每個反應器3層，共計6層。#1機組煙氣脫硝系統的催化劑模塊，共計324塊。

催化劑模塊安裝位置標高分別為36.53m、39.53m、42.53m、45.53m，每層間距3m。在脫硝鋼架兩邊頂部，各設計了一臺額定起重量為2t的電動葫蘆，用于起吊催化劑模塊。在脫硝反應器每層均設計有一個供催化劑模塊進入的大門。

催化劑模塊的傳統吊裝方法，大致分為以下幾步(如圖一所示)：[1]

1.將催化劑模塊用平板車或拖車運輸至現場安裝位置附近；

2.采用叉車將平板車或拖車上的催化劑模塊，卸至電動葫蘆下方的起吊點，并采用催化劑廠家提供的專用翻轉工具，將運輸過程中水平放置的催化劑模塊翻轉至垂直放置；

3.采用電動葫蘆，將催化劑模塊起吊至安裝高度，傳統吊裝方法一般采用從上至下的吊裝順序；

4.當催化劑模塊起吊至安裝高度后，將起吊軌道改為反應器主吊軌；

5.采用手動葫蘆，使催化劑模塊在主吊軌上移動，當到達反應器內部后，將催化劑移至副吊軌(或手動小車)；

3.通過副吊軌(或手動小車)的再次移動，將催化劑模塊放置在指定安裝位置。

圖一 催化劑運輸及傳統吊裝方法示意圖

四、催化劑模塊的創新吊裝方法

在貴州省某市燃煤火力發電廠煙氣脫硝技術改造工程施工過程中，由于技改項目施工工期緊張，考慮到傳統吊裝方法比較繁瑣，費時又費力。催化劑模塊在進入反應器內部后，移動比較困難，而且容易發生磕碰的現象，對催化劑模塊造成損壞。因此，現場施工大膽創新，采用新的吊裝方法進行催化劑模塊的吊裝作業。

與傳統吊裝方法相比，反應器頂部需預留。除頂部以外，其余的反應器殼體已全部組裝完成。吊裝順序與傳統方法相反，從下至上依次吊裝。在本工程中，最下層36.53m層為預留層，首先吊裝39.53m層，然后吊裝42.53m層，再吊裝45.53m層，最后完成頂部封蓋工作。

催化劑模塊吊裝時，一次性可吊裝三塊催化劑模塊。準備三對不同長度的鋼絲繩和吊裝專用卡環，鋼絲繩的長度差要保證起吊后的三塊催化劑模塊互不發生碰撞。采用吊裝脫硝鋼結構及反應器等的塔吊進行催化劑模塊的吊裝作業，而不是采用脫硝構架頂部的電動葫蘆。塔吊的負荷及工作半徑，完全能滿足三塊催化劑模塊同時起吊的要求。由于塔吊工作半徑覆蓋范圍較大，一般情況下，從倉庫運輸至現場安裝位置后，可選擇一塊較平整的地方，將催化劑模塊卸車并翻轉后，整齊碼放，然后即可直接吊裝。

催化劑模塊的創新吊裝方法，大致分為以下幾步：

1.將催化劑模塊用平板車或拖車運輸至現場安裝位置附近；

2.采用叉車將平板車或拖車上的催化劑模塊，卸至塔吊工作半徑內的起吊點，并采用催化劑廠家提供的專用翻轉工具，將運輸過程中水平放置的催化劑模塊翻轉至垂直放置；

3.采用塔吊，依次緩慢起吊三塊催化劑模塊，保證每塊催化劑模塊互不發生碰撞。在最后一塊催化劑模塊離開地面后，緩慢勻速上升至超過反應器的高度，再勻速轉動塔吊。(如圖二所示)

4.通過調整塔吊，使催化劑模塊位于就位位置之上，再緩慢勻速下降。

5.當最下面一塊催化劑模塊到達指定位置后，停止下降，并進行調整。確認準確就位后，再依次下降后面兩塊催化劑模塊，并完成準確就位。(如圖三所示)

6.完成39.53m層的催化劑吊裝后，在催化劑模塊上部先敷設一層彩鋼瓦，再在彩鋼瓦上面敷設一層防雨篷布，做好防雨措施，以防萬一。

7.防雨措施做好后，焊接42.53m層的催化劑模塊支架，焊接之前，需在焊點下方鋪設防火毯，保護下方的防雨篷布不被焊渣損壞。

8.依次吊裝42.53m層、45.53m層催化劑模塊，并做好防雨措施及防火措施。之后，完成頂部格柵和頂板的吊裝工作。

圖二 創新吊裝方法同時起吊三塊催化劑模塊

圖三 創新吊裝方法催化劑模塊就位

五、傳統吊裝方法與創新吊裝方法對比

(一)臨時設施對比

傳統吊裝方法，在吊裝之前，需要在要吊裝的那層上部安裝吊裝催化劑模塊用的臨時主吊軌及副吊軌。催化劑模塊總共布置了6排，每排9塊，因此相應的副吊軌也需安排6根。在吊裝過程中，催化劑模塊需要從電動葫蘆換到主吊軌，再換到副吊軌。臨時吊軌的安裝與拆卸，需要耗費較多的時間和人力、物力，對上部的鋼結構會造成一定的損壞。

創新吊裝方法，需準備足夠的彩鋼瓦和防雨篷布，每完成一層催化劑模塊的吊裝作業后，應做好防雨措施。此項措施，需要花費一定的經費完成采購工作，而傳統吊裝方法安裝和拆卸臨時吊軌也需要一定經費。

兩種方法均需做好防火措施，在催化劑模塊安裝完成后，在上部動火，均需鋪設防火毯，防止火花對催化劑模塊造成損壞和毒化。

(二)吊裝時間對比

傳統吊裝方法，采用電動葫蘆提升，每次只能提升一塊。提升到指定高度后，需切換到反應器內的主吊軌。在主吊軌上移動到安裝位置所在排后，需再次切換到副吊軌，再在副吊軌上移動到安裝位置，完成就位。每次切換工作，均需人工進行，費時費力。在整個移動過程中，容易發生碰撞，損壞催化劑模塊。粗略估算，完成一層催化劑模塊(54塊)的吊裝作業，至少需要兩天時間。

創新吊裝方法，完全采用塔吊進行吊裝作業，一次性可起吊三塊催化劑模塊。在吊裝過程中，不需進行切換，直接從地面起吊至就位位置，大大減少了作業時間。在本次脫硝改造的實際施工過程中，完成一層催化劑的吊裝作業只花了半天時間。

每臺機組都有A、B兩個反應器，兩種方法在吊裝過程中，進行其中一側的吊裝作業時，均同時進行另外一側的臨時設施工作。

(三)吊裝作業天氣選擇

由于催化劑模塊對防雨的要求較高，因此兩種方法在吊裝作業時，均需密切關注當地的天氣情況，必須選擇晴天進行吊裝作業。天氣如果發生變化，應立即停止催化劑模塊的吊裝工作，并對催化劑模塊做好防雨措施。尤其是創新吊裝方法，由于吊裝作業是從上方直接吊裝就位，需預留頂蓋，因此對天氣情況的要求更高。

六、結束語

在國際上，SCR煙氣脫硝技術已發展成熟并以成功應用于600MW、1000MW等大型燃煤電廠鍋爐。我國引進SCR煙氣脫硝技術后，經過近幾年的發展，已成功應用到較小的機組，例如本工程的300MW火力發電機組等。

由于催化劑模塊的防雨、防火要求較高，采用本文所述的創新吊裝方法，必須做好防雨及防火措施，方可進行吊裝作業。

[1]于曉海.SCR脫硝催化劑的設計與維護.滄州大化集團有限責任公司.中國氯堿，2012.05.

[2]王義兵.火電廠SCR煙氣脫硝催化劑特性及其應用.華能國際電力股份有限公司.電力環境保護,2009.08.