華潤電力焦作有限公司濕法煙氣脫硫工程凈煙道支架的設(shè)計特點

楊翮，劉芳芳，張曹清，于興亮，劉兆斌

(1.華潤電力焦作有限公司，河南 焦作 454450； 2.新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責任公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；3.山東三融環(huán)保工程有限公司，濟南 250000)

0 引言

煤炭是我國的主要能源，占一次能源生產(chǎn)和消費總量的70%以上。由于煤炭消耗量較大，燃燒效率不高，所產(chǎn)生的大氣污染物也日漸增多，嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境，危害人體的呼吸系統(tǒng)，加大了癌癥發(fā)病率?；鹆Πl(fā)電廠的煤耗量占全國燃煤總量的50%以上，因此，針對其煙氣中污染物排放的標準也日益提高。高標準的污染物排放質(zhì)量濃度對火力發(fā)電廠爐后工藝設(shè)備布置提出了更高的要求。

華潤電力焦作有限公司2×660 MW超超臨界機組工程位于博愛縣柏山鎮(zhèn)，工程選用哈爾濱鍋爐廠制造的燃煤直流爐，同步建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施，采用石灰石-石膏濕法工藝，一爐一塔、全煙氣脫硫，脫硫效率按燃用設(shè)計煤種不小于98.8%設(shè)計。2臺機組分別于2014年12月和2015年6月投產(chǎn)并投入商業(yè)化運營，本文對其脫硫島凈煙道支架的設(shè)計特點進行介紹。

1 脫硫凈煙道系統(tǒng)概況

該工程煙氣脫硫(FGD)系統(tǒng)中不設(shè)煙氣換熱器(GGH)，無增壓風(fēng)機及旁路煙道，吸收塔為噴淋塔，煙氣進入吸收塔并在塔內(nèi)與循環(huán)漿液進行逆向接觸，發(fā)生脫硫反應(yīng)，經(jīng)除霧器除霧后的凈煙氣直接通過煙囪排入大氣。按凈煙道內(nèi)煙氣流速不超過15 m/s、壁厚8 mm設(shè)計，煙道選用碳鋼材質(zhì)，采用鱗片樹脂內(nèi)襯進行防腐保護[1]。

凈煙道由吸收塔頂部錐段開始，經(jīng)84°彎頭轉(zhuǎn)角后斜向上6°布置至煙囪筒體內(nèi)。2臺機組凈煙道對稱布置，煙囪內(nèi)凈煙氣垂直向上排至大氣中。在塔頂彎頭后設(shè)置非金屬膨脹節(jié)，以吸收凈煙道熱膨脹，必要位置設(shè)置煙道支架[2]。

該工程吸收塔中心線距煙囪中心線27.70 m，凈煙道直徑為8.30 m，后變徑為7.12 m，煙道中心標高為46.00 m以上。凈煙道布置充分利用空間，布局合理，保證煙氣平穩(wěn)流通。

2 現(xiàn)階段脫硫工程凈煙道支架設(shè)計情況

目前，大多數(shù)工程凈煙道支架設(shè)計時均需借助混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架支撐，由地面設(shè)計混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架至相應(yīng)高度，但這種設(shè)計工藝存在諸多弊端?，F(xiàn)有煙氣脫硫工程中以改造項目居多，原有混凝土或鋼結(jié)構(gòu)荷載常常無法滿足改造后的要求，需對基礎(chǔ)進行加固并將原有混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架進行抬升改造，而新建項目則要從地面新設(shè)支架至相應(yīng)標高。由于吸收塔一般距煙囪較近，凈煙道支架的布置空間有限且可能會影響煙囪基礎(chǔ)，增加了設(shè)計難度。此外，凈煙道混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架的新設(shè)或改造同樣會增加經(jīng)濟投資及時間成本，而改造項目一般工期較為緊張，上述設(shè)計工藝對其影響尤其大。

3 該工程凈煙道支架設(shè)計特點

該工程吸收塔出口及凈煙氣煙道為圓形結(jié)構(gòu)，并與煙囪連接為一體。圓形煙道較方形煙道受力均勻，阻力小，節(jié)約成本且強度更大，能保證煙道自身的穩(wěn)定性[3]。

由于脫硫吸收塔的布置位置距離煙囪較近，該工程在凈煙道支架設(shè)計中充分利用這一特點，在靠近脫硫吸收塔處設(shè)計一處煙道支架，利用塔頂錐段作為生根點，在吸收塔出口膨脹節(jié)后設(shè)計限位支架，既起到限位作用又可以作為凈煙道首端的受力支撐。限位支架設(shè)計為雙槽鋼支撐，在高度方向每隔500 mm焊接加固板以增加強度。在靠近煙囪處設(shè)計剛性吊架，生根于煙囪外壁，采用斜拉形式，保證凈煙道的穩(wěn)定。煙道進入煙囪內(nèi)部后，設(shè)計彎頭與豎直煙囪連接，并在彎頭底部設(shè)計固定支架，生根于煙囪內(nèi)筒底部混凝土平臺。此固定支架作為凈煙道末端支架，與鋼煙囪內(nèi)筒連為一體，支架采用M24×1 000 mm的地腳錨銓生根，沿排煙內(nèi)筒周圍均布20個。

上述支架設(shè)計是將凈煙道作為一個整體的受力構(gòu)件來考慮，通過建模分析，其剛度與強度均在材料允許范圍內(nèi)。凈煙道布置如圖1所示。

圖1 工程凈煙道布置

除上述支架設(shè)計外，還應(yīng)考慮凈煙道材質(zhì)等其他設(shè)計。凈煙道介質(zhì)內(nèi)壓按照±2 000 Pa設(shè)計，煙道積灰荷載按圓形煙道水平投影5 kN/m2設(shè)計[2]。煙道內(nèi)部不設(shè)內(nèi)撐桿，外側(cè)加固肋根據(jù)不同強度選用#16工字鋼，間距不大于2.2 m。彎頭處采用幅向型橫向加固肋，間隔角度為15°，以保證零件穩(wěn)定。此外，充分考慮煙道熱膨脹，選用合適的吸收塔出口膨脹節(jié)，保證完全吸收凈煙道熱位移。

4 結(jié)束語

華潤電力焦作有限公司2×660 MW超超臨界機組煙氣脫硫工程的凈煙道支架采用本方案，直徑為8.3 m的凈煙氣煙道的2個支架間距為11.8 m，且未設(shè)計混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架，僅借助吸收塔及煙囪即可承受脫硫凈煙道荷載。煙道目前已運行超過2 a，未出現(xiàn)煙道變形等問題，狀況良好。

無論是改造還是新建項目，采用該凈煙道支架設(shè)計均無須考慮地面空間問題，無須設(shè)置凈煙道混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架，減少投資成本及施工難度，有效縮短工程工期并減少對煙囪基礎(chǔ)的影響，可為同類工程提供參考。