華潤(rùn)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(jì)特點(diǎn)

楊翮，劉芳芳，張曹清，于興亮，劉兆斌

(1.華潤(rùn)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(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453000；3.山東三融環(huán)保工程有限公司，濟(jì)南 250000)

0 引言

煤炭是我國(guó)的主要能源，占一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)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(yán)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(guó)燃煤總量的50%以上，因此，針對(duì)其煙氣中污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)也日益提高。高標(biāo)準(zhǔn)的污染物排放質(zhì)量濃度對(duì)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(rùn)電力焦作有限公司2×660 MW超超臨界機(jī)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(jì)煤種不小于98.8%設(shè)計(jì)。2臺(tái)機(jī)組分別于2014年12月和2015年6月投產(chǎn)并投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，本文對(duì)其脫硫島凈煙道支架的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)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(wú)增壓風(fēng)機(jī)及旁路煙道，吸收塔為噴淋塔，煙氣進(jìn)入吸收塔并在塔內(nèi)與循環(huán)漿液進(jìn)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(guò)煙囪排入大氣。按凈煙道內(nèi)煙氣流速不超過(guò)15 m/s、壁厚8 mm設(shè)計(jì)，煙道選用碳鋼材質(zhì)，采用鱗片樹脂內(nèi)襯進(jìn)行防腐保護(hù)[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(tái)機(jī)組凈煙道對(duì)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(biāo)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(jì)情況

目前，大多數(shù)工程凈煙道支架設(shè)計(jì)時(shí)均需借助混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架支撐，由地面設(shè)計(jì)混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架至相應(yīng)高度，但這種設(shè)計(jì)工藝存在諸多弊端?，F(xiàn)有煙氣脫硫工程中以改造項(xiàng)目居多，原有混凝土或鋼結(jié)構(gòu)荷載常常無(wú)法滿足改造后的要求，需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固并將原有混凝土或鋼結(jié)構(gòu)支架進(jìn)行抬升改造，而新建項(xiàng)目則要從地面新設(shè)支架至相應(yīng)標(biāo)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(huì)影響煙囪基礎(chǔ)，增加了設(shè)計(jì)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(huì)增加經(jīng)濟(jì)投資及時(shí)間成本，而改造項(xiàng)目一般工期較為緊張，上述設(shè)計(jì)工藝對(duì)其影響尤其大。

3 該工程凈煙道支架設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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(qiáng)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(jì)中充分利用這一特點(diǎn)，在靠近脫硫吸收塔處設(shè)計(jì)一處煙道支架，利用塔頂錐段作為生根點(diǎn)，在吸收塔出口膨脹節(jié)后設(shè)計(jì)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(jì)為雙槽鋼支撐，在高度方向每隔500 mm焊接加固板以增加強(qiáng)度。在靠近煙囪處設(shè)計(jì)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(jìn)入煙囪內(nèi)部后，設(shè)計(jì)彎頭與豎直煙囪連接，并在彎頭底部設(shè)計(jì)固定支架，生根于煙囪內(nèi)筒底部混凝土平臺(tái)。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(gè)。

上述支架設(shè)計(jì)是將凈煙道作為一個(gè)整體的受力構(gòu)件來(lái)考慮，通過(guò)建模分析，其剛度與強(qiáng)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(jì)外，還應(yīng)考慮凈煙道材質(zhì)等其他設(shè)計(jì)。凈煙道介質(zhì)內(nèi)壓按照±2 000 Pa設(shè)計(jì)，煙道積灰荷載按圓形煙道水平投影5 kN/m2設(shè)計(jì)[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(qiáng)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(yǔ)

華潤(rùn)電力焦作有限公司2×660 MW超超臨界機(jī)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(gè)支架間距為11.8 m，且未設(shè)計(jì)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(yùn)行超過(guò)2 a，未出現(xiàn)煙道變形等問(wèn)題，狀況良好。

無(wú)論是改造還是新建項(xiàng)目，采用該凈煙道支架設(shè)計(jì)均無(wú)須考慮地面空間問(wèn)題，無(wú)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(duì)煙囪基礎(chǔ)的影響，可為同類工程提供參考。