發(fā)電廠脫硫脫硝改造中鍋爐鋼架結(jié)構(gòu)安全性研究

郭中偉

中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310000

火電廠在生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣含二氧化硫、氮氧化物和粉塵等污染物，對(duì)周邊環(huán)境和人體健康產(chǎn)生了很大的影響。傳統(tǒng)的燃煤電廠脫硫和脫硝技術(shù)主要是降低煙氣中二氧化硫、氮氧化物含量，雖然燃煤電廠煙氣處理在一定程度上取得了很好的效果，但這種脫硫和脫硝技術(shù)的處理量大且工藝相對(duì)復(fù)雜，造成成本高，管理難度較大，不僅增加了燃煤電廠的運(yùn)行成本，也增加了員工的工作量。

1 燃煤脫硝技術(shù)概述

煤炭是一種易燃的礦物成分，是中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和正常開(kāi)采的重要燃料油。在劇烈燃燒的過(guò)程中，它將產(chǎn)生更多的氮氧化物。形成三種主要方法：一是快速的氮氧化反應(yīng)。煤中的烴正離子基團(tuán)在高溫環(huán)境中與周?chē)諝庵械臍鈶B(tài)氮反應(yīng)形成氮氧化過(guò)程。二是熱氮氧化過(guò)程，它將在煤炭燃燒期間產(chǎn)生大量熱量。促進(jìn)氮?dú)夂脱鯕庠谇鍧嵖諝庵挟a(chǎn)生氮氧化物的不同反應(yīng)；三是制造燃料氮氧化物。當(dāng)上述三種不同形式的氮氧化反應(yīng)物相互分離時(shí)，通過(guò)將有害氣體直接轉(zhuǎn)化為液態(tài)物質(zhì)和液態(tài)元素，可以大大減少有害氣體物質(zhì)的逐漸形成[1]。這些技術(shù)的應(yīng)用可以大大減少煤炭中的污染物，從而達(dá)到保護(hù)自身環(huán)境的最終目的。

項(xiàng)目特點(diǎn)：改造范圍一般包括脫硫、脫硝、除塵器、燃燒器、省煤器灰斗、空預(yù)器等。

此類(lèi)改造項(xiàng)目存在以下問(wèn)題：一般工期緊，場(chǎng)地限制較多，而且原鍋爐圖紙無(wú)電子版，即使有藍(lán)圖可能也不全。

2 發(fā)電廠脫硫脫硝改造中鍋爐鋼架結(jié)構(gòu)的安全性

2.1 氯酸氧化

該方法主要適用于完全氧化的二氧化硫和氮氧化物。通過(guò)噴灑氯酸、強(qiáng)氧化劑進(jìn)行脫硫脫硝。首先，將大量的氯酸氧化溶劑注入煙氣脫硫脫硝裝置中，氯酸可以將煙氣中的二氧化硫和氮氧化物組分完全轉(zhuǎn)化，從而凈化煙氣中的硫和硝酸鹽物質(zhì)。此外，該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是硫酸和硝酸鹽的組分可以在同一設(shè)備中同時(shí)進(jìn)行。此外，硫和硝酸鹽的去除率更高，因?yàn)樵撨^(guò)程分兩個(gè)步驟進(jìn)行，即堿性吸收裝置和氧化吸收裝置。同時(shí)，該技術(shù)適用于去除氧化劑組合物，其可以除去煙道氣中的有害的金屬元素和痕量元素。此外，在氯酸氧化技術(shù)的處理過(guò)程中，所用的氧化還原技術(shù)不含任何其他化學(xué)成分，可避免催化劑中毒情況的發(fā)生。同時(shí)，氧化劑也可以將活性成分保留在物質(zhì)中。

2.2 半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)

一般來(lái)說(shuō)，半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)與干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)類(lèi)似，也可以分為兩種方式。第一是爐內(nèi)噴鈣增濕活化法。該方法主要是在利用半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)時(shí)，添加活化反應(yīng)器，借助噴水增濕器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠鍋爐煙氣中廢硫和廢硝的去除。同時(shí)，該方法也能夠在一定程度上節(jié)約脫硫脫硝的成本。第二是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法。該方法在應(yīng)用時(shí)主要采用的物質(zhì)是吸收劑，在使用吸收劑的基礎(chǔ)上，提高煙氣與吸收劑液霧化的反應(yīng)能力，由此提高電廠鍋爐脫硫脫硝率。所以，能夠看出半干法煙氣脫硫脫硝技術(shù)，作為電廠鍋爐脫硫脫硝及煙氣除塵的關(guān)鍵技術(shù)之一，加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用是尤為必要的。

2.3 輻射技術(shù)

高能輻射法就是通過(guò)對(duì)煙氣中有害物質(zhì)進(jìn)行輻射進(jìn)行脫硫脫硝。高能輻射方法一般分為電子輻照法和脈沖電暈等離子體法。電子輻照法是指高能電子產(chǎn)生等離子體的工藝，是去除工業(yè)煙氣中NOX 的有效方法之一，等離子將這些有害物質(zhì)氧化成氣態(tài)化合物，如煙霧。超氧化后，有害物質(zhì)與外部水蒸氣反應(yīng)形成霧化硝酸。同時(shí)，在硫酸與硝酸銨、硫酸銨和硝酸銨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生了噴霧氨及其他物質(zhì)。經(jīng)過(guò)煙氣凈化后，高能輻射的應(yīng)用更加方便，成本更低，已廣泛應(yīng)用于燃煤電廠。該脫硫脫硝工藝的脫硫率可達(dá)90% 以上，脫硝率可達(dá)20%。同時(shí)，該技術(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水和二次污染，這是現(xiàn)階段使用最廣泛的脫硫和脫硝技術(shù)。脈沖電暈等離子體技術(shù)主要采用脈沖大電流對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝。然而，由于高能量消耗和與電子照射方法的反應(yīng)機(jī)理相同，通常不使用該方法[2]。

2.4 布袋除塵器

濕式電袋集塵器將有毒煙霧中的小顆粒收集到集塵器的后表面，以產(chǎn)生當(dāng)前的下溢狀態(tài)。通過(guò)更合理的洗滌方法，可以及時(shí)收集灰斗中的灰塵，兩種技術(shù)之間存在差異，濃煙之間也存在差異。干燥靜電旋風(fēng)分離器的溫度和濕度很高，但是，室內(nèi)溫度很高。濕式靜電袋式除塵器的濕度非常高，會(huì)形成許多液滴。根據(jù)不同類(lèi)型的有機(jī)過(guò)程，濕式靜電旋風(fēng)分離器的陰極板將配備水分配系統(tǒng)的功能，細(xì)小的水蒸氣將被噴入反電極中。細(xì)小的白霧在電場(chǎng)中被霧化到電極上，電場(chǎng)起作用，使細(xì)小的水氣與大的金屬塵埃顆粒粘在一起，使加濕的小顆粒最終凝結(jié)，最終電場(chǎng)可以發(fā)揮作用在收集金屬小塵粒方面起著推動(dòng)作用，在集塵器中，水霧將在其表面層上形成高質(zhì)量的水膜。水膜會(huì)將收集到的灰塵洗凈到煙灰桶中，并將灰塵從身體排出。

2.5 以上各工藝改造過(guò)程中遇到的問(wèn)題

改造項(xiàng)目的原有設(shè)備一般比較老舊，且運(yùn)行多年。常出現(xiàn)施工圖與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不一致之處，設(shè)計(jì)變更較多。這就需要設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要伸入現(xiàn)場(chǎng)獲取準(zhǔn)確詳細(xì)資料，避免出現(xiàn)改造圖紙與現(xiàn)場(chǎng)不匹配的情況。另外，現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)等都有一定程度的腐蝕，當(dāng)在原有鍋爐結(jié)構(gòu)梁等構(gòu)件上增加荷載時(shí)強(qiáng)度穩(wěn)定等應(yīng)留足余量，在局部加強(qiáng)或增加支撐過(guò)程中避免形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中。必要時(shí)尚應(yīng)校核原鍋爐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是否滿(mǎn)足新的工況下的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)發(fā)電廠脫硫脫硝改造中鍋爐鋼架結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行研究，認(rèn)為在改造后，鋼架結(jié)構(gòu)的承載能力、抗震性能并未出現(xiàn)顯著的變化[3]。但受到研究方法的限制，鍋爐本身的剛度對(duì)于地震荷載的承擔(dān)作用被忽視，因此最終得出的安全性結(jié)論相對(duì)理想。在改造施工過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)考慮鍋爐剛度，并對(duì)鋼架結(jié)構(gòu)中已經(jīng)出現(xiàn)破損的位置進(jìn)行修復(fù)。提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確保發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行安全。