電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工中的問題研究及對策分析

陸道穗

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

電除塵設(shè)備自20世紀70年代引入國內(nèi)，其工作原理通過電場原理去除工業(yè)廢氣中懸浮顆粒物，在能源發(fā)電行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展和國家對排煙要求的不斷提高，現(xiàn)有已投運電除塵設(shè)備逐漸顯現(xiàn)相關(guān)問題，如原設(shè)計規(guī)格偏小、原結(jié)構(gòu)破損老化、燃料煤種改變引起入口粉塵濃度變化、主機設(shè)備改造引起阻力變化、用戶現(xiàn)場工藝改變引起的除塵入口處理風(fēng)量改變、國家環(huán)保標準的提高等，原有的電除塵設(shè)備已無法滿足國家現(xiàn)有的煙塵排放標準，需對電除塵設(shè)備進行改造。改造后的電除塵設(shè)備載荷增大，儲灰量增大，下部原有支撐設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)支架已無法滿足要求，需要進行加固。安全、有效、保質(zhì)的現(xiàn)場加固施工，是確保設(shè)備穩(wěn)定運行的前提，也是保證整個電廠工藝鏈上其他設(shè)備正常運行的前提。因此，提高現(xiàn)場加固施工質(zhì)量尤為重要。文章從電除塵器加固施工難點問題進行分析，并提出相應(yīng)的對策及解決辦法，通過有效利用人力、物力及現(xiàn)場條件，提高資源利用率，減少施工材料的消耗，縮短施工工期，為施工企業(yè)和電廠節(jié)約成本并增加收益提供參考。

1 電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固概述

電除塵設(shè)備由上部本體收塵設(shè)備和下部鋼支架支撐結(jié)構(gòu)組成。上部本體收塵設(shè)備由外部外殼、內(nèi)部電極、下部儲灰裝置等部件組成。下部鋼支架支撐結(jié)構(gòu)主要用于支撐整個電除塵設(shè)備的重量和穩(wěn)定性。通常采用高強度鋼材制造，具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，能夠承受電除塵設(shè)備的重量并保持平衡。支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要考慮到整個設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，確保其在工作過程中不會傾斜或發(fā)生變形，如圖1所示。

圖1 電除塵設(shè)備示意圖

電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)加固是為了提高電除塵設(shè)備的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，確保設(shè)備在工作過程中能夠承受外界的壓力和震動。主要包括以下幾個步驟：

（1）首先需要對原始的電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)進行評估，包括材料強度、各個連接點的受力情況、整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方面的分析。通過結(jié)構(gòu)評估可以確定原有結(jié)構(gòu)的強度是否滿足要求，以及存在的安全隱患和問題。進行受力分析，確定各個關(guān)鍵部位和連接點的受力情況。通過受力分析，可以確定需要加固的部分以及所需的加固措施。

（2）進行加固設(shè)計，加固設(shè)計可以采用不同的技術(shù)手段，如增加鋼材厚度、增加加固板、加強連接點、增加支撐結(jié)構(gòu)等。在設(shè)計過程中需要考慮結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定性及變形，以及對結(jié)構(gòu)整體性能的影響，并通過有限元進行加固后的結(jié)構(gòu)計算和模擬。

（3）在加固方案被確認后，進行施工。施工過程需要嚴格按照加固方案進行操作，并進行現(xiàn)場監(jiān)測和檢查，確保施工質(zhì)量和安全性。同時，施工后需持續(xù)進行結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，對加固效果進行評估和驗證。

2 電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工中存在的問題

2.1 加固方案實施問題

電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工中存在加固方案無法實施的問題，主要原因是制定加固方案前，方案編制負責(zé)人未實地考察現(xiàn)場場地可加固的條件，沒有依托現(xiàn)場實際情況改進加固方案，不考慮現(xiàn)場其他專業(yè)設(shè)備的交叉空間，導(dǎo)致加固方案與施工現(xiàn)場可實施加固的條件不符，加固無法繼續(xù)進行。除塵設(shè)備的現(xiàn)場條件十分復(fù)雜，支架外部一般都有緊貼支架的圍墻，內(nèi)有穿行其中的各種管路、線路、電纜橋架等，這些設(shè)備一般在加固中都無法移動，當(dāng)加固方案未避讓這些設(shè)備時，現(xiàn)場加固便無法順利實施，致使加固方案需變更，延長了加固工期。

2.2 支架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題

電除塵設(shè)備支架加固一般都是在不停爐狀態(tài)下進行加固，即支架帶荷載加固。如未做專項施工方案，并未采取相應(yīng)施工措施，加固施工中存在重大的支架失穩(wěn)安全隱患，主要原因為電廠方為了降低停爐不發(fā)電造成的經(jīng)濟損失，一般電除塵設(shè)備改造工期非常短，改造完上部本體設(shè)備后基本上就要點爐投運，下部支架幾乎都要在投運狀態(tài)下帶荷載加固施工。加固施工若還按常規(guī)慣性施工，未采取可降低荷載等的方法，集中整排或整列進行焊接加固，在共同受力的鋼柱處，由于焊接產(chǎn)生高溫及焊接應(yīng)力，集中加固的支架柱鋼材強度急劇下降，局部鋼柱失穩(wěn)，引起上部本體設(shè)備發(fā)生傾斜甚至垮塌，造成重大安全事故。

2.3 支架焊接問題

支架焊接質(zhì)量達不到預(yù)期的效果，主要原因包括在進行焊接之前，未對需要加固的鋼構(gòu)件清除表面的原有油漆、粉塵和腐蝕物。這些雜質(zhì)會對焊接質(zhì)量造成負面影響。此外，還未對焊接材料和構(gòu)件進行預(yù)熱，未進行交叉處焊縫的堆焊處理。堆焊不夠充分會導(dǎo)致焊縫質(zhì)量低下。另外，焊縫過多也會引起材料的變形，進一步影響了焊接質(zhì)量。綜上所述，這些因素共同導(dǎo)致了支架焊接質(zhì)量無法達到預(yù)期的效果。為了保證焊接質(zhì)量，需要加強對鋼構(gòu)件的清潔處理，預(yù)熱焊接材料和構(gòu)件，以及合理控制焊縫數(shù)量，確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。

3 電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工對策分析

3.1 工程概況

國能天津大港發(fā)電有限公司位于天津市大港古林街。距天津市區(qū)約40 km，距渤海海灣約8 km。該廠電除塵設(shè)備改造后的型號為2BE 220-6，配用機組容量：328.5 MW，煙氣溫度：140 ℃，處理煙氣量：171 680 m3/h，入口含塵量：21.15 g/m3，設(shè)計除塵效率：99.9%。采用加高上部收塵本體的改造方案來達到新的除塵效率。改造后的除塵設(shè)備，本體重量增加，灰斗的儲灰量按滿斗儲灰量狀態(tài)的120%計算，原有除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架強度不滿足要求，需進行加固處理。

該項目涉及電除塵器的鋼結(jié)構(gòu)加固施工，為確保設(shè)備的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全運行，施工管理團隊針對現(xiàn)場加固方案實施，支架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和支架焊接等問題提出相應(yīng)的解決方案，并采取了一系列嚴格的管理措施，以確保施工質(zhì)量和工期的控制。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工問題難點解決對策

3.2.1 加固方案實施問題難點解決對策

在施工準備階段，施工管理團隊對加固設(shè)計方案進行了詳細的評審和溝通，確保加固方案符合規(guī)范要求，并進行了施工方案編制。編制專項施工方案前，編制負責(zé)人及團隊去現(xiàn)場實地勘察，依據(jù)現(xiàn)場實際可實施加固的條件出相應(yīng)的加固方案，盡量減小現(xiàn)場的焊接工作，確保加固量最少。

國能天津大港發(fā)電除塵設(shè)備支架的加固方案，便是根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取了不同的加固方式，如下圖2所示。

圖2 支架加固方式示意圖

外圍整圈鋼柱緊貼緊身封閉圍墻，并有電纜橋架通過，加固采用避讓此方向的貼板方式；中部鋼柱中間柱空間較好，加固采用在柱中間增設(shè)側(cè)向支撐，減小鋼柱的計算長度，達到柱的穩(wěn)定要求；支撐加固考慮原支撐為十字形角鋼，剛度較小，為不改變支撐產(chǎn)生的水平力對基礎(chǔ)的影響，采用直接在原位支撐貼角鋼，形成箱型支撐的加固方式。

3.2.2 支架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題解決對策

本項目整個電除塵設(shè)備在不停爐的情況下進行底部支架加固，上部設(shè)備運行時內(nèi)部溫度最高140 ℃，不停爐的原因是為了在保證施工質(zhì)量安全前提條件下減少工期，業(yè)主可以繼續(xù)發(fā)電，增加收益。針對支架失穩(wěn)問題主要解決對策如下：

依據(jù)電除塵設(shè)備的運行特點，下部儲灰裝置配備了輸灰系統(tǒng)，在加固支架前，應(yīng)清空所有儲灰裝置內(nèi)的灰，降低支架受荷（灰量荷載一般占到總荷載的60%左右），需局部拆除干涉的外圍圍護構(gòu)件；內(nèi)部管路、線路、其他專業(yè)設(shè)備等需預(yù)先做好保護。

在加固過程中，實時監(jiān)控儲灰裝置里的灰量情況，保證輸灰設(shè)備能正常運行，遇到輸灰不暢時，采取應(yīng)急出灰口緊急放灰。

因柱子為受荷情況下加固，且在焊接過程會產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生焊接應(yīng)力，溫度又會降低鋼材強度，為避免同一受力區(qū)域受力柱子因焊接高溫使鋼材同時處于低強度狀態(tài)，支架加固時，采用對角線單柱交叉加固順序，待一根柱子焊接完成并冷卻后，再焊接另一根柱子，詳見圖3。

圖3 鋼柱焊接加固順序示意圖

所有構(gòu)件加固后，需重新做防銹處理；現(xiàn)場粉塵、設(shè)備、電線等較多，加固過程需做好防火等安全措施；現(xiàn)場需搭設(shè)腳手架進行高空作業(yè)，人員安全需保障。

3.2.3 支架焊接問題解決對策措施

保證焊接施工人員具備相關(guān)的焊接操作資質(zhì)和證書，熟悉焊接工藝規(guī)程，能夠正確選擇和設(shè)置焊接設(shè)備；焊接施工人員應(yīng)嚴格按照焊接工藝規(guī)程進行焊接操作，保證焊縫的牢固連接。監(jiān)控焊接參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度等，以確保焊縫的質(zhì)量和強度符合要求；需要焊接的鋼構(gòu)件，在焊接前先清除構(gòu)件表面的原有油漆、粉塵、銹蝕；對焊接材料及構(gòu)件進行預(yù)熱；進行焊縫的非破壞性檢測，如X射線檢測、超聲波檢測等，保證焊縫質(zhì)量可靠。

3.3 質(zhì)量安全施工管理措施

在施工過程中，施工管理團隊建立了健全的質(zhì)量控制制度，并進行質(zhì)量檢查和驗收，包括焊縫質(zhì)量、加固件尺寸等方面的檢測，確保施工質(zhì)量符合要求。

施工管理團隊對施工過程的安全進行了全面管理，包括制定了施工現(xiàn)場安全操作規(guī)程，進行了安全培訓(xùn)和技術(shù)交底，并進行了安全檢查和巡視。

施工管理團隊建立了施工進度計劃，監(jiān)控施工進度，及時調(diào)整資源配置，確保施工進度按計劃進行。同時，對施工過程和質(zhì)量進行了詳細的記錄和歸檔。

通過以上的施工管理措施和實施情況，該項目的電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)加固施工取得了良好的效果。為電除塵器設(shè)備的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和長期安全運行提供了保障。

4 結(jié)論

通過對電除塵設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)支架加固施工過程的問題及對策研究，文章得出以下結(jié)論：首先，在施工前制定可實施的加固方案，是保證加固施工作業(yè)順利進行、保證在要求工期內(nèi)如期完成的前提。其次，施工中的關(guān)鍵點是保證在加固施工過程中支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量是保證加固效果達到預(yù)期目標的重要手段。最后，施工過程中的質(zhì)量控制、安全管理是保障加固工程質(zhì)量和施工安全的重要手段。文章對于類似工程的施工管理具有一定的參考價值和理論實踐意義。