基于无外壳式湿式除尘器导电玻璃钢阳极检修更换的方法

2017-09-04周平杨彭飞樊春阳刘会东

综合智慧能源 2017年8期

关键词：电除尘器湿式除尘器

周平，杨彭飞，樊春阳，刘会东

(中国华电科工集团有限公司环境保护分公司，北京 100160)

基于无外壳式湿式除尘器导电玻璃钢阳极检修更换的方法

周平，杨彭飞，樊春阳，刘会东

(中国华电科工集团有限公司环境保护分公司，北京 100160)

湿法脱硫后的饱和湿烟气具有极强的腐蚀性，目前国内主要防腐工艺为玻璃鳞片或玻璃钢，受防腐寿命及施工质量影响较大。在湿式除尘器运行过程中普遍存在“电火花”现象，“电火花”的存在会导致阳极管局部碳化，严重的甚至会击穿阳极管。中国华电科工集团有限公司自主研发的无外壳式湿式除尘器，不仅解决了阳极支撑梁的防腐问题，更提出了1种阳极检修更换的方法。

无壳体湿式除尘器；阳极；检修更换；结构计算

0 引言

2014 年9月12日，随着国家发改委、环保部和国家能源局联合下发《关于印发〈煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020 年)〉的通知》，国内燃煤电厂掀起了一场超低排放改造的热潮，其中脱硝采用增加催化剂层数，脱硫采用双塔双循环或增加喷淋层数及托盘的技术路线均可实现超低排放的要求。针对烟尘控制，技术路线较多，可采用低低温电除尘器、布袋除尘或电袋除尘配合高效除尘脱硫塔技术，亦可采用湿式电除尘器技术。湿式电除尘器技术作为1种处理微量粉尘和颗粒的理想设备，可去除湿烟气中的粉尘、PM2.5、SO3、重金属汞等气溶胶粒子。因其综合脱除能力强，不受煤种、负荷及运行工况变化影响等特点，在电站锅炉超低排放改造中得到了广泛应用。

目前国内湿式电除尘器技术，以导电玻璃钢阳极为主，其主要结构包括壳体钢结构、阴阳极等，其壳体包围阴阳极，阳极上方布置阴极框架，阴极框架吊挂阴极线，阴极线穿过阳极管中心[1]。其防腐工艺大多为玻璃鳞片或玻璃钢，受防腐寿命及施工质量影响较大。同时在湿式除尘器运行过程中普遍存在“电火花”现象，“电火花”的存在会导致阳极管局部碳化，严重的会击穿阳极管。因结构设计的局促性，阳极支撑梁或阳极管一旦损坏，其检修更换十分困难，目前国内湿式除尘器厂家未见良好的解决办法。中国华电科工集团有限公司(以下简称华电科工)生产的无外壳式导电玻璃钢阳极湿式除尘器，不仅解决了阳极支撑梁的防腐问题，更提出了1种阳极检修更换的方法。

1 方案简介

以山东某电厂330 MW机组湿式电除尘器改造工程为例，其采用华电科工自主研发的无外壳式湿式电除尘技术，阳极管段无外壳，阳极管上下端与壳体采用玻璃钢工艺密封，阳极支撑梁与烟气隔绝，避免了烟气腐蚀的风险。导电玻璃钢阳极模块化布置，共20个阳极模块，分4个供电区，从北至南依次为第一至第四电场，本次预拆除更换第一电场A，B，C模块及第二电场D模块，如图1所示。

图1 阳极模块更换区域示意

2 拆除方案

在阳极模块支撑点下部向外焊接支撑架，下部加设斜支撑。支撑架采用 300 mm×300 mm方钢制作，斜支撑采用DN125无缝钢管制作，吊架上方做滑道，滑道采用#8槽钢制作，支撑架外部设操作平台，采用#10槽钢制作框架、栏杆、格栅板等，如图2所示。另制作平移小车以便模块外运。

图2 悬挑支撑滑道结构示意

首先更换阳极模块A，临时拆除B1轴立截面。A2轴与A3轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁。经结构计算，临时拆除方案满足现有设备结构强度要求。A模块沿滑道滑出，更换A模块，恢复钢结构至原设计。

其次更换阳极模块B，临时拆除B1轴立截面中A3轴与A4轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁，及A3轴与A4轴之间标高44.75～51.35 m间3根斜撑；B模块沿滑道滑出，继续拆除B2轴面中A3轴与A4轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁；D模块沿滑道滑出；更换D模块；恢复B2轴面中A3轴与A4轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁；更换B模块，恢复B1轴立截面中A3轴与A4轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁，及A3轴与A4轴之间标高44.75～51.35 m间3根斜撑。

最后临时拆除B1轴立截面，A4轴与A5轴之间标高46.55 m及48.85 m 2根横梁，及标高44.75～51.35 m之间3根斜撑；C模块沿滑道滑出，更换C模块，恢复钢结构至原设计。拆除方案如图3所示。

图3 模块更换拆除结构示意

3 结构强度核算

3.1 研究方法及荷载模型

国际化的通用结构分析与设计软件STADD/CHINA由2部分组成，STADD.PRO与SSDD。STADD.PRO是由美国著名的工程咨询和CAD软件开发公司REI从20世纪70年代开始开发的有限元结构分析与设计软件，SSDD是1款钢结构分析设计与绘图软件，可对STADD.PRO的分析结果进行中国规范检验及后处理。

本钢结构设计荷载主要包括恒荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载、温度荷载等[2]，在更换拆除方案核算过程中，相对原钢结构设计，相应荷载调整如下：取消更换模块的相应恒荷载，其他恒荷载与原钢结构设计一致；风荷载保持与原钢结构设计一致；雪荷载保持与原钢结构设计一致；地震荷载保持与原钢结构设计一致；因更换施工在停机过程中进行，故本次核算取消温度荷载。

3.2 结构强度核算

图4，图5，图6所示为根据更换方案对现有钢结构强度进行的核算，根据STADD.PRO计算结果，临时拆除方案满足结构强度要求，部分梁及斜撑可以临时拆除，待更换完成后需立即恢复。

图4 更换A模块拆除方案结构强度核算(截图)

图5 更换B，D模块拆除方案结构强度核算(截图)

滑道采用150 mm×150 mm×10 mm方管，布置于牛腿之间的简支梁，每个模块设计荷载质量为8 t，单根滑道支撑质量为4 t。计算结果显示支座反力为24 kN，最大弯矩为24.48 kN·m，弯曲正应力95.10 N/mm2，小于抗弯设计值215 N/mm2，支座最大剪切应力为9.61 N/mm2，小于抗剪设计值120 N/mm2，跨中挠度相对值1/1 092.2，小于挠度控制值1/250，故新增滑道设计满足结构强度要求。悬臂梁采用300 mm×300 mm×10 mm矩形管，每个模块设计荷载质量为8 t，单根悬臂梁支撑质量为4 t。计算结果显示支座反力为48 kN，最大弯矩为120.00 kN·m，弯曲正应力为105.31 N/mm2，小于抗弯设计值215 N/mm2，支座最大剪切应力为9.30 N/mm2，小于抗剪设计值120 N/mm2，跨中挠度相对值2/804.8，小于挠度控制值1/ 250，故新悬臂梁设计满足结构强度要求[3-5]。