华润电力焦作有限公司湿法烟气脱硫工程净烟道支架的设计特点

2018-08-15杨翮刘芳芳张曹清于兴亮刘兆斌

综合智慧能源 2018年6期

杨翮，刘芳芳，张曹清，于兴亮，刘兆斌

(1.华润电力焦作有限公司，河南焦作 454450； 2.新乡豫新发电有限责任公司，河南新乡 453000；3.山东三融环保工程有限公司，济南 250000)

0 引言

煤炭是我国的主要能源，占一次能源生产和消费总量的70%以上。由于煤炭消耗量较大，燃烧效率不高，所产生的大气污染物也日渐增多，严重破坏了生态环境，危害人体的呼吸系统，加大了癌症发病率。火力发电厂的煤耗量占全国燃煤总量的50%以上，因此，针对其烟气中污染物排放的标准也日益提高。高标准的污染物排放质量浓度对火力发电厂炉后工艺设备布置提出了更高的要求。

华润电力焦作有限公司2×660 MW超超临界机组工程位于博爱县柏山镇，工程选用哈尔滨锅炉厂制造的燃煤直流炉，同步建设烟气脱硫设施，采用石灰石-石膏湿法工艺，一炉一塔、全烟气脱硫，脱硫效率按燃用设计煤种不小于98.8%设计。2台机组分别于2014年12月和2015年6月投产并投入商业化运营，本文对其脱硫岛净烟道支架的设计特点进行介绍。

1 脱硫净烟道系统概况

该工程烟气脱硫(FGD)系统中不设烟气换热器(GGH)，无增压风机及旁路烟道，吸收塔为喷淋塔，烟气进入吸收塔并在塔内与循环浆液进行逆向接触，发生脱硫反应，经除雾器除雾后的净烟气直接通过烟囱排入大气。按净烟道内烟气流速不超过15 m/s、壁厚8 mm设计，烟道选用碳钢材质，采用鳞片树脂内衬进行防腐保护[1]。

净烟道由吸收塔顶部锥段开始，经84°弯头转角后斜向上6°布置至烟囱筒体内。2台机组净烟道对称布置，烟囱内净烟气垂直向上排至大气中。在塔顶弯头后设置非金属膨胀节，以吸收净烟道热膨胀，必要位置设置烟道支架[2]。

该工程吸收塔中心线距烟囱中心线27.70 m，净烟道直径为8.30 m，后变径为7.12 m，烟道中心标高为46.00 m以上。净烟道布置充分利用空间，布局合理，保证烟气平稳流通。

2 现阶段脱硫工程净烟道支架设计情况

目前，大多数工程净烟道支架设计时均需借助混凝土或钢结构支架支撑，由地面设计混凝土或钢结构支架至相应高度，但这种设计工艺存在诸多弊端。现有烟气脱硫工程中以改造项目居多，原有混凝土或钢结构荷载常常无法满足改造后的要求，需对基础进行加固并将原有混凝土或钢结构支架进行抬升改造，而新建项目则要从地面新设支架至相应标高。由于吸收塔一般距烟囱较近，净烟道支架的布置空间有限且可能会影响烟囱基础，增加了设计难度。此外，净烟道混凝土或钢结构支架的新设或改造同样会增加经济投资及时间成本，而改造项目一般工期较为紧张，上述设计工艺对其影响尤其大。

3 该工程净烟道支架设计特点

该工程吸收塔出口及净烟气烟道为圆形结构，并与烟囱连接为一体。圆形烟道较方形烟道受力均匀，阻力小，节约成本且强度更大，能保证烟道自身的稳定性[3]。

由于脱硫吸收塔的布置位置距离烟囱较近，该工程在净烟道支架设计中充分利用这一特点，在靠近脱硫吸收塔处设计一处烟道支架，利用塔顶锥段作为生根点，在吸收塔出口膨胀节后设计限位支架，既起到限位作用又可以作为净烟道首端的受力支撑。限位支架设计为双槽钢支撑，在高度方向每隔500 mm焊接加固板以增加强度。在靠近烟囱处设计刚性吊架，生根于烟囱外壁，采用斜拉形式，保证净烟道的稳定。烟道进入烟囱内部后，设计弯头与竖直烟囱连接，并在弯头底部设计固定支架，生根于烟囱内筒底部混凝土平台。此固定支架作为净烟道末端支架，与钢烟囱内筒连为一体，支架采用M24×1 000 mm的地脚锚铨生根，沿排烟内筒周围均布20个。

上述支架设计是将净烟道作为一个整体的受力构件来考虑，通过建模分析，其刚度与强度均在材料允许范围内。净烟道布置如图1所示。

图1 工程净烟道布置

除上述支架设计外，还应考虑净烟道材质等其他设计。净烟道介质内压按照±2 000 Pa设计，烟道积灰荷载按圆形烟道水平投影5 kN/m2设计[2]。烟道内部不设内撑杆，外侧加固肋根据不同强度选用#16工字钢，间距不大于2.2 m。弯头处采用幅向型横向加固肋，间隔角度为15°，以保证零件稳定。此外，充分考虑烟道热膨胀，选用合适的吸收塔出口膨胀节，保证完全吸收净烟道热位移。