火电厂烟气湿法脱硫技改工程中关键过渡技术.pdf

72 第 2 4卷第 2期 2 0 0 8年 3月 电力科学与工程 El e c t r i c Po we r S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g Vo 1 ． 2 4 No． 2 M a r ． ．2 0 0 8 火电厂烟气湿法脱硫技改工程中关键过渡技术 临时烟囱增设及烟囱烟道入 口封堵措施 刘 彬 东北电业管理局 第四工程公司，辽宁 辽阳 1 1 1 0 0 0 摘要取消烟气湿法脱硫工艺技术中的烟气加热装置 GG H，能够降低工程成本、缩短脱硫装置建设时间、 节省运行费用，同等达到烟气脱硫效果。为解决烟囱 和原有烟道防腐施工而影响机组运行这一难题，通过 工程实例，阐述临时过渡烟囱的设计安装和烟囱烟道入口封堵技术，对同类工程具有一定的参考价值。 关键词电厂湿法脱硫；技改工程；过渡技术 中图分类号X7 0 1 -3 文献标识码A 0 引 言 随着 2 0 0 4 丰 1月 1日 火电厂大气污染物排 放标准 G B 1 3 2 2 3 2 0 0 3 的颁布实施，要求所 有燃煤 电厂限期进行烟气脱硫技术改造 ， 先期投入 运行 的燃煤 电厂正在加装和计划加装烟气脱硫装 置。 目前火力发电厂投运使用 的烟气脱硫技术基本 上是石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺技术， 该脱 硫工艺得 以广泛运用 的主要优 点是脱硫 效率高达 9 5 ％以上，副产 品为建材用石 膏，综合利用效果 好。 然而， 常规湿法脱硫工艺技术中设置了烟气加 热装置 G G H。此设备成本高，一般每台 G G H设 备购置费需 1 0 0 0万元左右人民币；耗 电量大，运 行维护费用高；运行过程工时常发生结垢堵塞现 象， 影响F GD正常投运。 在 F G D系统中安装 G G H 是 F G D 早期发展过程中的认识，实践已经证明 GGH 在 F G D 系统 中的作用不大 ，但是由此带来 的负面影响却很大。不安装 G G H后， F G D的烟 气系统得以简化， 系统的可靠性大大提高， 缩短了 技改建设工期， 节约资金及占地面积。 尤其关键的 是 不设G GH的系统中烟气脱硫的效果同样能达 到 国家标准。 本文通过工程实例具体叙述了燃煤电厂烟气石 灰石一石膏湿法脱硫技改工程不设G G H的关键过 渡技术措施， 为以后类似工程的实施提供宝贵经验。 1 临时过渡烟囱的设置 湿法 烟气 脱硫 工 艺 中不 设置 烟气 加热 设备 GGH时，排烟温度仅能达到 4 5 ℃- 5 0 ℃ 。由于此 时烟气温度低于烟气酸露点温度， 故烟囱运行条件 变差， 烟气对烟囱和烟道的腐蚀加剧， 烟 囱的结构 形式和烟 囱出口流速要求均发生了变化 。 特别是对 于湿法烟气脱硫技改工程， 必须对原有烟囱防腐设 施和烟道进行改造。综合 国内外调研结果，烟囱防 腐 、 烟道改造方案的施工工期为 2 - 4个月不等 。 因 此 ， 需要增设临时过渡烟 囱排放烟气，以保证烟 囱 防腐期间机组的正常运行。 1 ． 1 临时过渡烟囱方案确定 从国家对大气环境保护的要求以及经济指标、 施工技术难度等方面综合考虑， 选择在吸收塔顶部 增设临时烟囱排放烟气是最为合理的方案。 以云南宣威电厂 2 x 3 0 0 Mw 机组的烟气湿法 脱硫技改工程无烟气加热装置 GGH为例由于现 有的两座烟囱需要进行内衬 宾高德玻璃砖防腐 改造， 需要较长的施工时间， 为了不影响机组的正 常发 电， 在每座脱硫吸收塔的顶部加装一座临时烟 囱。 待原有的钢筋混凝土烟囱防腐改造完成后， 再 将吸收塔顶部临时烟囱拆除， 恢复出口烟道， 接至 混凝土烟囱前的水平烟道，重新使用原有烟囱。 临时烟囱须在吸收塔安装时一并建好。 该厂临 收稿 日期2 0 0 7 1 0 2 4 ． 作者简介刘彬 1 9 7 8一 ，男，东北电业管理局第四工程公司工程师 维普资讯 第 2期 刘 彬 火电厂烟气湿法脱硫技改工程中关键过渡技术 7 3 时烟囱高度推荐设计高度为 8 0 m，一股 隋况下还 要考虑以下因素 1 临时烟囱为过渡措施， 要考 虑对厂区周围环境的影响； 2 临时烟囱排放的是 经脱硫后 的湿烟气 ，烟尘 的再除尘效率为 7 5 ％以 上，烟气较脱硫前洁净很多。 1 ． 2 临时烟囱的设计 云南宣威电厂吸收塔和临时烟囱内承受的压力 荷载、温度荷载很低， 风荷载、地震荷载和自重荷 载就成为安全运行的主要荷载。 地震荷载按 7 度设 计 国家地震局发布的资料， 该电厂地区的地震设 防烈度为 7 度 ，风荷载按基本风压 3 5 0 k N ／ m 设 计 国家气象局发布的资料， 该电厂地区的基本风 压为 3 5 0 k N ／ m 。 在风荷载、 地震荷载的作用下， 整个设备 吸收塔和临收塔时烟囱的承载能力不 仅与 自身的几何尺寸有关， 且与 自身的动力特性相 关。 计算整个设备的自 振特性 自振周期时，按 底部固定的悬臂梁计算。 在风荷载、 地震荷载的作 用下，其振动形式为剪切、弯 曲联合振动 ，以弯 曲 振动为主。剪切振动的破坏形式为局部变形，与设 备的刚性有关。 弯曲振动引起的应力为一次弯曲应 力，破坏形式为断裂破坏，与设备的壁厚有关。 正常烟囱烟气流速小于 1 5 m／ s ，临时烟囱直 径 5 ． 3 m，烟气流速 2 0 m／ s 。吸收塔和临时烟 囱 用 S W6进行 了强度计算 ， 其设计依据是J B 4 7 l O 一 9 2 标准及配套软件， 这种结构与化工行业使用很多的 各类塔设备相同，是一种极其成熟和常规的设计 。 计算过程中合理地考虑了设备的安全余度， 临时烟 囱计算主要数据及结果见表 l 、表 2 。 表 1 塔器附件及基础 经核算加装临时烟囱的吸收塔总高为8 0 m， 吸 收塔本体高 3 7 m， 临时烟囱高4 3 m， 塔体部分直 径 1 3 ． 8 m，临时烟囱根部直径 6 ． 8 m，中间由4 5 度锥过渡到 5 ．3 m， 属于自 支撑高耸结构。 临时烟 囱壁厚6 为 1 2 1 4 mm，并辅 以 [ 1 8 a槽钢 的对接 法兰 兼作加强环环向加固筋， 作为烟囱分段管 节连接和组装加强使用。 1 I 3 临时烟 囱的现场制作 临时烟 囱的尺寸为 5 ． 3 m，高为 4 3 m，由于 场地 比较狭窄，为了制作、吊装方便 ，采用施工现 场分节制作， 法兰螺栓连接的安装形式。 具体尺寸 见表 3 。 表 3 临时烟囱分段明细表 烟囱 自下而上直径／ m 重量／ t长度／ m 备注 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 7 4 电力科学与工程 2 0 0 8 笠 借助吸收塔壳体的加工平台进行临时烟囱的筒 体弧板加工制作。 采用三滚液压卷板机加工成片状 半成品部件运到现场后， 放置在吸收塔壳体组合平 台上， 在组合平台上进行每段圆筒的组合， 组合平 台整体平整度小于等于 2 m m，平台加固应牢固可 靠。 组合平台搭设完毕后， 在平台上划线并焊上限 位 点，尺寸误差为4 - 1 mm。找正、测量 、竖 向焊 接、 焊接后复测、煤油渗透试验检查。 测量工作包 括边长、对角线、端面、垂直度、表面不平度等。 对接法兰 兼加强环的制作及安装将两个 槽钢 [ 1 8 a ，槽对槽点焊在一起，利用卷板机进行 圆圈法兰的卷制， 经过反复卷制慢慢地接近钢环所 要求的弧度时即可停止。 将卷好的圆环法兰运到临 时烟囱组合场， 使用前将槽钢环点焊点割开， 成为 两个法兰 ，然后再背对背点焊、钻孔，标号作为一 对法兰安装使用。 加装时可借助火焰进行校正， 法 兰和筒体满焊焊接，并加装加强肋板。 1 ．4 临时烟囱的吊装 由于临时烟囱加装在吸收塔上部， 其顶标高达 到 8 0 m， 为了安装顺利并避免高空对 口时间过长， 吊装前必须进行临时烟 囱的整体预组装工作。 考虑 到现场场地狭小， 组合件没有存放场地， 可以采用两 两试组装的方式进行， 即 第一、 二节组合， 拆开后吊 装第一节； 第二 、 三节组合 ， 拆开后 吊装第二节 ； 第 三、 四节组合 ， 拆开后 吊装三节； 最后 吊装第四节。 1 临时烟 囱吊装方案 临时烟 囱重约 7 5 t ， 在吸收塔本体组焊后再分 段 吊装组焊 。吊装临时烟 囱用 1 5 0 t 履带吊 7 3 ． 5 m主臂 2 4 m副臂吊装。在吊装时，1 5 0 t 履带 吊布置在两吸收塔 间。在 1 5 0 t 履带吊行走时，地 面上需满铺碎石，并且沿途铺路基板。1 5 0 t 履带 吊的主臂组对和安装就在这条运输通道上进行。 2 临时烟 囱吊装工序 首先加工制作安装吊耳， 并对称焊接于距管口 上沿下方 5 0 0 mm左右位置， 吊耳与临时烟 囱焊肉 高度为 1 0 mm，吊耳于焊缝侧开V型坡口。其次 距管口下方 1 ． 5 m处设置临时平台， 平台的围栏高 度为 1 ． 2 m，必须打设牢固。同时在管道一侧设置 临时爬梯， 另外设置攀登绳，上方绑扎牢固。 起吊 烟囱时要绑扎拖拉绳， 起 吊时作为调节烟 囱的转 向 使用。临时烟囱吊装可以按制作分的管段进行吊 装，也可以两节组合进行吊装，这主要看场地和吊 车站位，及施工便利情况而定。 由于吸收塔临时过渡烟 囱较高， 部分风大地区 应采用锚固拉绳进行锚固。一般采用三条锚固绳， 视现场实际情况选择锚固点， 应不影响现场正常施 工和车辆通行。 2 过渡烟道烟囱入 口封堵技术 2 ． 1 烟道烟囱入 口封堵原 因 通常情况下， 发电厂一般均是两台机组共用一 座烟 囱运行。 而发电厂烟气脱硫技改工程通常都是 一 台机组正常运行， 另一台机组停炉技改进行加装 烟气脱硫装置。 这就需要在烟囱正常工作的情况下 拆除与烟囱相接的已停产锅炉侧的烟道， 安装旁路 挡板 门和接入 F GD进出口烟道。在一台锅炉满负 荷正常运行的情况下对烟 囱烟道入 口安全快速封堵 成为该项工程工作的关键所在 。 例如平顶 山姚孟 电厂 4 3 0 0 Mw 机组工程 ， 3 、4号锅炉共用一座钢筋混凝土烟 囱，烟气脱硫 技改按照每炉一塔的方式进行工艺布设。 首先改造 的是停产的 4号机组， 此 时 3号机组正常运行。要 拆除 4号炉引风机与烟 囱之 间的烟道进行改造， 第 一 步工作是对烟囱的 4号烟道入 口进行封堵 ， 此 时 如果不能安全快速封堵完毕，势必造成烟气泄漏， 导致 3号机组被迫停产 。 2 ． 2 封堵烟囱烟道入口存在的困难 若采用在烟道内部进行封堵施工作业， 会遇到 3 种 困难 1 因烟 囱两侧烟道相通 ，烟道 内烟气 对施工人员的眼睛、 鼻子等器官的刺激， 使得施工 人员无法正常实施快速封堵。 2 由于 3号锅炉运 行，烟道排烟 ，烟道内施工存在高温 、负压、缺氧 等不现安全因素，操作人员难能作业。 3 在烟道 上靠近烟道烟囱入口处开孔， 使空气在烟囱内部负 压作用下进入到作业部位， 虽然解决了降温和缺氧 的问题 ， 又 由于此时负压产生的空气流动形成的风 力过大，使施工人员无法站稳，危险作业。 为此， 施工人员只能在烟道外部来完成烟道烟 囱入 口的快速封堵施工。 2 ．3 常规烟囱烟道入口封堵的方式 一 般情况下原烟道用火焰切割器切割拆除， 对 烟囱烟道入口的封堵， 常规采用在烟囱烟道接口处 用钢管 型钢 焊成龙骨架，在龙骨加上拼接钢板 的方式进行封堵。如图 1 利用钢管 型钢作为支 架形成龙骨用钢板拼接进行封堵。使用的材料 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 第 2期 刘彬火电厂烟气湿法脱硫技改工程中关键过渡技术 7 5 D N5 0焊接钢管 ， 3 钢板 。 2 ． 4 运行中烟囱烟道口快速封堵技术 实践证明，如图 1 所示的方案操作难度大，钢 板在高空中难以拼接。 更重要的是， 把整个烟道环 向切割拆除后， 漏风系数增大，烟囱负压锐减， 上 拔提升力不够， 严重影响 3 号机组的正常运行。 姚 孟电厂脱硫技改施工中为解决这一难题， 通过在地 面进行模拟试验 ，采用钢管紧密平行排列的办法 ， 封堵速度快，效果好。 根据现场实际情况，如果将 钢管垂直排列， 烟道洞 口高度大于 6 m 时，钢管长 度一般需要焊接才能满足要求 厂家生产的钢管长 度 6 m较多 ，垂直穿过的钢管更不宜固定住。若 将钢管水平排列使用， 烟道洞口宽度小于 6 m， 钢 管不需要搭接即可以满足施工要求，且容易固定， 达到快速封堵的 目的 图 2 。 0 0 0 0 0 0 钢板 烟道 钢管 图 1 常规烟囱烟道 口钢板封堵方式 4 0 0 0 图 2 运行中烟囱烟道口穿管封堵 2 ．5 实际应用及改进建议 在施工中尝试水平穿插两根钢管， 程很顺利，至此可确定对烟道烟囱入 口的封堵方法 应采用在原烟道与烟囱相连约 2 0 0 mm 处，沿着 烟道垂直两侧壁板 自下而上均匀排列开孔 ，随即沿 水平方向紧密穿插钢管，在烟道入 口处形成了一道 “ 钢管墙” ，达到封堵效果后，再进行原有烟道的切 割拆除。通过现场施工，证明了该方案是解决此问 题的最好办法，既能够保证了安装人员的安全施工 又极大的提高了封堵速度， 确保了机组的正常运行。 建议进行类似工程施工时应预先垂直设置 3 5 根导向管，则会使水平穿管的速度有所提高。 3 结语 燃煤电厂烟气脱硫技改工程与新建脱硫工程相 比资金有限、 工期较短、 场地狭窄， 不设置G G H是 必要可行的。然而无 GGH的湿法脱硫工艺技改工 程中， 在烟囱防腐期间， 吸收塔上安装临时过渡烟囱 的方案和在原烟道改造时烟 囱的烟道入 口处快速封 堵技术的实施发挥了重要作用，是不设G G H后所 必须采取的相互应对关键过渡技术， 为技改期间发 电机组的可靠运行的重要保障。 这两项技术的应用 科学合理、 安全可靠、 经济快捷， 使电厂烟气湿法脱 硫技改工程不设置 G G H的设想变得切实可行。 参考文献 [ 1 】赵鹏高， 马果俊， 王宝德， 等． 石灰石一 石膏烟气脱硫工艺 不宜安装烟气热换器 [ J ] ．中国能源， 2 0 0 5 ，2 7 8 2 8 - 3 0 ． [ 2 】张华， 何强，陈振宇， 等． 湿法烟气脱硫中GG H对污染 物扩散影响初探 [ J 】 _电力环境保护， 2 0 0 5 ， 2 1 2 1 - 3 ． [ 3 】陈志强，马文静，朱庆芳． 燃煤电厂烟气脱硫配置GG H 的探讨 [ J ] ．中国电力环保，2 0 0 7 ，1 0 2 1 5 - 1 8 ． 结果作业过 责任编辑马坤英 Ke y T r a n s i t i o n T e c h n i q u e o f Re n o v a ti o n P r o j e c t 0 n Wle t Off - g a s De s u l f u r i z a t i o n i n The r ma l Po we r Pl a nt _】Me a s u r e o f T e mp o r a r y Ch i mn e y E x t e n s i o n a n d Ch i mn e y Ee n t r a n c e S e a l L i u B i n F o u r t h E n g i n e e r i n g C o mp a n y , No r t h e a s t E l e c t r i c i t y I n d u s t r y Ma n a g e me n t B u r e a u ， L i a o y a n g 1 1 1 0 0 0 ，C h ina Ab s t r a c t W h en t h e o ff- g a s h e a t i n g u n i t GGH wa s c an c e l l e d i n the we t o ff - g a s d e s u l f u r i z a t i o n t e c h n i q u e ，i t C an l o we r the e n g i n e e r i n g c o s t ，s h o r t e n d e v e l o p me n t s t i me and s a v e the mo v e ment e x p e n s e s ．Fo r s o l v i n g the p r o b l e m t h a t g e n e r a t i o n un i t o p e r a t i o n a ff e c a e d b y t h e an t i s e p s i s e x e c u t i o n o f c h i mn e y and fl u e ，thi s p a p e r t o o k an e x a mp l e t o e x p el li n g t h e d e s i g n a n d i n s t a l l a t i o n o f t e mp o r a r y t r ans i t i o n c h i mn e y and s e a l t e c hni q u ．T h e me t h o d s i n t h i s p a p e r h a v e r e f e r e n c e v a l u e t o the s a me k i n d e n g i n e e r i n g ， Ke y w o r d s the r ma l p o we r p l ant ；we t o ff - 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