三爐一塔脫硫裝置煙道的改造技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)
摘要：煙道改造是現(xiàn)有機(jī)組實(shí)施脫硫工程難于新建機(jī)組同步建設(shè)脫硫工程的重要體現(xiàn)，是工程建設(shè)中與電力生產(chǎn)密切相關(guān)、技術(shù)難度大、接口工程量大的分項(xiàng)工程。本文以天津第一熱電廠“三爐一塔、一爐調(diào)峰”脫硫裝置為例，介紹了改造難度、時(shí)間、相對(duì)工程量均創(chuàng)國(guó)內(nèi)之最的煙道改造的核心技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，為今后現(xiàn)有機(jī)組脫硫煙道改造提供了有益的借鑒。
關(guān)鍵詞：三爐一塔 脫硫 煙道改造 技術(shù)經(jīng)驗(yàn)
煙道改造是煙氣脫硫技改工程中與現(xiàn)有機(jī)組間最關(guān)鍵的接口工程，也是脫硫工程建設(shè)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程。因煙道改造必須在停爐期間實(shí)施，而機(jī)組的停爐時(shí)間和周期直接與電力生產(chǎn)計(jì)劃密切相關(guān)，脫硫工程必須適應(yīng)機(jī)組生產(chǎn)計(jì)劃的時(shí)間要求，且煙道改造必須以不影響機(jī)組發(fā)電，不影響電廠的運(yùn)行安全和文明生產(chǎn)，保證脫硫裝置的可靠運(yùn)行為原則，因此建設(shè)單位應(yīng)高度重視，必須結(jié)合電廠的內(nèi)外部資源條件和實(shí)際情況，因廠制宜，從煙道改造的設(shè)計(jì)入手，慎重研究，確保設(shè)計(jì)方案科學(xué)、合理、可行，同時(shí)周密策劃施工方案，合理安排施工進(jìn)程，確保煙道改造的按期、保質(zhì)完工。
筆者結(jié)合國(guó)電天津第一熱電廠（以下簡(jiǎn)稱(chēng)天津一熱）3臺(tái)220t/h鍋爐煙氣脫硫技改工程，詳細(xì)介紹“三爐一塔、一爐調(diào)峰”脫硫裝置煙道改造的核心技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希期為未來(lái)5-10年間大量的現(xiàn)有機(jī)組脫硫煙道改造提供有益的指導(dǎo)。
1、脫硫工程概況
天津一熱煙氣脫硫技改工程是國(guó)家“十五”SO2污染防治、國(guó)電集團(tuán)環(huán)保技改、天津市藍(lán)天工程項(xiàng)目。由國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)環(huán)院）總承包建設(shè)。該工程有3個(gè)顯著的特點(diǎn)：
（1）地處天津市中心，環(huán)境敏感度高，環(huán)保要求高，即使燃用硫份為0.97%的燃煤，要達(dá)到天津市SO2的排放要求，尚需建設(shè)脫硫效率達(dá)95.5%的脫硫裝置。
（2）屬于現(xiàn)有小機(jī)組脫硫改造，存在建設(shè)場(chǎng)地和空間狹小、地下管網(wǎng)復(fù)雜、臨近建構(gòu)筑物限制、原有設(shè)備需要改造、拆除、移位和重新安裝等困難，脫硫工程可利用的場(chǎng)地和空間非常狹小。
（3）國(guó)內(nèi)首次采用三爐共用一座塔（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“三爐一塔”）的石灰石石膏濕法脫硫工藝，技術(shù)難度高、改造內(nèi)容多、經(jīng)驗(yàn)少。
對(duì)此，國(guó)環(huán)院本著經(jīng)濟(jì)、有效、減排SO2最大化的原則，充分利用電廠經(jīng)拆除、搬遷、改造后騰出的脫硫場(chǎng)地，對(duì)電廠煙囪一側(cè)的#9、#10和#113臺(tái)220t/h鍋爐全部實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的難題進(jìn)行了專(zhuān)題研究，提出了得到國(guó)電集團(tuán)、天津市環(huán)保局肯定的“三爐一塔”脫硫方案。該方案雖然較國(guó)內(nèi)成熟的“二爐一塔” 方案總造價(jià)有所增加，但脫硫的性?xún)r(jià)比、場(chǎng)地的利用率、減排的SO2量都將得到極大的提高。
2、煙道改造技術(shù)
“三爐一塔”脫硫方案中最關(guān)鍵的是煙氣系統(tǒng)，而煙氣系統(tǒng)最關(guān)鍵的是與電廠主機(jī)系統(tǒng)接口煙道的改造，因此，煙道改造是本脫硫工程的重中之重，其成功與否直接關(guān)系到“三爐一塔”脫硫方案的全局。
2.1 改造內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)3臺(tái)鍋爐共用一座脫硫吸收塔，且保證靠近煙囪側(cè)的#11鍋爐具備調(diào)峰能力的要求，本工程煙道改造的主要內(nèi)容詳見(jiàn)圖1-1和圖1-2。
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圖1-1煙道改造平面圖
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圖1-2 煙道改造立面圖
（1）保護(hù)性拆除9軸至12軸原磚煙道的混凝土頂板和梁，采用植筋的方式，加固并增高煙道。
（2）保護(hù)性拆除11軸至12軸原磚煙道的側(cè)墻，安裝脫硫裝置入口檔板門(mén)、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。
（3）保護(hù)性拆除2軸至3軸除混凝土底板外的煙道，安裝脫硫裝置的旁路檔板門(mén)、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。
（4）保護(hù)性拆除煙囪至1軸混凝土底板，安裝脫硫裝置的出口檔板門(mén)、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。
（5）保護(hù)性拆除#11鍋爐引風(fēng)機(jī)出口原混凝土煙道，安裝#11爐脫硫用鋼制煙道聯(lián)箱，包括1個(gè)入口檔板門(mén)和1個(gè)小旁路檔板門(mén)。
（6）采用植筋的方式，對(duì)原磚煙道的支柱進(jìn)行加固。對(duì)原磚煙道的破損和缺陷進(jìn)行修補(bǔ)加固。
（7）采用玻璃鱗片對(duì)新增的脫硫裝置出口煙道進(jìn)行防腐處理。
（8）采用耐酸膠泥對(duì)原磚煙道和新增鋼煙道間進(jìn)行密封和防腐。
（9）對(duì)新增鋼煙道進(jìn)行防腐保溫處理。
2.2 改造特點(diǎn)
（1）改造安排在#11爐小修，#9和#10爐臨時(shí)停用期間，時(shí)間僅為15天，創(chuàng)國(guó)內(nèi)脫硫煙道改造之最。
（2）改造工程量大，既有煙道保護(hù)性拆除、加高、加固，又有新增鋼煙道的安裝，且在100m2的范圍內(nèi)安裝5個(gè)擋板門(mén)，創(chuàng)國(guó)內(nèi)脫硫煙道改造之最。
（3）安全性要求高，由于電廠6臺(tái)鍋爐共用1座煙囪，對(duì)稱(chēng)布置，改造期間，一方面要采取有效的措施減小對(duì)另外3臺(tái)鍋爐安全運(yùn)行的影響，另一方面要改善施工作業(yè)環(huán)境，確保改造的安全性。
（4）由于原煙道沒(méi)有考慮脫硫，造成部分煙道流通面積不夠，需要擴(kuò)大流通面積并進(jìn)行加固處理。
（5）煙道內(nèi)積灰嚴(yán)重，需要清灰。煙道四壁結(jié)構(gòu)和耐火材料老化嚴(yán)重，需要更換和處理。
（6）由于原煙道為磚煙道，為便于檔板門(mén)、膨脹節(jié)的安裝，局部煙道必須改成鋼煙道，且磚煙道與鋼煙道間必須采取有效的密封和防腐處理。
2.3 改造設(shè)計(jì)
根據(jù)本工程煙道改造的特點(diǎn)，為滿(mǎn)足機(jī)組安全運(yùn)行的要求和緊張的改造工期，除完成常規(guī)煙道改造設(shè)計(jì)外，還進(jìn)行了以下3方面的輔助設(shè)計(jì)和改進(jìn)。
（1）為確保煙氣能從原磚煙道尾部順利引出，對(duì)煙道尾部四跨進(jìn)行增高設(shè)計(jì)，拆除原頂板，保證煙道斷面流速在13-15m/s之間？紤]到原煙道熱應(yīng)力表面已經(jīng)炭化，在去除混凝土炭化層后，采用熱熔焊和加綁鋼筋增高原煙道立柱，并盡量保持原有框架結(jié)構(gòu)的完整性，保留并加強(qiáng)原煙道頂部混凝土梁。在新增高立柱頂部增設(shè)混凝土框架支撐新混凝土頂板和固定側(cè)墻，并采用珍珠巖棉板吊頂和加抹礦渣硅酸鹽水泥進(jìn)行保溫和耐熱處理。
（2）優(yōu)化新增鋼煙道與原磚煙道間的接口設(shè)計(jì)：采用在原磚煙道立柱上植筋或打膨脹螺栓加焊埋件連接原磚煙道和鋼煙道接口，設(shè)計(jì)接口處采用專(zhuān)用耐酸膠泥封堵磨平后，將防腐的鱗片噴上，實(shí)現(xiàn)接口的密封和防腐。該設(shè)計(jì)方案較先預(yù)埋后焊接的常規(guī)設(shè)計(jì)，既能更好地保證施工質(zhì)量，又可有效地縮短了接口施工時(shí)間。
（3）#11爐煙道聯(lián)箱的設(shè)計(jì)：為適應(yīng)#11爐在用電或供熱高峰期啟停相對(duì)平凡的要求，本工程在#11爐引風(fēng)機(jī)出口煙道上加設(shè)煙道聯(lián)箱，安裝了入口擋板門(mén)和小旁路擋板門(mén)。鍋爐啟動(dòng)時(shí)，入口擋板關(guān)閉，小旁路擋板打開(kāi)，煙氣直接進(jìn)入煙囪排放。當(dāng)鍋爐正常運(yùn)行后，開(kāi)啟入口擋板門(mén)，慢慢關(guān)閉小旁路擋板，將煙氣引入到脫硫島，增壓風(fēng)機(jī)動(dòng)作順控。該方案可以保證#11爐非正常運(yùn)行時(shí)，另外兩臺(tái)正常運(yùn)行鍋爐的煙氣可以繼續(xù)脫硫。從而既可實(shí)現(xiàn)3臺(tái)鍋爐脫硫，又可實(shí)現(xiàn)#11爐調(diào)峰的要求。
3、煙道改造施工
為確保在電廠停爐的15天時(shí)間內(nèi)，完成所有的煙道改造施工，將煙道改造的施工進(jìn)程分為三個(gè)階段：第一階段是機(jī)組停用前必須完成的工作，包括施工方案和施工工期的制定、機(jī)組停用時(shí)間的確定、施工隊(duì)伍的組織、施工器具的準(zhǔn)備、現(xiàn)有相關(guān)實(shí)施的拆除、脫硫工藝相關(guān)非標(biāo)件和設(shè)備支架的制作、相關(guān)基礎(chǔ)的施工、必要的外圍改造等。第二階段是機(jī)組停用后必須完成的工作，包括原有煙道全部或局部的拆除、原有煙道內(nèi)部必要的處理、新制煙道及其支架的安裝、擋板門(mén)和膨脹節(jié)的安裝、相關(guān)煙道和設(shè)備的防腐、擋板門(mén)的調(diào)試等。第三階段是機(jī)組恢復(fù)投用后的完善工作。
3.1 機(jī)組停用前
機(jī)組停用前是煙道改造的第一階段，其關(guān)鍵是：結(jié)合電廠的具體情況和需要改造的實(shí)際內(nèi)容，對(duì)施工工序的每一個(gè)環(huán)節(jié)，進(jìn)行全面的、細(xì)致的結(jié)構(gòu)分解，充分考慮實(shí)施過(guò)程中技術(shù)、安全、質(zhì)量等方面的難度和可能的影響因素，制定必要的施工方案、施工預(yù)案和工期安排，并在此基礎(chǔ)上，組織建設(shè)單位、總包單位、監(jiān)理和施工單位進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的討論，確保“施工方案”的可實(shí)施性、“施工預(yù)案”的全面性和工期安排的合理性。
在這個(gè)階段開(kāi)展的主要工作有：
（1）#11爐新增煙道支撐結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)施工，#11爐改造段支撐鋼結(jié)構(gòu)和新增煙道的預(yù)制，以及入口擋板門(mén)、小旁路擋板門(mén)和膨脹節(jié)的組裝。
（2）旁路擋板門(mén)改造段煙道預(yù)制，擋板門(mén)和煙道支撐鋼梁和結(jié)構(gòu)的預(yù)制，以及擋板門(mén)、膨脹節(jié)的組裝。
（3）原磚煙道尾部四跨煙道增高段的施工，保護(hù)性鑿除原煙道立柱頂部炭化層露出鋼筋頭，按設(shè)計(jì)要求熱熔焊接出鋼筋并綁扎加強(qiáng)，再進(jìn)行上部柱子鋼筋綁扎和支模，采用混凝土澆注。隨后完成頂部新增混凝土梁和頂板支模、澆注施工，側(cè)墻磚煙道切筑增高，以及內(nèi)側(cè)保溫層施工。
（4）脫硫裝置出口擋板門(mén)與磚煙道聯(lián)接段鋼煙道彎頭的預(yù)制，凈煙氣出口新增煙道和擋板門(mén)的支撐結(jié)構(gòu)施工。
（5）拼裝所有的擋板門(mén)和1.4529合金貼面，拼裝所需的膨脹節(jié)。
3.2 機(jī)組停用期間
機(jī)組停用期間是煙道改造的第二階段，其關(guān)鍵是：“施工方案”的有效實(shí)施和“施工工期”的有效控制。煙道改造工程通常安排在機(jī)組大修期間（30-45天），對(duì)于一爐一塔的脫硫工程，機(jī)組大修的時(shí)間基本滿(mǎn)足煙道改造工程的需要，對(duì)于二爐一塔或三爐一塔的脫硫工程，由于電廠不可能安排二臺(tái)或三臺(tái)機(jī)組同時(shí)進(jìn)行大修，只能是一臺(tái)機(jī)組進(jìn)行大修，其它機(jī)組進(jìn)行小修或臨時(shí)停用，留給改造的時(shí)間非常短（15天左右），這樣就必須采取特殊手段和措施，加大投入，有效協(xié)調(diào)參建各方的關(guān)系，充分動(dòng)員和調(diào)動(dòng)參建各方的積極性，進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)施工作業(yè)等。
在這個(gè)階段開(kāi)展的主要工作有：
（1）#11爐改造段原煙道和支架的拆除，#11爐煙道入口和旁路與原磚煙道接口改造和安裝，新增煙道聯(lián)箱安裝，與引風(fēng)機(jī)出口的對(duì)接，并進(jìn)行防腐保溫。
（2）旁路改造段根據(jù)設(shè)計(jì)要求，保護(hù)性拆除2-3軸之間原磚煙道頂板、兩面?zhèn)葔ΓＡ粼瓱煹赖牧汉偷装澹?-3軸梁、柱內(nèi)側(cè)植筋預(yù)埋處理，擋板門(mén)和支撐結(jié)構(gòu)安裝，該段整體換成大旁路鋼煙道安裝對(duì)接，并進(jìn)行防腐保溫；
（3）尾部四跨原屋面板拆除，接口處抹平處理，11-12軸之間東側(cè)磚煙道頂梁拆除、側(cè)墻部分拆除，引出鋼煙道的接口預(yù)埋以及鋼框制作，脫硫裝置入口擋板門(mén)安裝。
（4）保護(hù)性拆除煙囪與1軸之間原磚煙道部分底板，做好凈煙氣鋼煙道彎頭接口處理和預(yù)埋，再與預(yù)制凈煙氣鋼煙道彎頭對(duì)接，安裝出口擋板門(mén)和補(bǔ)償器，并煙道防腐保溫。
（5）對(duì)接觸凈煙氣的部分煙道進(jìn)行噴砂打磨，再進(jìn)行玻璃鱗片防腐。
（6）植筋和膨脹螺栓與埋件等接口處表面，打毛后用專(zhuān)用耐溫耐熱膠泥進(jìn)行密封和防腐，最后噴上混凝土專(zhuān)用鱗片。
3.3 其他
（1）煙道改造接口的施工往往受施工場(chǎng)地的影響，如施工場(chǎng)地狹小，無(wú)其他吊裝場(chǎng)地時(shí)，不僅會(huì)影響煙道改造工期，而且改造會(huì)影響相臨設(shè)備如吸收塔、GGH等的正常施工，從而對(duì)脫硫工程的總體工期產(chǎn)生不利的影響。
（2）煙道改造期間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)常駐現(xiàn)場(chǎng)，以便及時(shí)處理基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)的地下異常、影響電廠原有設(shè)備檢修造成的尺寸偏移、煙道開(kāi)鑿后與原圖紙不符處的設(shè)計(jì)變更、新舊煙道（特別是鋼煙道與混凝土煙道之間）接口不符等情況。
（3）煙道改造期間，相關(guān)設(shè)備廠家的安裝調(diào)試技術(shù)人員也應(yīng)按計(jì)劃駐現(xiàn)場(chǎng)，在設(shè)備安裝、調(diào)試期間進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與答疑。將缺少的、偏差的零部件及時(shí)要求發(fā)貨并修正，減少不必要的操作失誤。
總之，總承包單位應(yīng)根據(jù)電廠的生產(chǎn)計(jì)劃，合理安排煙道改造工程，防止因其他新建建（構(gòu)）筑物的阻擋加劇煙道改造的施工困難，同時(shí)應(yīng)合理安排施工順序，及時(shí)組織人力物力，確保煙道改造工程如期完工。
4、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
（1）勘察和收資：改造前必須全面收集機(jī)組原有煙道、煙囪、臨近建構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)圖紙及相關(guān)的各種資料，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，特別是原有尺寸不明的要現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。
（2）方案制定：根據(jù)收集的資料和勘察的實(shí)際情況，掌握原有煙道及其梁柱的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行現(xiàn)狀，研究基礎(chǔ)的承載能力，分析臨近建構(gòu)筑物潛在的影響以及工程實(shí)施時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，考慮施工安裝的外部條件，最終確定切實(shí)可行的改造方案。對(duì)改造中的接口問(wèn)題，多方案考慮，留有調(diào)整余地。
（3）施工設(shè)計(jì)：根據(jù)確定的改造方案進(jìn)行詳細(xì)的施工圖設(shè)計(jì)。為防止專(zhuān)業(yè)接口設(shè)計(jì)遺漏和設(shè)計(jì)錯(cuò)位，須加強(qiáng)土建、機(jī)務(wù)等各專(zhuān)業(yè)之間的溝通，加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案和施工圖的專(zhuān)業(yè)會(huì)審，確保施工圖的可操作性。對(duì)改造煙道的接口和支撐部分，必須出詳圖，除細(xì)化圖紙尺寸標(biāo)注外，最好提出必要的現(xiàn)場(chǎng)放樣要求和可調(diào)整說(shuō)明，便于施工人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活、有效、可行的調(diào)整和處理。
（4）施工組織：要制定詳細(xì)的施工組織方案和措施。工期盡可能結(jié)合電廠停爐檢修時(shí)間，做好停爐前后的工作安排，盡可能細(xì)化，能停爐前施工安裝的工作盡可能在停爐前實(shí)施，以減小停爐時(shí)間緊張對(duì)工期的壓力以及對(duì)電力生產(chǎn)停爐計(jì)劃的影響。材料、關(guān)鍵設(shè)備到貨和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)要。
（5）其他：施工前對(duì)建設(shè)各方進(jìn)行技術(shù)交底，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行交流，充分發(fā)揮建設(shè)各方的經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，不斷完善、優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高改造工作的可操作性。
5、結(jié)語(yǔ)
煙道改造是現(xiàn)有機(jī)組實(shí)施脫硫工程難于新建機(jī)組同步建設(shè)脫硫工程的重要體現(xiàn)，是工程建設(shè)中與電力生產(chǎn)密切相關(guān)、技術(shù)難度大、接口工程量大的分項(xiàng)工程。天津一熱在脫硫技改工程中首次采用3臺(tái)鍋爐共用一套、且一爐具備調(diào)峰的脫硫裝置，其煙道改造的內(nèi)容之多、難度之高、時(shí)間之短、相對(duì)工程量之大均創(chuàng)國(guó)內(nèi)之最。國(guó)環(huán)院通過(guò)精心策劃、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、周密安排，使得煙道改造在技術(shù)、進(jìn)度、質(zhì)量和安全方面均取得了圓滿(mǎn)成功，得到了集團(tuán)公司和業(yè)主的好評(píng)，為今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)現(xiàn)有機(jī)組脫硫煙道改造提供有益的經(jīng)驗(yàn)借鑒。
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