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电厂湿法烟气脱硫工程临时烟囱的设计

电厂湿法烟气脱硫工程临时烟囱的设计

渭河电厂

渭河电厂

        近年来国家就燃煤电厂SO2 排放要求控制得比较严格, 原先没有设置脱硫装置的电厂都需要追加。而石灰石—石膏湿法脱硫工艺因其具有脱硫剂原料廉价易得、脱硫效率高、技术成熟、运行可靠[ 1 ] , 已成为我国燃煤电厂烟气脱硫的首选工艺。渭河电厂三期2 ×300 MW机组烟气脱硫工程为改造项目, 采用无GGH 的湿法烟气脱硫工艺, 吸收塔出口烟气温度约为56℃。在此低温下, 脱硫后的净烟气温度低于烟气酸露点, 烟气中含有的饱和水蒸气、SO2 和SO3 等易冷凝产生腐蚀性的硫酸和亚硫酸液, 对吸收塔后的烟道和烟囱有很强的腐蚀性; 因此, 必须对电厂原有的烟囱进行改造[ 2 ] , 在烟囱改造期间需设置临时过渡措施, 以保证机组的正常运行。针对渭河电厂这一技改工程引入了临时烟囱这一概念。
1 临时烟囱主要设计原则
(1) 临时烟囱的设计方案应能满足机组额定负荷下安全、稳定运行不少于3个月, 考虑到施
工的不确定性, 本工程临时烟囱设计使用寿命为8个月。
(2) 临时烟囱施工工期较短, 为半个月, 为保证按期完工, 临时烟囱的设计因尽可能的简单, 以便于施工操作; 临时烟囱安装时对吸收塔原有的防腐破坏尽可能小, 同时烟囱防腐结束后应易于拆除, 少留或不留痕迹。
(3) 临时烟囱需考虑寿命到期后的拆除方便及出口的快速封堵, 尽可能减少对主机运行的影响。
(4) 临时烟囱的设置应尽可能省地、简单、经济、合理。
2 临时烟囱设计方案
根据以上设计原则和国家对大气环境保护的要求, 同时考虑到整个FGD系统和布置应具有长期的合理性, 本工程选择在吸收塔烟气出口顶部设置临时烟囱的方案。具体方案为: 在吸收塔顶部出口烟道上方开设一个DN 4500的接口, 并通过该接口与设在塔上的临时烟囱现场用法兰连接,塔上临时烟囱内壁直径为<4 500, 机组额定负荷下, 临时烟囱内的烟气流速为36 m / s, 根据GB1322322003《火电厂大气污染物排放标准》中烟气抬升高度推荐的计算方法[ 3 ] , 临时烟囱的出口顶面顶标高设为42164 m, 其中临时烟囱高8m, 虽然抬升高度不如原烟囱, 但因临时烟囱排放脱硫之后的净烟气SO2 浓度较低, 出口的烟气流速也较大, 作为过渡短期内运行使用是比较经济且安全的。 电厂湿法烟气脱硫工程临时烟囱的设计
因吸收塔出口净烟气的温度不高, 约为56 ℃左右, 但净烟气具有较强的腐蚀性, 因此, 临时烟囱需要有一定的防腐能力, 本工程临时烟囱考虑采用碳钢加鳞片防腐方案和采用PVC材质两种方案; 从减轻对吸收塔本体垂直荷载的影响方面来说临时烟囱采用PVC材质更合理; 但PVC材质长期运行后容易软化, 而且本工程施工工程很短只有半个月, 如果采用PVC材质需到厂家去定做, 工期不一定能保证, 同时现场安装也不如碳钢方便、快捷; 如果采用碳钢材料, 具有足够的刚度和强度, 现场安装方便、快捷; 但对吸收塔本体垂直荷载增加较多, 由于本工程为改造工程,吸收塔已经安装完毕; 因此, 需对吸收塔荷载承受能力进行核算, 根据巴威吸收塔计算软件对吸收塔进行强度核算后满足要求, 本工程采用碳钢临时烟囱的方案。临时烟囱为自支撑形式, 荷载全部作用在吸收塔上; 由于吸收塔出口锥体和出口烟道本身并不能承受较大的荷载, 为避免将临时烟囱的荷载力直接作用到吸收塔出口锥体和出口烟道上, 使临时烟囱的支撑结构受力更为合理, 本过渡措施为临时烟囱的支撑和固定配置了一套梁柱结构,如图1所示。
梁柱结构设有两层结构梁, 各层结构梁上分别设置了支撑耳座和导向耳座的作用点, 以确保对临时烟囱的支撑和固定。梁柱结构的三根立柱通过紧固件固定在吸收塔塔壁的最上面两层加强圈上, 将临时烟囱的荷载直接传递到塔壁上; 同时, 临时烟囱和烟气出口顶部采用柔性膨胀节连接, 这样可进一步减少作用在烟气出口上的荷载力。为避免风力等横向荷载对临时烟囱及吸收塔本体施加较大弯曲力矩, 本临时烟囱的梁柱结构上设有缆绳斜拉装置, 以承受临时烟囱受到的风荷载等横向作用力。根据现场FGD装置的总体布置情况, 缆绳斜拉装置的方位将不会与系统中的其他装置及构件发生冲突, 其安装和拆卸也将不会影响脱硫装置的施工及正常运行。
临时烟囱使用寿命到期后拆除临时烟囱和钢支架, 然后用封板和烟气出口顶部法兰用螺栓连接。封板结构图见图2所示。
3 技术特点
综合上述方案说明, 本烟囱过渡措施及方案为吸收塔上加设临时烟囱, 可节省用地, 布置上
具有长期的合理性, 同时, 还具有以下几方面的技术特点:
(1) 临时烟囱轻巧、耐用。本过渡措施中的临时烟囱本体采用6 mm碳钢材料, 在具有足够
的刚度和强度的同时重量也较轻。临时烟囱内壁采用鳞片防腐方式, 完全可以胜任机组额定负荷下安全、稳定运行8个月的要求。同时, 碳钢现场组装及日后的拆卸施工十分方便, 特别适用改造工期紧张的工程; 在使用寿命到期后在拆除临时烟囱和钢支架后只需用封板把烟气出口顶部法兰封死即可, 安装方便; 拆除的碳钢还可以移作他用, 不会造成材料的浪费。
(2) 结构简单, 拆卸方便, 易于操作。本过渡措施中, 临时烟囱与梁柱结构采用紧固件连接,
梁柱结构与吸收塔本体采用紧固件连接, 十分便于整体安装及以后的拆卸。在过渡期间临时烟囱使用时, 只需将吸收塔顶部出口烟道上方的预留接口与临时烟囱用法兰连接, 将出口挡板门及旁路挡板门关闭; 当过渡结束临时烟囱拆除时, 只需将吸收塔顶部出口烟道上方的预留接口用封板盲死, 将出口挡板门及旁路挡板门打开即可, 操作简单易行, 烟囱过渡措施不会因故障或拆除等导致停炉等状况的发生。
(3) 结构受力合理。本过渡措施中, 采用梁柱结构和斜拉揽绳结构, 有效合理地分担和分解
了临时烟囱的荷载及受力, 最大限度地改善了临时烟囱本体的受力状况, 使临时烟囱的受力更安全可靠。
(4) 因本烟囱过渡措施为在吸收塔上加设临时烟囱, 过渡烟囱中的凝结水将会以自流的方式
自动回收至吸收塔中, 不必再另设凝结水回收装置和管道, 结构简单合理。
4 结束语
综上所述, 不设置GGH的湿法烟气脱硫技改工程, 在烟囱防腐施工期间, 采用吸收塔出口烟道顶部安装临时烟囱的方案是安全、经济的方案。临时烟囱使用普通碳钢材料, 投入较低, 而电厂不停机连续发电给电厂带来的经济效益却是可观的。

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