1、600MW 机组烟气脱硝工程方案选择及设计优化摘要：为控制氮氧化物的排放，我国自 21 世纪初期始逐步尝试进行火电厂烟气脱硝，但由于缺乏大型机组烟气脱硝经验，因此还需要综合研究脱硝系统来实施。本文通过综合考虑技术、经济、工期等因素，对某发电厂 2x600MW 机组烟气脱硝工程的土建加固方案进行对比分析，对混凝土框架结构、梁柱外包钢板方式加固处理方式，补桩方案等进行了详细的设计阐述，即达到了脱硝效率又保证了机组的安全可靠运行，为同类型机组脱硝改造工程提供了借鉴意义。 关键词：烟气脱硝工艺 SCR 基础加固 前言 我国是以煤炭为主要一次能源的国家，发电的煤炭约占煤炭消费量的 50%。发电厂的大量煤
2、炭燃烧，产生大量的烟气，含有多种有害物质，如：粉尘、硫氧化物（SOx） 、氮氧化物（NOx）等，造成了一系列的环境问题。一般 600MW 机组一小时向大气排放 300 万立方烟气，1000MW 机组一小时能达到 500 万立方。我国新的火电厂大气污染物排放标准规定电厂氮氧化物的排放浓度不得超过 200mg/Nm3，因此对于大多电厂都面临着脱硝改造的问题。目前比较成熟、效率较高的脱硝技术为 SCR 工艺脱硝，被广泛应用于 300MW 以上的燃煤机组上。现结合某电厂 2600MW机组烟气脱硝改造工程中，由于没有预留脱硝载荷量而采用的基础加固方案进行阐述和分析。 1、工程概况 该电厂地层主要为第四系
3、土层，土层厚度达到 70m，从地面往下至-12.0m 左右为淤泥和淤泥质亚粘土，属软土地基，并且软土层较厚，含水量大。厂区需作地基处理或采用深基础，根据地层的承载能力和地层特点，附属建筑可选择第四层、六层为桩基持力层。该电厂厂址区稳定性较好，抗震设防烈度为 6 度，设计地震分组为第一组。 场地含水层透水性能差，为淤泥质粘土，渗透系数 5.010-8cm / s。上不空隙承压水水量微弱，承压水头与海面接近，对工程影响较小。 2、土建改造难点 （1）脱硝装置土建加固施工不能影响机组的正常生产运行，因此设备搭设、保护等安全工作要落实到位。 （2）土建加固施工工作量大，部分区域如有附属建筑影响还需修改
4、局部设计方案。 （3）对加固用的主要原材料必须注重现场取样检测，检测合格后才能用于施工。 （4）施工工期需和检修时间相适应，为炉后烟道拆除留出充分的时间。并且改造加固完成后应保持与原结构的一致性，保证加固后的结构观感质量。 3、土建改造方案对比 通过核算原锅炉风机结构整体受力状况，及新增负荷需求，设计了三种改造方案：一是拆除原钢筋混凝土框架结构，采用钢框架支撑；二是保留原结构框架，在外采用包钢方法加固，在风机支架顶部新增钢支架以支撑 SCR 脱硝装置；三是保留原结构框架，寻找合适位置设立钢支架支撑 SCR 脱硝装置。 通过对比分析：方案一由于对管线、烟风道及相关设备的拆除需要耗费的工期较长，并
5、且需要在停机状态下施工。方案二能在机组正常运行下施工，原炉后相关设备保持不变。但经过改造加固后，要注意对原结构设备的保护，若原结构部分设备对加固改造工程有影响，可进行必要的拆除，确保改造工程的进行，如图 1。方案三也能在机组正常运行下施工，施工相对容易、工期较短，但在选择钢立柱位置时，需避开原管线、烟风道等，布置较为困难。 以上三种方案虽然都能承担新增的各种负荷效应（SCR 脱硝荷载、地震荷载）等，满足脱硝改造的要求。结合实际情况分析，方案二的加固方式比较符合具体情况，即对原混凝土柱进行外包钢板成箱型柱，并落至基础承受台与其坚固连接，以箱型柱支撑 SCR 反应器，改造后仍能满足原结构框架。 4
6、、基础加固方案设计 该加固设计采用 PKPM 系列的 STS 钢结构三维计算模型对钢支架进行分析，根据有限元分析其在高温时的受力分布。垂直支撑、梁、桁架弦等采用杆单元，方案设计考虑了荷载加载：脱硝系统自重、风荷载、催化剂等。箱型柱需要承担新增的负重，改造后的桩基承担柱底负荷。为了能够承担所有新增的荷载，需要补桩和增大承台底面积。计算基础补桩、结构本体时，需对钢支架整体建模，计算柱脚反力，还要综合考虑载荷的不同工况组合，逐个对比原桩基设计，分析需要进行基础补桩的数量。 4.1、补桩方案 原结构框架采用 PHC 预应力管桩，桩径 600 mm、桩长为 22 m，各个承台间的水平承载力采用拉梁连接。
7、由于脱硝改造场地自身狭小，补桩需要考虑机械的进场问题，大型机械进入场地施工困难，除非拆除部分附属建筑物，并且补桩产生的挤土效应对原桩基也有影响，改造方案应考虑排除 PHC 预应力管桩方案。通过对地质、水文条件的综合考虑，采用钻孔灌注桩的机械成桩方案。关于场地狭小问题，对桩机进行改造，补桩要考虑桩柱的对称性，避免偏心力对上部结构的影响。 4.2、承载台的改造 通过对钢支架建模计算柱脚反力，并根据原有的风机承台位置计算承台厚度。同时由于原有的承台对新建承台有一定的影响，因此分为两种改造方案：突出地面和不突出地面方案。突出地面方案是保留原混凝土框架、原承台，通过化学植筋、加强配筋等技术连接新旧承台，
8、共同承担荷载。该方案不仅对原结构破坏较少，而且施工工期也短，但突出的承台影响了整体场地的美观，对机组的检修也有一定影响。由于该厂3 号机组在脱硝改造期间正在运行，为保证安全作业，该机组采用了突出地面方案。不突出地面方案需切除既有承台的一定厚度。在切割既有承台前，需要多道支撑承担上部荷载，减少旧承台的荷载，然后对旧桩基先切割局部，用大口径钢管在桩位出做临时支撑。根据实际情况增设斜支撑保证侧向的稳定性，等到新加固砼的强度达到 75%之前不易做切割施工，强度达到 100%后再拆除临时支撑。一个承台完成后才能对同水平向另一承台进行施工。该方案能保证场地的美观，对机组检修也不会造成影响，但对旧承台破坏较
9、大，施工周期较长，该厂 1 号机组在改造过程中处于检修期，因此采用了不突出地面方案，保证了施工安全和质量。 4.3、上部结构相连问题 对于新做承台，在承台浇筑完成后，与预埋柱脚板焊接、加固，之后对柱脚四周采用化学植筋方法锚入承台中，深度应大于 15 倍钢筋直径，具体长度由纵向钢筋连接形式而定。最后形成柱脚短柱，使包钢柱与承台承接成整体。在养护期间，要避免高温、腐蚀、地基不均匀沉降等因素对结构的破坏。 4.4、加固效果 通过脱硝改造，3 号机组一直安全、稳定运行，新增荷载达到最大后，也基本不在沉降或沉降量很小。1 号机组沉降累计量也满足相关规范要求，既保证了场地的美观又有利于日常维修。 结语 为
10、相应国家节能减排的号召，火力发电机组的脱硝改造刻不容缓。该电厂的脱硝改造工程充分利用了既有构筑物，采用混凝土柱包钢方式对柱梁进行加固处理，满足了承载力要求。该 SCR 脱硝系统改造后，大大降低了电厂 NOx 排放，提高了脱硝效率和经济效益，在很大程度上改善了该地区环境质量。因此今后我们仍要不断探索，勇于创新脱硝技术，为我国脱硝环保事业的发展和经济建设作出应有的贡献。 参考文献： 【1】廖永进，徐程宏.火电厂 SCR 脱硝装置性能试验探讨J.华北电力技术，2007， （9）：23 一 25 【2】胡永峰.sCR 法烟气脱硝技术在火电厂的应用J.节能技术，2007， （3）： 152 一 156. 【3】吕宏俊，吴迅海. 选择性催化还原脱硝技术应用的若干问题M.北京： 中国大地出版社，2006.
