(四川電力建設(shè)二公司 四川 成都 610051)

催化劑模塊吊裝作業(yè)創(chuàng)新研究

樂國煌

(四川電力建設(shè)二公司四川成都610051)

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，國家對大氣污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，為滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求，我國燃煤火電廠已經(jīng)建成或計劃建設(shè)煙氣脫硝裝置。目前，燃煤火電廠的煙氣脫硝裝置，一般采用選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)。本文將探討SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中最重要的一個組成部分——催化劑模塊的吊裝作業(yè)創(chuàng)新。

燃煤火電廠；催化劑模塊；吊裝作業(yè)

一、引言

在選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)中，SCR煙氣脫硝系統(tǒng)主要功能是用氨作為還原劑與NOx反應(yīng)生成氮氣和水，以減少鍋爐煙氣NOx的排放。催化劑模塊作為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的重要載體和必要條件，在整個煙氣脫硝系統(tǒng)中，起著不可或缺的重要作用。本文將介紹催化劑的傳統(tǒng)吊裝方法與創(chuàng)新吊裝方法，以及兩種方法的對比。

二、催化劑模塊概述

催化劑是SCR煙氣脫硝系統(tǒng)中的主要設(shè)備，其主要性能參數(shù)(如成分組成、結(jié)構(gòu)、壽命等)直接影響到SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的脫硝效率以及運行狀況。當(dāng)前，主流的催化劑主要有三種：蜂窩式、平板式以及波紋狀。

本文主要論述的是蜂窩式催化劑模塊的吊裝作業(yè)，以貴州某市燃煤火力發(fā)電廠的4臺300MW發(fā)電機組的煙氣脫硝技術(shù)改造工程為背景，探討的催化劑模塊吊裝作業(yè)創(chuàng)新，已經(jīng)在現(xiàn)場實際施工過程中成功實施，達(dá)到了省時、省力、優(yōu)質(zhì)、高效完成催化劑模塊吊裝作業(yè)的目的。

該電廠選用某催化劑有限公司生產(chǎn)的蜂窩式催化劑，主要活性成分為鈦白粉(TiO2)和五氧化二釩(V2O5),少量的WO3。蜂窩體(催化劑單體)是通過擠壓成型的，其橫截面尺寸為150mm×150mm，長度達(dá)1300mm。每個鋼制的催化劑模塊裝有72個蜂窩單體，模塊中各催化劑單體之間隔有耐高溫陶瓷纖維帶。這種有彈性的陶瓷纖維帶同時給催化劑預(yù)應(yīng)力，以補償催化劑和鋼制模塊材料在SCR運行時的熱膨脹系數(shù)的不同和防止催化劑單體的機械損壞。催化劑模塊的外形尺寸為1912mm×974mm×875mm，重量為874KG。

三、催化劑模塊的傳統(tǒng)吊裝方法

催化劑模塊的安裝位置，在脫硝反應(yīng)器內(nèi)部。貴州省某市燃煤火力發(fā)電廠#1機組為例，設(shè)計催化劑層數(shù)為3+1，初次安裝3層，備用1層。催化劑模塊安裝數(shù)量為每層6×9=54塊，一個機組兩個反應(yīng)器，每個反應(yīng)器3層，共計6層。#1機組煙氣脫硝系統(tǒng)的催化劑模塊，共計324塊。

催化劑模塊安裝位置標(biāo)高分別為36.53m、39.53m、42.53m、45.53m，每層間距3m。在脫硝鋼架兩邊頂部，各設(shè)計了一臺額定起重量為2t的電動葫蘆，用于起吊催化劑模塊。在脫硝反應(yīng)器每層均設(shè)計有一個供催化劑模塊進入的大門。

催化劑模塊的傳統(tǒng)吊裝方法，大致分為以下幾步(如圖一所示)：[1]

1.將催化劑模塊用平板車或拖車運輸至現(xiàn)場安裝位置附近；

2.采用叉車將平板車或拖車上的催化劑模塊，卸至電動葫蘆下方的起吊點，并采用催化劑廠家提供的專用翻轉(zhuǎn)工具，將運輸過程中水平放置的催化劑模塊翻轉(zhuǎn)至垂直放置；

3.采用電動葫蘆，將催化劑模塊起吊至安裝高度，傳統(tǒng)吊裝方法一般采用從上至下的吊裝順序；

4.當(dāng)催化劑模塊起吊至安裝高度后，將起吊軌道改為反應(yīng)器主吊軌；

5.采用手動葫蘆，使催化劑模塊在主吊軌上移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)反應(yīng)器內(nèi)部后，將催化劑移至副吊軌(或手動小車)；

3.通過副吊軌(或手動小車)的再次移動，將催化劑模塊放置在指定安裝位置。

圖一 催化劑運輸及傳統(tǒng)吊裝方法示意圖

四、催化劑模塊的創(chuàng)新吊裝方法

在貴州省某市燃煤火力發(fā)電廠煙氣脫硝技術(shù)改造工程施工過程中，由于技改項目施工工期緊張，考慮到傳統(tǒng)吊裝方法比較繁瑣，費時又費力。催化劑模塊在進入反應(yīng)器內(nèi)部后，移動比較困難，而且容易發(fā)生磕碰的現(xiàn)象，對催化劑模塊造成損壞。因此，現(xiàn)場施工大膽創(chuàng)新，采用新的吊裝方法進行催化劑模塊的吊裝作業(yè)。

與傳統(tǒng)吊裝方法相比，反應(yīng)器頂部需預(yù)留。除頂部以外，其余的反應(yīng)器殼體已全部組裝完成。吊裝順序與傳統(tǒng)方法相反，從下至上依次吊裝。在本工程中，最下層36.53m層為預(yù)留層，首先吊裝39.53m層，然后吊裝42.53m層，再吊裝45.53m層，最后完成頂部封蓋工作。

催化劑模塊吊裝時，一次性可吊裝三塊催化劑模塊。準(zhǔn)備三對不同長度的鋼絲繩和吊裝專用卡環(huán)，鋼絲繩的長度差要保證起吊后的三塊催化劑模塊互不發(fā)生碰撞。采用吊裝脫硝鋼結(jié)構(gòu)及反應(yīng)器等的塔吊進行催化劑模塊的吊裝作業(yè)，而不是采用脫硝構(gòu)架頂部的電動葫蘆。塔吊的負(fù)荷及工作半徑，完全能滿足三塊催化劑模塊同時起吊的要求。由于塔吊工作半徑覆蓋范圍較大，一般情況下，從倉庫運輸至現(xiàn)場安裝位置后，可選擇一塊較平整的地方，將催化劑模塊卸車并翻轉(zhuǎn)后，整齊碼放，然后即可直接吊裝。

催化劑模塊的創(chuàng)新吊裝方法，大致分為以下幾步：

1.將催化劑模塊用平板車或拖車運輸至現(xiàn)場安裝位置附近；

2.采用叉車將平板車或拖車上的催化劑模塊，卸至塔吊工作半徑內(nèi)的起吊點，并采用催化劑廠家提供的專用翻轉(zhuǎn)工具，將運輸過程中水平放置的催化劑模塊翻轉(zhuǎn)至垂直放置；

3.采用塔吊，依次緩慢起吊三塊催化劑模塊，保證每塊催化劑模塊互不發(fā)生碰撞。在最后一塊催化劑模塊離開地面后，緩慢勻速上升至超過反應(yīng)器的高度，再勻速轉(zhuǎn)動塔吊。(如圖二所示)

4.通過調(diào)整塔吊，使催化劑模塊位于就位位置之上，再緩慢勻速下降。

5.當(dāng)最下面一塊催化劑模塊到達(dá)指定位置后，停止下降，并進行調(diào)整。確認(rèn)準(zhǔn)確就位后，再依次下降后面兩塊催化劑模塊，并完成準(zhǔn)確就位。(如圖三所示)

6.完成39.53m層的催化劑吊裝后，在催化劑模塊上部先敷設(shè)一層彩鋼瓦，再在彩鋼瓦上面敷設(shè)一層防雨篷布，做好防雨措施，以防萬一。

7.防雨措施做好后，焊接42.53m層的催化劑模塊支架，焊接之前，需在焊點下方鋪設(shè)防火毯，保護下方的防雨篷布不被焊渣損壞。

8.依次吊裝42.53m層、45.53m層催化劑模塊，并做好防雨措施及防火措施。之后，完成頂部格柵和頂板的吊裝工作。

圖二 創(chuàng)新吊裝方法同時起吊三塊催化劑模塊

圖三 創(chuàng)新吊裝方法催化劑模塊就位

五、傳統(tǒng)吊裝方法與創(chuàng)新吊裝方法對比

(一)臨時設(shè)施對比

傳統(tǒng)吊裝方法，在吊裝之前，需要在要吊裝的那層上部安裝吊裝催化劑模塊用的臨時主吊軌及副吊軌。催化劑模塊總共布置了6排，每排9塊，因此相應(yīng)的副吊軌也需安排6根。在吊裝過程中，催化劑模塊需要從電動葫蘆換到主吊軌，再換到副吊軌。臨時吊軌的安裝與拆卸，需要耗費較多的時間和人力、物力，對上部的鋼結(jié)構(gòu)會造成一定的損壞。

創(chuàng)新吊裝方法，需準(zhǔn)備足夠的彩鋼瓦和防雨篷布，每完成一層催化劑模塊的吊裝作業(yè)后，應(yīng)做好防雨措施。此項措施，需要花費一定的經(jīng)費完成采購工作，而傳統(tǒng)吊裝方法安裝和拆卸臨時吊軌也需要一定經(jīng)費。

兩種方法均需做好防火措施，在催化劑模塊安裝完成后，在上部動火，均需鋪設(shè)防火毯，防止火花對催化劑模塊造成損壞和毒化。

(二)吊裝時間對比

傳統(tǒng)吊裝方法，采用電動葫蘆提升，每次只能提升一塊。提升到指定高度后，需切換到反應(yīng)器內(nèi)的主吊軌。在主吊軌上移動到安裝位置所在排后，需再次切換到副吊軌，再在副吊軌上移動到安裝位置，完成就位。每次切換工作，均需人工進行，費時費力。在整個移動過程中，容易發(fā)生碰撞，損壞催化劑模塊。粗略估算，完成一層催化劑模塊(54塊)的吊裝作業(yè)，至少需要兩天時間。

創(chuàng)新吊裝方法，完全采用塔吊進行吊裝作業(yè)，一次性可起吊三塊催化劑模塊。在吊裝過程中，不需進行切換，直接從地面起吊至就位位置，大大減少了作業(yè)時間。在本次脫硝改造的實際施工過程中，完成一層催化劑的吊裝作業(yè)只花了半天時間。

每臺機組都有A、B兩個反應(yīng)器，兩種方法在吊裝過程中，進行其中一側(cè)的吊裝作業(yè)時，均同時進行另外一側(cè)的臨時設(shè)施工作。

(三)吊裝作業(yè)天氣選擇

由于催化劑模塊對防雨的要求較高，因此兩種方法在吊裝作業(yè)時，均需密切關(guān)注當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r，必須選擇晴天進行吊裝作業(yè)。天氣如果發(fā)生變化，應(yīng)立即停止催化劑模塊的吊裝工作，并對催化劑模塊做好防雨措施。尤其是創(chuàng)新吊裝方法，由于吊裝作業(yè)是從上方直接吊裝就位，需預(yù)留頂蓋，因此對天氣情況的要求更高。

六、結(jié)束語

在國際上，SCR煙氣脫硝技術(shù)已發(fā)展成熟并以成功應(yīng)用于600MW、1000MW等大型燃煤電廠鍋爐。我國引進SCR煙氣脫硝技術(shù)后，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已成功應(yīng)用到較小的機組，例如本工程的300MW火力發(fā)電機組等。

由于催化劑模塊的防雨、防火要求較高，采用本文所述的創(chuàng)新吊裝方法，必須做好防雨及防火措施，方可進行吊裝作業(yè)。

[1]于曉海.SCR脫硝催化劑的設(shè)計與維護.滄州大化集團有限責(zé)任公司.中國氯堿，2012.05.

[2]王義兵.火電廠SCR煙氣脫硝催化劑特性及其應(yīng)用.華能國際電力股份有限公司.電力環(huán)境保護,2009.08.