王海帥，鐘 蛟，劉 明，王 曦，張 鵬

(華電電力科學研究院有限公司，杭州 310030)

0 引 言

煙氣脫硝工藝是現階段燃煤電廠控制氮氧化物(NOx)排放的主要技術手段之一[1]，配套脫硝裝置一般主要由煙道、反應器和支吊架三個部分組成。近年來，國內外學者在煙道結構方面開展了大量的研究工作[2]，但在研究過程中常把支吊架作為邊界條件來考慮，忽視了支吊架自身工作狀態(tài)對煙道結構穩(wěn)定性的影響。煙道作為一種大型薄壁鋼結構，在內部高溫煙氣的作用下會產生熱膨脹[3]，支吊架工作狀態(tài)異?？赡軐е聼煹琅蛎浭茏?，影響脫硝系統的安全運行。而目前實際情況是，與四大管道支吊架相比，無論是日常維護還是階段性檢修方面，脫硝煙道支吊架普遍重視程度不夠。因此，對脫硝煙道支吊架常見失效形式進行分析具有重要意義。

文中結合某區(qū)域7家燃煤電廠脫硝系統煙道隱患排查結果，對煙道支吊架常見問題進行了分析并給出處理建議，為燃煤電廠技術人員開展日常維護工作提供參考。

1 脫硝煙道支吊架常見種類

國內燃煤機組大多采用SCR脫硝技術，因而脫硝煙道結構布置大同小異[4]，典型脫硝煙道結構如圖1所示。脫硝煙道一般包括入口和出口煙道，其中入口煙道設置在鍋爐省煤器出口與脫硝反應器入口之間，出口煙道上側通過焊接方式固定在反應器底部，下側通過膨脹節(jié)連接至空預器。

隨著燃煤機組容量和參數的不斷提高，脫硝煙道支撐點位置的選取和不同類型支吊架的組合方式也在不斷改進。目前，脫硝煙道涉及7種類型支吊架，即彈簧支吊架、恒力吊架、剛性吊架、滑動支架、導向支架、止晃裝置及固定支架。由于每種類型支吊架具有各自不同的功能和特點，因而被用于煙道不同位置以保證脫硝設備的安全穩(wěn)定運行，煙道支吊架類型、功能及常見安裝位置見表1。

表1 煙道支吊架類型、功能及常見安裝位置

2 脫硝煙道支吊架常見問題

對7家燃煤電廠開展了脫硝系統煙道隱患排查工作，各電廠機組信息見表2。結合專項檢查結果，對煙道支吊架常見問題進行了歸納總結，并分析故障產生原因。

表2 7家燃煤電廠機組基本信息

續(xù)表2

電廠機組編號機組類型機組容量投產日期脫硝廠家脫硝工藝XS1號亞臨界330 MW2004.07.28華電科工SCR工藝2號亞臨界330 MW2004.12.21華電科工SCR工藝3號超超臨界680 MW2010.12.23華電科工SCR工藝4號超超臨界680 MW2014.04.15華電科工SCR工藝XX1號超臨界660 MW2007.04.19青島華拓SCR工藝2號超臨界660 MW2007.08.22青島華拓SCR工藝QD1號亞臨界330 MW2012.11.14青島華拓SCR工藝2號亞臨界330 MW2013.07.20青島華拓SCR工藝LH1號亞臨界330 MW2009.12.23青島華拓SCR工藝2號亞臨界330 MW2010.05.29青島華拓SCR工藝

2.1 原始設計誤差

支吊架的工作載荷及附加載荷是煙道支撐系統設計的兩個重要參數，工作載荷是支吊架設計選型的主要依據，而附加載荷通常在計算支吊架的結構載荷時進行考慮。附加載荷一般包括積灰荷載、風雪荷載及地震荷載。其中，由于積灰荷載計算不準確導致的生產事故較多。

在燃煤機組運行過程中，積灰現象在入口煙道水平段時有發(fā)生，積灰的嚴重程度直接影響煙道的安全運行，但目前對于積灰荷載的計算還沒有一個比較精確的公式，常依據工程設計經驗取1/3煙道高度作為積灰高度進行載荷計算[5]，而實際上積灰高度與入爐煤質好壞、鍋爐負荷高低、導流板布置方式、輸灰系統投運情況等因素密切相關[6]。因此，僅以煙道高度作為積灰荷載計算依據并不科學，不可避免會導致支吊架的設計載荷與實際承載要求之間存在一定誤差。

此外，早期投運機組使用的脫銷系統多為脫硝廠家所設計，與鍋爐生產廠家并非一家單位，若對鍋爐服役情況不熟悉，在設計時也容易出現失誤。如某電廠1號超臨界600 MW機組脫硝改造時未充分考慮鍋爐實際運行工況，參照標準《火力發(fā)電廠煙風煤粉管道設計技術規(guī)程》(DL/T 5121-2000)中高效除塵器后積灰高度確定方法，取1/6煙道高度作為積灰高度進行支吊架載荷計算，導致煙道支撐裝置設計載荷與實際承載載荷偏差較大，嚴重影響機組的安全運行。

2.2 制造質量不合格

煙道支吊架按生產制造單位的不同一般可分為兩類：一類由專業(yè)的支吊架生產廠家提供，該類支吊架由于具有一定技術含量因而制造難度相對較大，如恒力吊架、彈簧支吊架等；另一類支吊架由于技術要求不高且制造過程相對簡單，通常由脫硝改造工程施工單位利用鋼板、無縫鋼管等材料現場加工制作而成，如滑動支架、導向支架、止晃裝置等。

對于恒力吊架和彈簧支吊架，相關規(guī)程對支吊架的驗收要求有明確規(guī)定[7]。但是，部分中小型支吊架廠家為了控制生產成本，在制造過程中偷工減料，在出廠檢驗時弄虛作假[8]，一旦業(yè)主驗收手續(xù)不規(guī)范，將導致煙道支吊架在初始安裝階段就存在遺留問題。而現場加工制作的支吊架成品質量主要取決于施工人員的技術水平，如下料尺寸精度的控制、焊工焊接水平的高低，該類支吊架在制造過程中若缺乏有效監(jiān)督管理，也易出現不合格產品。

2.3 安裝質量不良

對現場檢查發(fā)現的問題進行歸納發(fā)現，支吊架產生故障的主要原因為安裝質量不良，見表3。其中，滑動支架和導向支架錯裝問題最為普遍?；谠鰪姛煹澜Y構穩(wěn)定性的需要，在設置關鍵支撐點時，滑動支架和導向支架一般會配合使用，導向支架常安裝于煙道中心線處，起約束煙道側向異常位移作用，如圖2所示。但由于滑動支架和導向支架在結構上具有較高相似性，施工人員常常因為疏忽而將二者混淆造成錯裝。

表3 煙道支吊架常見問題

3 討論

近年來，脫硝煙道安全事故時有發(fā)生，給發(fā)電企業(yè)造成了巨大的經濟損失，主要與兩方面原因有關：(1)國家在“十二五”(2011～2015年)期間將脫硝列入節(jié)能減排總量控制硬性指標，但截止2011年底，國內脫硝技術還處在探索示范階段，一方面環(huán)保政策日益嚴格，另一方面脫硝工藝并不成熟，導致煙道支撐結構的布置方式存在原始設計缺陷；(2)目前燃煤電廠脫硝系統運行維護工作通常由化學專業(yè)人員承擔，且專業(yè)人員的工作重心一般在于如何有效提高脫硝效率方面，較少關注煙道支撐裝置的工作狀態(tài)，導致脫硝設備實際上處于“帶病”運行狀態(tài)。

4 結束語

隨著燃煤機組運行時間的延長，早期脫硝改造工程中遺留的問題不斷出現，嚴重影響脫硝設備的安全運行。對于新建機組，應采用最新的脫銷設施與發(fā)電機組同步建設技術；對于脫硝改造機組，應從加強日常運行維護和提高重視程度兩方面著手，避免因為支撐裝置問題導致煙道安全事故發(fā)生。