摘要：煙道改造是現(xiàn)有機組實施脫硫工程難于新建機組同步建設脫硫工程的重要體現(xiàn)，是工程建設中與電力生產(chǎn)密切相關、技術難度大、接口工程量大的分項工程。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、時間、相對工程量均創(chuàng)國內(nèi)之最的煙道改造的核心技術及經(jīng)驗，為今后現(xiàn)有機組脫硫煙道改造提供了有益的借鑒。

關鍵詞：三爐一塔 脫硫 煙道改造 技術經(jīng)驗

煙道改造是煙氣脫硫技改工程中與現(xiàn)有機組間最關鍵的接口工程，也是脫硫工程建設中關鍵節(jié)點工程。因煙道改造必須在停爐期間實施，而機組的停爐時間和周期直接與電力生產(chǎn)計劃密切相關，脫硫工程必須適應機組生產(chǎn)計劃的時間要求，且煙道改造必須以不影響機組發(fā)電，不影響電廠的運行安全和文明生產(chǎn)，保證脫硫裝置的可靠運行為原則，因此建設單位應高度重視，必須結合電廠的內(nèi)外部資源條件和實際情況，因廠制宜，從煙道改造的設計入手，慎重研究，確保設計方案科學、合理、可行，同時周密策劃施工方案，合理安排施工進程，確保煙道改造的按期、保質完工。

筆者結合國電天津第一熱電廠（以下簡稱天津一熱）3臺220t/h鍋爐煙氣脫硫技改工程，詳細介紹“三爐一塔、一爐調(diào)峰”脫硫裝置煙道改造的核心技術及經(jīng)驗總結，希期為未來5-10年間大量的現(xiàn)有機組脫硫煙道改造提供有益的指導。

1、脫硫工程概況

天津一熱煙氣脫硫技改工程是國家“十五”SO₂污染防治、國電集團環(huán)保技改、天津市藍天工程項目。由國電環(huán)境保護研究院（以下簡稱國環(huán)院）總承包建設。該工程有3個顯著的特點：

（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，要達到天津市SO₂的排放要求，尚需建設脫硫效率達95.5%的脫硫裝置。

（2）屬于現(xiàn)有小機組脫硫改造，存在建設場地和空間狹小、地下管網(wǎng)復雜、臨近建構筑物限制、原有設備需要改造、拆除、移位和重新安裝等困難，脫硫工程可利用的場地和空間非常狹小。

（3）國內(nèi)首次采用三爐共用一座塔（以下簡稱“三爐一塔”）的石灰石石膏濕法脫硫工藝，技術難度高、改造內(nèi)容多、經(jīng)驗少。

對此，國環(huán)院本著經(jīng)濟、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地，對電廠煙囪一側的#9、#10和#113臺220t/h鍋爐全部實現(xiàn)煙氣脫硫的難題進行了專題研究，提出了得到國電集團、天津市環(huán)保局肯定的“三爐一塔”脫硫方案。該方案雖然較國內(nèi)成熟的“二爐一塔” 方案總造價有所增加，但脫硫的性價比、場地的利用率、減排的SO₂量都將得到極大的提高。

2、煙道改造技術

“三爐一塔”脫硫方案中最關鍵的是煙氣系統(tǒng)，而煙氣系統(tǒng)最關鍵的是與電廠主機系統(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，其成功與否直接關系到“三爐一塔”脫硫方案的全局。

2.1 改造內(nèi)容

為實現(xiàn)3臺鍋爐共用一座脫硫吸收塔，且保證靠近煙囪側的#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)容詳見圖1-1和圖1-2。

圖1-1煙道改造平面圖

圖1-2 煙道改造立面圖

（1）保護性拆除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）保護性拆除11軸至12軸原磚煙道的側墻，安裝脫硫裝置入口檔板門、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。

（3）保護性拆除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、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。

（4）保護性拆除煙囪至1軸混凝土底板，安裝脫硫裝置的出口檔板門、膨脹節(jié)和其聯(lián)接鋼煙道。

（5）保護性拆除#11鍋爐引風機出口原混凝土煙道，安裝#11爐脫硫用鋼制煙道聯(lián)箱，包括1個入口檔板門和1個小旁路檔板門。

（6）采用植筋的方式，對原磚煙道的支柱進行加固。對原磚煙道的破損和缺陷進行修補加固。

（7）采用玻璃鱗片對新增的脫硫裝置出口煙道進行防腐處理。

（8）采用耐酸膠泥對原磚煙道和新增鋼煙道間進行密封和防腐。

（9）對新增鋼煙道進行防腐保溫處理。

2.2 改造特點

（1）改造安排在#11爐小修，#9和#10爐臨時停用期間，時間僅為15天，創(chuàng)國內(nèi)脫硫煙道改造之最。

（2）改造工程量大，既有煙道保護性拆除、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個擋板門，創(chuàng)國內(nèi)脫硫煙道改造之最。

（3）安全性要求高，由于電廠6臺鍋爐共用1座煙囪，對稱布置，改造期間，一方面要采取有效的措施減小對另外3臺鍋爐安全運行的影響，另一方面要改善施工作業(yè)環(huán)境，確保改造的安全性。

（4）由于原煙道沒有考慮脫硫，造成部分煙道流通面積不夠，需要擴大流通面積并進行加固處理。

（5）煙道內(nèi)積灰嚴重，需要清灰。煙道四壁結構和耐火材料老化嚴重，需要更換和處理。

（6）由于原煙道為磚煙道，為便于檔板門、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 改造設計

根據(jù)本工程煙道改造的特點，為滿足機組安全運行的要求和緊張的改造工期，除完成常規(guī)煙道改造設計外，還進行了以下3方面的輔助設計和改進。

（1）為確保煙氣能從原磚煙道尾部順利引出，對煙道尾部四跨進行增高設計，拆除原頂板，保證煙道斷面流速在13-15m/s之間。考慮到原煙道熱應力表面已經(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構的完整性，保留并加強原煙道頂部混凝土梁。在新增高立柱頂部增設混凝土框架支撐新混凝土頂板和固定側墻，并采用珍珠巖棉板吊頂和加抹礦渣硅酸鹽水泥進行保溫和耐熱處理。

（2）優(yōu)化新增鋼煙道與原磚煙道間的接口設計：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，設計接口處采用專用耐酸膠泥封堵磨平后，將防腐的鱗片噴上，實現(xiàn)接口的密封和防腐。該設計方案較先預埋后焊接的常規(guī)設計，既能更好地保證施工質量，又可有效地縮短了接口施工時間。

（3）#11爐煙道聯(lián)箱的設計：為適應#11爐在用電或供熱高峰期啟停相對平凡的要求，本工程在#11爐引風機出口煙道上加設煙道聯(lián)箱，安裝了入口擋板門和小旁路擋板門。鍋爐啟動時，入口擋板關閉，小旁路擋板打開，煙氣直接進入煙囪排放。當鍋爐正常運行后，開啟入口擋板門，慢慢關閉小旁路擋板，將煙氣引入到脫硫島，增壓風機動作順控。該方案可以保證#11爐非正常運行時，另外兩臺正常運行鍋爐的煙氣可以繼續(xù)脫硫。從而既可實現(xiàn)3臺鍋爐脫硫，又可實現(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天時間內(nèi)，完成所有的煙道改造施工，將煙道改造的施工進程分為三個階段：第一階段是機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、機組停用時間的確定、施工隊伍的組織、施工器具的準備、現(xiàn)有相關實施的拆除、脫硫工藝相關非標件和設備支架的制作、相關基礎的施工、必要的外圍改造等。第二階段是機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、擋板門和膨脹節(jié)的安裝、相關煙道和設備的防腐、擋板門的調(diào)試等。第三階段是機組恢復投用后的完善工作。

3.1 機組停用前

機組停用前是煙道改造的第一階段，其關鍵是：結合電廠的具體情況和需要改造的實際內(nèi)容，對施工工序的每一個環(huán)節(jié)，進行全面的、細致的結構分解，充分考慮實施過程中技術、安全、質量等方面的難度和可能的影響因素，制定必要的施工方案、施工預案和工期安排，并在此基礎上，組織建設單位、總包單位、監(jiān)理和施工單位進行認真細致的討論，確保“施工方案”的可實施性、“施工預案”的全面性和工期安排的合理性。

在這個階段開展的主要工作有：

（1）#11爐新增煙道支撐結構的基礎施工，#11爐改造段支撐鋼結構和新增煙道的預制，以及入口擋板門、小旁路擋板門和膨脹節(jié)的組裝。

（2）旁路擋板門改造段煙道預制，擋板門和煙道支撐鋼梁和結構的預制，以及擋板門、膨脹節(jié)的組裝。

（3）原磚煙道尾部四跨煙道增高段的施工，保護性鑿除原煙道立柱頂部炭化層露出鋼筋頭，按設計要求熱熔焊接出鋼筋并綁扎加強，再進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，側墻磚煙道切筑增高，以及內(nèi)側保溫層施工。

（4）脫硫裝置出口擋板門與磚煙道聯(lián)接段鋼煙道彎頭的預制，凈煙氣出口新增煙道和擋板門的支撐結構施工。

（5）拼裝所有的擋板門和1.4529合金貼面，拼裝所需的膨脹節(jié)。

3.2 機組停用期間

機組停用期間是煙道改造的第二階段，其關鍵是：“施工方案”的有效實施和“施工工期”的有效控制。煙道改造工程通常安排在機組大修期間（30-45天），對于一爐一塔的脫硫工程，機組大修的時間基本滿足煙道改造工程的需要，對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或三臺機組同時進行大修，只能是一臺機組進行大修，其它機組進行小修或臨時停用，留給改造的時間非常短（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)參建各方的關系，充分動員和調(diào)動參建各方的積極性，進行24小時連續(xù)施工作業(yè)等。

在這個階段開展的主要工作有：

（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，與引風機出口的對接，并進行防腐保溫。

（2）旁路改造段根據(jù)設計要求，保護性拆除2-3軸之間原磚煙道頂板、兩面?zhèn)葔�，保留原煙道的梁和底板�?-3軸梁、柱內(nèi)側植筋預埋處理，擋板門和支撐結構安裝，該段整體換成大旁路鋼煙道安裝對接，并進行防腐保溫；

（3）尾部四跨原屋面板拆除，接口處抹平處理，11-12軸之間東側磚煙道頂梁拆除、側墻部分拆除，引出鋼煙道的接口預埋以及鋼框制作，脫硫裝置入口擋板門安裝。

（4）保護性拆除煙囪與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埋，再與預制凈煙氣鋼煙道彎頭對接，安裝出口擋板門和補償器，并煙道防腐保溫。

（5）對接觸凈煙氣的部分煙道進行噴砂打磨，再進行玻璃鱗片防腐。

（6）植筋和膨脹螺栓與埋件等接口處表面，打毛后用專用耐溫耐熱膠泥進行密封和防腐，最后噴上混凝土專用鱗片。

3.3 其他

（1）煙道改造接口的施工往往受施工場地的影響，如施工場地狹小，無其他吊裝場地時，不僅會影響煙道改造工期，而且改造會影響相臨設備如吸收塔、GGH等的正常施工，從而對脫硫工程的總體工期產(chǎn)生不利的影響。

（2）煙道改造期間，設計人員應常駐現(xiàn)場，以便及時處理基礎開挖時的地下異常、影響電廠原有設備檢修造成的尺寸偏移、煙道開鑿后與原圖紙不符處的設計變更、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，相關設備廠家的安裝調(diào)試技術人員也應按計劃駐現(xiàn)場，在設備安裝、調(diào)試期間進行現(xiàn)場指導與答疑。將缺少的、偏差的零部件及時要求發(fā)貨并修正，減少不必要的操作失誤。

總之，總承包單位應根據(jù)電廠的生產(chǎn)計劃，合理安排煙道改造工程，防止因其他新建建（構）筑物的阻擋加劇煙道改造的施工困難，同時應合理安排施工順序，及時組織人力物力，確保煙道改造工程如期完工。

4、經(jīng)驗總結

（1）勘察和收資：改造前必須全面收集機組原有煙道、煙囪、臨近建構筑物的結構和基礎圖紙及相關的各種資料，對現(xiàn)場進行詳細的勘察，特別是原有尺寸不明的要現(xiàn)場實測。

（2）方案制定：根據(jù)收集的資料和勘察的實際情況，掌握原有煙道及其梁柱的結構和運行現(xiàn)狀，研究基礎的承載能力，分析臨近建構筑物潛在的影響以及工程實施時可能出現(xiàn)的問題，考慮施工安裝的外部條件，最終確定切實可行的改造方案。對改造中的接口問題，多方案考慮，留有調(diào)整余地。

（3）施工設計：根據(jù)確定的改造方案進行詳細的施工圖設計。為防止專業(yè)接口設計遺漏和設計錯位，須加強土建、機務等各專業(yè)之間的溝通，加強設計方案和施工圖的專業(yè)會審，確保施工圖的可操作性。對改造煙道的接口和支撐部分，必須出詳圖，除細化圖紙尺寸標注外，最好提出必要的現(xiàn)場放樣要求和可調(diào)整說明，便于施工人員根據(jù)實際情況進行靈活、有效、可行的調(diào)整和處理。

（4）施工組織：要制定詳細的施工組織方案和措施。工期盡可能結合電廠停爐檢修時間，做好停爐前后的工作安排，盡可能細化，能停爐前施工安裝的工作盡可能在停爐前實施，以減小停爐時間緊張對工期的壓力以及對電力生產(chǎn)停爐計劃的影響。材料、關鍵設備到貨和現(xiàn)場服務要。

（5）其他：施工前對建設各方進行技術交底，并結合現(xiàn)場的實際情況進行交流，充分發(fā)揮建設各方的經(jīng)驗，優(yōu)勢互補，不斷完善、優(yōu)化設計，提高改造工作的可操作性。

5、結語

煙道改造是現(xiàn)有機組實施脫硫工程難于新建機組同步建設脫硫工程的重要體現(xiàn)，是工程建設中與電力生產(chǎn)密切相關、技術難度大、接口工程量大的分項工程。天津一熱在脫硫技改工程中首次采用3臺鍋爐共用一套、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、時間之短、相對工程量之大均創(chuàng)國內(nèi)之最。國環(huán)院通過精心策劃、創(chuàng)新設計、周密安排，使得煙道改造在技術、進度、質量和安全方面均取得了圓滿成功，得到了集團公司和業(yè)主的好評，為今后相當長時間內(nèi)現(xiàn)有機組脫硫煙道改造提供有益的經(jīng)驗借鑒。