脱硫项目中烟风管道的设计

【keywords start】污水治理设备,污水治理工程,污水治理技术,污水治理公司,污水治理【keywords end】 烟气脱硫装置是实现大型燃煤火力发电机组二氧化硫排污达标的唯一有效途径。在脱硫项目中,通过烟风管道把脱硫装置连接在一起才能组合成完整的脱硫系统,因此,烟风管道是脱硫系统中不可缺少的组成部分,合理地设计、施工和使用烟风管道系统不仅能够充分的发挥脱硫装置的能效,而且直接关系到设计和运转的经济合理性。
通常脱硫装置的安装位置确定了,烟风管道布置方案也就基本确定了。其设计主要包括烟风管道的设计及加固肋的选择及布置。本文以黄金埠烟道设计为例加以说明。
一、工程概况
国电黄金埠发电厂厂址地处余干县黄金埠镇东南面5.5km的凌圹村。东距皖赣铁路的画桥车站19km,南面距206国道约1.5km,西毗邻信江,距离余干县城区32km。
建设规模:本期工程建设2台600MW超临界机组,规划容量为4台600MW机组。
建设进度:本期工程建设2台600MW国产超临界机组,第一台机组计划于2007年4月投产,第二台机组计划于2007年10月投产。
本工程采用石灰石-石膏湿法、一炉一塔脱硫装置。脱硫工艺系统主要包括烟气系统;吸收剂制备系统; SO2吸收塔系统;石膏脱水及处置系统;排放系统;工艺水及冷却水系统;辅助系统等的设计。脱硫率不小于95%。
二、脱硫岛烟气系统简介
本脱硫工程对1号、2号炉分别设置烟气系统,主烟道上设置旁路烟道挡板门。旁路烟道挡板门为带气体密封结构的双层百叶挡板,在最大压差的作用下具有100%的严密性。当FGD装置运行时,烟道旁路挡板门关闭,FGD装置进出口挡板门打开,烟气引入FGD系统。烟气经过脱硫增压风机进入回转式烟气-烟气换热器降温后进入吸收塔,从吸收塔出来的清洁烟气,再进入烟气换热器升温侧,升温后经烟囱排入大气。当机组启动和FGD装置故障停运时,旁路挡板门打开,FGD装置进出口挡板门关闭,烟气经烟囱直接排放。
每套烟气系统主要设有2台增压风机、1台GGH、1个FGD进口烟气挡板门、1个FGD出口烟气挡板门、1个FGD旁路烟气挡板门和1套烟气挡板门密封风系统。
膨胀节设计无水、气的泄漏,能承受系统最大设计压力。
三、FGD入口的烟气参数
四、烟风管道的设计
4.1烟道设计原则及规范
脱硫项目中烟风管道属于大截面热风管道,根据可能发生的最差运行条件(例如:温度、压力、流量、湿度等)进行设计。设计应遵循国家《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》及其条文说明进行。还设有人孔、清灰孔及用于运行和观察的仪表,如压力表、温度计和SO2分析仪等。布置将考虑安装、防腐、排水和积灰问题。一般分为原烟道和净烟道,吸收塔之前为原烟道,吸收塔之后为净烟道。
在黄金埠项目中烟道采用了6mm厚的钢板,烟气流速为10~15m/s。道体相邻两垂直面钢板之间通过角钢内贴式来实现连接,不采用直接焊接的方式(见图1)。该焊接方式的道体整体性强,方便制作,且增加了整个烟道的纵向刚度,减少了焊缝泄漏的可能。
4.2加固肋的设计
加固肋的设计必须满足强度和钢度要求,以防止由于颤动抖落防腐鳞片衬里和烟道整体振动,同时要对加固肋的型式进行优化,尽可能减少规格和钢材消耗。
本工程对烟道设计的技术要求是:所有需要防腐保护的烟道尽量采用外部加强筋,只在局部采用内部支撑。烟道外部加强筋尽量统一间隔排列,加强筋尽量使用统一规格尺寸以减少规格,便于安装保温层。加强筋的布置要求防积水且美观。
世界上不同的锅炉制造厂和设计公司,对道体加固肋各有不同的设计计算方法,我国沿用了苏联的方法即横、纵向肋模式,本工程中有所改进,采用了带内撑杆的横向肋封闭钢架支撑面板和承受载荷的模式,纵向肋考虑失稳。
加固肋设计主要包括加固肋中心间距的确定及加固肋规格的确定两大部分。其计算方法根据电力部《火力发电厂烟风煤粉管道技术规程配套设计计算方法》中相关计算公式获得。
4.2.1加固肋中心间距的确定
加固肋中心间距依据设计温度和所用材质,按不同面板组合设计荷载∑q和壁厚按下列公式确定:
实际选用的间距不超过由公式计算出的极限间距,多次工作实践证明此三公式可主要考虑刚度条件,其余两公式可作为校验,由此可节约大量的计算工作。
4.2.2加固肋规格选型
加固肋规格初选步骤为:依据设计温度和所用材质,按不同的加固肋设计荷载Q即(βq0+∑qdl)S或∑qS和面板宽度(即Wa或Wb),由式(4)通过计算求得顶板、侧板、底板的最小组合断面系数Zmin。
通过式(5)计算求得顶板、侧板、底板的对应壁板宽度(60t+b)的加固肋组合惯性矩Ic。
然后通过最小组合断面系数Zmin和组合惯性矩Ic对照型钢截面组合特性表,初选加固肋的规格。
4.2.3加固肋极限跨度的限定
按初选加固肋规格,由下式计算该规格下的加固肋允许最大跨度Lmax。
若Lmax(上述三个值中的最小值)的数值大于或等于计算宽度W或高度D(顶板、底板时取宽度W,侧板时取高度D),则初选的加固肋规格即可作为终选的加固肋规格。否则重新选择更大规格的加固肋,重新计算直到Lmax大于计算宽度W或高度D,此规格的加固肋作为加固肋的终选规格。
多次工作实践证明由公式(7)变通得出I值,即加固肋惯性矩可直接由工程材料手册查出加固肋规格,再对各个条件进行校验,满足率很高,可以节约大量计算及查表。
本工程采用的加固肋规格经过计算和比较,原烟道基本采用曹刚加内撑杆,而净烟道由于需要防腐则大部分采用H型钢,局部内撑杆,纵向肋采用工字钢。
4.3支吊架设计及热膨胀的处理_
烟道系统应以结构合理的支架或吊架支撑。本工程低处烟道采用滑动支架、限位支架及固定支架相结合,GGH上部烟道采用支架与吊架结合,能够很好的满足管道热位移及热补偿的要求。支吊架必须支于烟道的加固肋上,使这些支架既起支撑作用又起加固作用,大大减少了烟道的振动。而用于支吊点的加固肋要相应增大规格进行加强。
对于热位移较大处,要布置补偿器吸收轴向位移,利用波形的角度偏转吸收水平和垂直位移。烟道的端点和转弯处设置限位支架,这样可以使烟道的热膨胀全部由补偿器吸收,并且防止了由于补偿器的弹性反力使烟风道的轴线偏离设计位置,同时大大提高了风道的稳定性。
4.4烟道疏水及人孔门
所有烟道在适当位置均设置足够数量和大小的人孔门和清灰孔,以便于维护和检修。在升压风机出口至烟气换热器入口烟道的底部和烟气换热器出口到原烟道入口部分烟道的底部都有一定的斜度,以便于积水的排放,提供低位点排水设施和防止积水的措施等。