工学论文：实例分析完善脱硝的结构设计和组织管理中的普遍问题

 　0 引言 　　根据国家环保政策，国华电力公司所有发电企业中有10家企业的35台锅炉需要进行烟气脱硝的技术改造。2012年有4台机组已经完成了脱硝的技术改造，2013年有22台机组计划进行改造。现结合国华电力公司烟气脱硝改造工程的实践经验，就脱硝改造工程中结构设计和工程管理中的几个共性问题进行探讨，供相关工程参考。
　　1 脱硝支架结构选型 　　国华电力公司需要进行脱硝改造的有35台锅炉，可分为三类：有4台锅炉脱硝改造只需增加一层催化剂（SCR脱硝催化剂原设计为1+2层）；有3台锅炉已经同步设计、建造了脱硝钢支架，只需加装SCR脱硝，完成脱硝设备的安装、调试；另外28台锅炉为锅炉低氮燃烧+SCR脱硝改造项目，需要新建脱硝钢支架，这是结构专业设计研究的重点。根据《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定（DL/T5325-2008）》，烟气脱硝建筑结构部分应说明拟采用的结构形式和基础形式，对复杂地基应提出处理方案。编制可研报告时，设计单位必须全面、准确、充分的掌握设计的原始资料和基础数据。大部分电厂未预留脱硝装置场地，这给改造工作带来很大的困难。需要设计人员深入现场，掌握第一手资料。在多方案技术经济比选的基础上，确定推荐方案。目前各厂可研报告推荐方案大体可分为两类：一类是完全新建脱硝钢支架。这需要考虑是否有足够的场地空间可以设置钢支柱。二类是对原有结构（如风机支架等）进行加固改造，在加固改造后的结构上方设置新增脱硝钢支架，需要设计院与锅炉厂家配合，探讨脱硝支架的部分荷载传至锅炉钢架上的可行性。
　　2 地基基础方案选择 　　脱硝设备及钢支架的荷载较大，对地基承载力和沉降要求较高。可研报告中经常采用电厂原有的地质勘测报告。而在初设和施工图阶段，有时原勘测报告对脱硝构架区域描述不够详细，有时随着时间的推移土体一些参数发生了变化。根据《火力发电厂岩土工程勘测技术规程》，当已有资料不能满足设计阶段的要求时，对脱硝区域的工程地质情况进行补充勘测，以提供全面、准确、充分的设计基础资料。开展补充勘测不但可以指导地基基础方案的优化设计，还可以避免施工中意外情况的发生，造成被动局面。例如，某厂脱硝构架基础按照地质报告中持力层为基岩的情况进行设计，当土方开挖施工到基底后，发现不是基岩而是回填的石料，不能满足承载要求，故而对地基重新进行了处理，增加了工期和费用。
　　3 结构可靠性鉴定 　　可靠性鉴定是指对既有工业建构筑物的安全性、正常使用性（包括适用性和耐久性）所进行的调查、检测、分析验算和评定等一系列活动。对已有建构筑物的检测和可靠性评价，不仅是搞好维修改造工程的一个重要环节，是社会经济技术发展的需要（类似人的体检），也是加强建构筑物管理，确保建构筑物使用安全的重要手段。《工业建筑可靠性鉴定标准》要求，对进行改造或增容、改建或扩建的工业建筑要进行可靠性鉴定。
　　在脱硝改造前进行的结构的可靠性鉴定，以正确掌握结构使用功能和技术状态，为制定合理的改造方案提供充分技术服务。可靠性鉴定应由有相应资质的鉴定单位承担。鉴定单位完成工作后应出具可靠性鉴定报告，报告中应明确目标使用年限，指出所存在的问题及产生的原因；明确总体鉴定结果，指明最终评定等级或评定结果；明确处理对象并提出处理措施建议，作为技术管理或制订维修计划的依据。也是脱硝改造工程设计和施工的前提。
　　4 改造工程对电厂运行的影响 　　脱销改造是一个系统工程，包含了地基处理、支架施工、设备安装、调试运行等环节，改造周期一般在3个月到半年。其中地基处理和支架施工是与电厂运行同步进行的。这就要求从支架选型、地基处理方案的选择考虑对电厂运行的影响，施工期要将对电厂运行的影响降至最小。要进行脱硝改造工程对机组安全运行的影响分析。①拆除现有烟道对机组运行影响的分析。从几个电厂脱硝改造方案的设计审查情况来看，由于有些厂钢烟道直接支撑在个别柱的顶端，可研方案中有的采用钢柱穿烟道方案、有的采用改造烟道方案。方案进行优化后，通过钢支柱位置的调整或者采用钢结构局部调整尽量保留烟道不做改动，避免出现拆改烟道的情况，这样可以减少烟道改造的难度及对烟气流场的影响。②基础施工对机组运行影响的分析。当厂区原有土层的承载力无法满足设计要求，人工地基设计方案的选择，要充分参考原有地基处理的设计、施工技术资料。施工工艺的选择上，应充分考虑施工对场地环境的要求和对周边建（构）筑物的影响，不应影响机组的正常运行。新建SCR脱硝支架往往位于既有建（构）筑物范围内，新建钢柱基础或者加固改造后的基础会与此范围内的原锅炉基础、设备基础、炉后道路管线等出现交差重叠的情况。在制定基础施工方案时要充分考虑基础施工对周边环境的影响，考虑对原有结构、基础采取适当的加固、支护技术措施，确保既有建（构）筑物结构的安全。预算中要列支足够的施工措施费。③施工组织安排对机组运行影响的分析。改造工程与新建工程相比有着太多的限制条件。设计方案的制定应充分考虑对施工组织的要求，包括吊装设备的布置，大型设备、钢架的运输等。对于某些机组（如俄式老机组等）改造难度很大，要充分考虑工程进度安排。如果确实在一个大修期内难以完成改造，需要考虑给予适当的工期。在对方案进行详细论证的基础上，合理考虑工程进度安排，使脱硝改造对机组正常运行造成的影响最小。
　　5 两点建议
　　前面对脱硝支架结构选型、地基基础方案选择、结构可靠性鉴定、改造工程对电厂运行的影响等进行了重点论述，还有两点建议供参考。①重视建筑结构前期设计。在编制可研报告等设计文件中，往往侧重工艺系统及设备部分内容，对建筑结构部分着墨较少或方案深度不够。有些可研阶段的结构选型方案不能满足现场实际的需要，在初步设计阶段又出现了重大变更。由于地基处理及钢支架施工工序处于脱硝改造工程的关键线路上，工作量大，工期长，前期准备工作的充分程度很大程度上影响着整体改造工程的顺利开展，要提前做好策划组织工作，高度重视改造工程难度，充分考虑实施中的各种可能的困难，加深方案实施的影响分析。只有准备时间充裕，也才能更好的优化方案，确保方案安全、适用、经济。②明确主体设计单位。各电厂对于脱硝改造工程有不同的组织管理方式，有的组织方式简单，有的组织方式复杂。很多电厂脱硝钢支架结构设计就由基础方案设计单位、加固方案设计单位、钢架结构设计单位等共同完成，需要协调设计院、锅炉厂、土建施工单位、脱硝设备厂家和有关科研院所等各方面关系，协调工作量大。建议有多个单位参加设计方案的编制时，应明确一个主体设计单位。主体设计单位应对所提供给其他各参加设计单位的原始资料的正确性负责，对相关工作的配合、协调和归口负责。