烟塔合一技术特点
1 冷却塔设计技术
冷却塔设计技术 为烟塔合一技术核心,基本要求是冷却塔在保证正常汽轮机循环冷却水冷却的情况下,使排入的脱硫净烟气达到环保要求正常排放,其关键技术为冷却塔开孔技术和冷却塔防腐技术等几个方面。
1. 1 冷却塔开孔技术
净烟气经开孔处进入冷却塔时,会在此处引起应力集中,使最低弯曲安全性及冷却塔的最低自然频率下降,进而使塔壳强度急剧下降,为了减小这些反应对塔壁的扰动,将开孔设在—个相对较高的位置,一般在淋水层除水器的上方,此处壳体较薄,这样对稳定性很重要的壳体就不会产生大的影响。
由于开孔会引起壳体稳定性降低,孔的周围要通过加强来补偿。补偿的措施一般为架设封闭肋梁(肋梁尺寸和洞口加固钢筋需通过应力计算确定) ,其目的是为了使临界自然频率和塔壳稳定的弯曲安全性及塔在各种荷载作用下的形状与不开孔的相同。但是即使经过加强,塔壳开口的不对称性和初始的非对称土壤条件还是会导致塔壳弯曲, 因此要对其进行模拟计算。
1. 2 冷却塔防腐技术
烟气经过脱硫后仍含有低浓度的SOx 、NOx等有害气体,湿法脱硫后的净烟气进入冷却塔后在塔内上升过程中与饱和热湿空气接触,部分水蒸气遇冷凝结成雾滴,其中一些雾滴会在冷却塔塔壁上聚集成较大的液滴,这些液滴因含有烟气所带的酸性气体而呈现出较强的酸性,烟塔合一的冷却塔基本为混凝土结构,这些液滴沿筒壁流动会对塔筒筒壁局部造成严重的腐蚀。
为了克服这一缺陷,一般用环氧树脂涂层进行防腐处理,内壁涂3 层防腐涂层,厚度为150μm ,外壁为2 层防腐涂层,厚度为80 μm。为了尽量减少电站启停,对冷却塔巨大的塔壁内外表面。采用SRB2ARHPC85/ 35 的新型高抗酸性高性能混凝土,以减少塔壁的维护量。该混凝土已在尼德劳森电厂新建1 000 MW机组冷却塔得到应用。这种混凝土的改进成分是高浓度的混凝料和少量的水泥。它经过特殊的设计和严格的测试,具有高强度、高结构密度和高抗冻性,为烟塔合一的冷却塔耐久性的扩展提供了
一个改进的材料平台。
2 净烟道设计技术
早期烟塔合一的冷却塔采用低位开洞和塔内烟气均布方式,而黑泵电厂建设时采用冷却塔中心排烟技术,设计脱硫后净烟气从中心孔排出时烟气速度为18 m/ s ,不但减少塔壁腐蚀的可能性,而且有利于脱硫净烟气的扩散。1998 年建设尼德劳森电厂新机组时净烟道采用从脱硫塔顶高度直接水平(下倾1°) 进入冷却塔中心技术,减少了净烟道长度和烟气系统阻力。
净烟道水平段设计有1°的倾斜度是为了疏水,同时排烟装置一般采用竖直管口向上排放,为保证脱硫净烟气垂直向上,原则上设计竖直向上出口高度为烟道直径的1. 5 倍。
3 净烟道实施工艺
3. 1 净烟道材料及安装
一般选择玻璃纤维聚脂(FRP) 作为净烟气管道的材料。由于这种材料的比重低,用这种材料制造的管道产生的荷载只有钢管的1/ 3 ,因此多数情况下,用塔支撑构件作为净烟气管道的支架;尼德劳森和黑泵电厂净烟道是采用特殊缠绕法在现场制作的,对于直径为6. 5 m ,壁厚为30 mm的管子,一次生产出长15 m ,重约115 t/ m ,价格在德国约为2 万欧元/ m。
单节烟道从现场用特殊工具运到冷却塔,提升到固定结构的导轨上一节一节推进塔内进行安装,支撑或支吊在塔内及塔外支撑架上,最后装配导轨可拆除。
3. 2 净烟道支撑结构
塔内净烟道的支撑由混凝土基础加不锈钢托架组成(见图2) 。塔外净烟道的支撑,有的借用FGD 出口烟道支撑,如尼德劳森电厂就是利用塔外FGD 烟道支撑和塔内支撑,直接从超过烟塔50 m 的塔壁上穿过进入塔内排放; 有的在塔外(烟塔附近) 再安装烟道支撑。
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冷却塔内净烟道支架 |
对于改造机组,一方面更换轻型结构的填料,另一方面冷却塔钢筋混凝土支架基础用混凝土基座加固,支架顶连在一起,用拉杆和压杆将其与支撑构件的固定点相连,并且塔外设计有支撑钢架。无论在烟塔附近是否安装支撑, FRP 烟道与烟塔塔壁均不直接接触,中间留有非金属材料密封的缝隙,烟道重量不作用在冷却塔壁上。
烟道设计有膨胀节,一般布置在塔外,烟道的膨胀通过膨胀节来调节,塔内烟道的膨胀通过滑动支点来调节。同时,塔内净烟道出口垂直弯头处设记有烟气导流板,则是为了将烟气顺利导向垂直方向。
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