電除塵設備鋼結構支架加固施工中的問題研究及對策分析

陸道穗

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

電除塵設備自20世紀70年代引入國內，其工作原理通過電場原理去除工業廢氣中懸浮顆粒物，在能源發電行業得到廣泛應用。隨著我國工業的快速發展和國家對排煙要求的不斷提高，現有已投運電除塵設備逐漸顯現相關問題，如原設計規格偏小、原結構破損老化、燃料煤種改變引起入口粉塵濃度變化、主機設備改造引起阻力變化、用戶現場工藝改變引起的除塵入口處理風量改變、國家環保標準的提高等，原有的電除塵設備已無法滿足國家現有的煙塵排放標準，需對電除塵設備進行改造。改造后的電除塵設備載荷增大，儲灰量增大，下部原有支撐設備的鋼結構支架已無法滿足要求，需要進行加固。安全、有效、保質的現場加固施工，是確保設備穩定運行的前提，也是保證整個電廠工藝鏈上其他設備正常運行的前提。因此，提高現場加固施工質量尤為重要。文章從電除塵器加固施工難點問題進行分析，并提出相應的對策及解決辦法，通過有效利用人力、物力及現場條件，提高資源利用率，減少施工材料的消耗，縮短施工工期，為施工企業和電廠節約成本并增加收益提供參考。

1 電除塵設備鋼結構支架加固概述

電除塵設備由上部本體收塵設備和下部鋼支架支撐結構組成。上部本體收塵設備由外部外殼、內部電極、下部儲灰裝置等部件組成。下部鋼支架支撐結構主要用于支撐整個電除塵設備的重量和穩定性。通常采用高強度鋼材制造，具有穩定的結構體系，能夠承受電除塵設備的重量并保持平衡。支撐結構的設計需要考慮到整個設備的安全性和穩定性，確保其在工作過程中不會傾斜或發生變形，如圖1所示。

圖1 電除塵設備示意圖

電除塵設備鋼結構加固是為了提高電除塵設備的結構強度和穩定性，確保設備在工作過程中能夠承受外界的壓力和震動。主要包括以下幾個步驟：

（1）首先需要對原始的電除塵設備鋼結構進行評估，包括材料強度、各個連接點的受力情況、整體結構的穩定性等方面的分析。通過結構評估可以確定原有結構的強度是否滿足要求，以及存在的安全隱患和問題。進行受力分析，確定各個關鍵部位和連接點的受力情況。通過受力分析，可以確定需要加固的部分以及所需的加固措施。

（2）進行加固設計，加固設計可以采用不同的技術手段，如增加鋼材厚度、增加加固板、加強連接點、增加支撐結構等。在設計過程中需要考慮結構的強度、穩定性及變形，以及對結構整體性能的影響，并通過有限元進行加固后的結構計算和模擬。

（3）在加固方案被確認后，進行施工。施工過程需要嚴格按照加固方案進行操作，并進行現場監測和檢查，確保施工質量和安全性。同時，施工后需持續進行結構的監測，對加固效果進行評估和驗證。

2 電除塵設備鋼結構支架加固施工中存在的問題

2.1 加固方案實施問題

電除塵設備鋼結構支架加固施工中存在加固方案無法實施的問題，主要原因是制定加固方案前，方案編制負責人未實地考察現場場地可加固的條件，沒有依托現場實際情況改進加固方案，不考慮現場其他專業設備的交叉空間，導致加固方案與施工現場可實施加固的條件不符，加固無法繼續進行。除塵設備的現場條件十分復雜，支架外部一般都有緊貼支架的圍墻，內有穿行其中的各種管路、線路、電纜橋架等，這些設備一般在加固中都無法移動，當加固方案未避讓這些設備時，現場加固便無法順利實施，致使加固方案需變更，延長了加固工期。

2.2 支架結構失穩問題

電除塵設備支架加固一般都是在不停爐狀態下進行加固，即支架帶荷載加固。如未做專項施工方案，并未采取相應施工措施，加固施工中存在重大的支架失穩安全隱患，主要原因為電廠方為了降低停爐不發電造成的經濟損失，一般電除塵設備改造工期非常短，改造完上部本體設備后基本上就要點爐投運，下部支架幾乎都要在投運狀態下帶荷載加固施工。加固施工若還按常規慣性施工，未采取可降低荷載等的方法，集中整排或整列進行焊接加固，在共同受力的鋼柱處，由于焊接產生高溫及焊接應力，集中加固的支架柱鋼材強度急劇下降，局部鋼柱失穩，引起上部本體設備發生傾斜甚至垮塌，造成重大安全事故。

2.3 支架焊接問題

支架焊接質量達不到預期的效果，主要原因包括在進行焊接之前，未對需要加固的鋼構件清除表面的原有油漆、粉塵和腐蝕物。這些雜質會對焊接質量造成負面影響。此外，還未對焊接材料和構件進行預熱，未進行交叉處焊縫的堆焊處理。堆焊不夠充分會導致焊縫質量低下。另外，焊縫過多也會引起材料的變形，進一步影響了焊接質量。綜上所述，這些因素共同導致了支架焊接質量無法達到預期的效果。為了保證焊接質量，需要加強對鋼構件的清潔處理，預熱焊接材料和構件，以及合理控制焊縫數量，確保焊接質量的穩定性和可靠性。

3 電除塵設備鋼結構支架加固施工對策分析

3.1 工程概況

國能天津大港發電有限公司位于天津市大港古林街。距天津市區約40 km，距渤海海灣約8 km。該廠電除塵設備改造后的型號為2BE 220-6，配用機組容量：328.5 MW，煙氣溫度：140 ℃，處理煙氣量：171 680 m3/h，入口含塵量：21.15 g/m3，設計除塵效率：99.9%。采用加高上部收塵本體的改造方案來達到新的除塵效率。改造后的除塵設備，本體重量增加，灰斗的儲灰量按滿斗儲灰量狀態的120%計算，原有除塵設備鋼結構支架強度不滿足要求，需進行加固處理。

該項目涉及電除塵器的鋼結構加固施工，為確保設備的結構穩定和安全運行，施工管理團隊針對現場加固方案實施，支架結構失穩和支架焊接等問題提出相應的解決方案，并采取了一系列嚴格的管理措施，以確保施工質量和工期的控制。

3.2 鋼結構支架加固施工問題難點解決對策

3.2.1 加固方案實施問題難點解決對策

在施工準備階段，施工管理團隊對加固設計方案進行了詳細的評審和溝通，確保加固方案符合規范要求，并進行了施工方案編制。編制專項施工方案前，編制負責人及團隊去現場實地勘察，依據現場實際可實施加固的條件出相應的加固方案，盡量減小現場的焊接工作，確保加固量最少。

國能天津大港發電除塵設備支架的加固方案，便是根據現場實際情況采取了不同的加固方式，如下圖2所示。

圖2 支架加固方式示意圖

外圍整圈鋼柱緊貼緊身封閉圍墻，并有電纜橋架通過，加固采用避讓此方向的貼板方式；中部鋼柱中間柱空間較好，加固采用在柱中間增設側向支撐，減小鋼柱的計算長度，達到柱的穩定要求；支撐加固考慮原支撐為十字形角鋼，剛度較小，為不改變支撐產生的水平力對基礎的影響，采用直接在原位支撐貼角鋼，形成箱型支撐的加固方式。

3.2.2 支架結構失穩問題解決對策

本項目整個電除塵設備在不停爐的情況下進行底部支架加固，上部設備運行時內部溫度最高140 ℃，不停爐的原因是為了在保證施工質量安全前提條件下減少工期，業主可以繼續發電，增加收益。針對支架失穩問題主要解決對策如下：

依據電除塵設備的運行特點，下部儲灰裝置配備了輸灰系統，在加固支架前，應清空所有儲灰裝置內的灰，降低支架受荷（灰量荷載一般占到總荷載的60%左右），需局部拆除干涉的外圍圍護構件；內部管路、線路、其他專業設備等需預先做好保護。

在加固過程中，實時監控儲灰裝置里的灰量情況，保證輸灰設備能正常運行，遇到輸灰不暢時，采取應急出灰口緊急放灰。

因柱子為受荷情況下加固，且在焊接過程會產生熱量，產生焊接應力，溫度又會降低鋼材強度，為避免同一受力區域受力柱子因焊接高溫使鋼材同時處于低強度狀態，支架加固時，采用對角線單柱交叉加固順序，待一根柱子焊接完成并冷卻后，再焊接另一根柱子，詳見圖3。

圖3 鋼柱焊接加固順序示意圖

所有構件加固后，需重新做防銹處理；現場粉塵、設備、電線等較多，加固過程需做好防火等安全措施；現場需搭設腳手架進行高空作業，人員安全需保障。

3.2.3 支架焊接問題解決對策措施

保證焊接施工人員具備相關的焊接操作資質和證書，熟悉焊接工藝規程，能夠正確選擇和設置焊接設備；焊接施工人員應嚴格按照焊接工藝規程進行焊接操作，保證焊縫的牢固連接。監控焊接參數，如焊接電流、電壓、焊接速度等，以確保焊縫的質量和強度符合要求；需要焊接的鋼構件，在焊接前先清除構件表面的原有油漆、粉塵、銹蝕；對焊接材料及構件進行預熱；進行焊縫的非破壞性檢測，如X射線檢測、超聲波檢測等，保證焊縫質量可靠。

3.3 質量安全施工管理措施

在施工過程中，施工管理團隊建立了健全的質量控制制度，并進行質量檢查和驗收，包括焊縫質量、加固件尺寸等方面的檢測，確保施工質量符合要求。

施工管理團隊對施工過程的安全進行了全面管理，包括制定了施工現場安全操作規程，進行了安全培訓和技術交底，并進行了安全檢查和巡視。

施工管理團隊建立了施工進度計劃，監控施工進度，及時調整資源配置，確保施工進度按計劃進行。同時，對施工過程和質量進行了詳細的記錄和歸檔。

通過以上的施工管理措施和實施情況，該項目的電除塵設備鋼結構加固施工取得了良好的效果。為電除塵器設備的結構穩定和長期安全運行提供了保障。

4 結論

通過對電除塵設備鋼結構支架加固施工過程的問題及對策研究，文章得出以下結論：首先，在施工前制定可實施的加固方案，是保證加固施工作業順利進行、保證在要求工期內如期完成的前提。其次，施工中的關鍵點是保證在加固施工過程中支架結構的穩定性。此外，鋼結構的焊接質量是保證加固效果達到預期目標的重要手段。最后，施工過程中的質量控制、安全管理是保障加固工程質量和施工安全的重要手段。文章對于類似工程的施工管理具有一定的參考價值和理論實踐意義。