电除尘设备钢结构支架加固施工中的问题研究及对策分析

陆道穗

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

电除尘设备自20世纪70年代引入国内，其工作原理通过电场原理去除工业废气中悬浮颗粒物，在能源发电行业得到广泛应用。随着我国工业的快速发展和国家对排烟要求的不断提高，现有已投运电除尘设备逐渐显现相关问题，如原设计规格偏小、原结构破损老化、燃料煤种改变引起入口粉尘浓度变化、主机设备改造引起阻力变化、用户现场工艺改变引起的除尘入口处理风量改变、国家环保标准的提高等，原有的电除尘设备已无法满足国家现有的烟尘排放标准，需对电除尘设备进行改造。改造后的电除尘设备载荷增大，储灰量增大，下部原有支撑设备的钢结构支架已无法满足要求，需要进行加固。安全、有效、保质的现场加固施工，是确保设备稳定运行的前提，也是保证整个电厂工艺链上其他设备正常运行的前提。因此，提高现场加固施工质量尤为重要。文章从电除尘器加固施工难点问题进行分析，并提出相应的对策及解决办法，通过有效利用人力、物力及现场条件，提高资源利用率，减少施工材料的消耗，缩短施工工期，为施工企业和电厂节约成本并增加收益提供参考。

1 电除尘设备钢结构支架加固概述

电除尘设备由上部本体收尘设备和下部钢支架支撑结构组成。上部本体收尘设备由外部外壳、内部电极、下部储灰装置等部件组成。下部钢支架支撑结构主要用于支撑整个电除尘设备的重量和稳定性。通常采用高强度钢材制造，具有稳定的结构体系，能够承受电除尘设备的重量并保持平衡。支撑结构的设计需要考虑到整个设备的安全性和稳定性，确保其在工作过程中不会倾斜或发生变形，如图1所示。

图1 电除尘设备示意图

电除尘设备钢结构加固是为了提高电除尘设备的结构强度和稳定性，确保设备在工作过程中能够承受外界的压力和震动。主要包括以下几个步骤：

（1）首先需要对原始的电除尘设备钢结构进行评估，包括材料强度、各个连接点的受力情况、整体结构的稳定性等方面的分析。通过结构评估可以确定原有结构的强度是否满足要求，以及存在的安全隐患和问题。进行受力分析，确定各个关键部位和连接点的受力情况。通过受力分析，可以确定需要加固的部分以及所需的加固措施。

（2）进行加固设计，加固设计可以采用不同的技术手段，如增加钢材厚度、增加加固板、加强连接点、增加支撑结构等。在设计过程中需要考虑结构的强度、稳定性及变形，以及对结构整体性能的影响，并通过有限元进行加固后的结构计算和模拟。

（3）在加固方案被确认后，进行施工。施工过程需要严格按照加固方案进行操作，并进行现场监测和检查，确保施工质量和安全性。同时，施工后需持续进行结构的监测，对加固效果进行评估和验证。

2 电除尘设备钢结构支架加固施工中存在的问题

2.1 加固方案实施问题

电除尘设备钢结构支架加固施工中存在加固方案无法实施的问题，主要原因是制定加固方案前，方案编制负责人未实地考察现场场地可加固的条件，没有依托现场实际情况改进加固方案，不考虑现场其他专业设备的交叉空间，导致加固方案与施工现场可实施加固的条件不符，加固无法继续进行。除尘设备的现场条件十分复杂，支架外部一般都有紧贴支架的围墙，内有穿行其中的各种管路、线路、电缆桥架等，这些设备一般在加固中都无法移动，当加固方案未避让这些设备时，现场加固便无法顺利实施，致使加固方案需变更，延长了加固工期。

2.2 支架结构失稳问题

电除尘设备支架加固一般都是在不停炉状态下进行加固，即支架带荷载加固。如未做专项施工方案，并未采取相应施工措施，加固施工中存在重大的支架失稳安全隐患，主要原因为电厂方为了降低停炉不发电造成的经济损失，一般电除尘设备改造工期非常短，改造完上部本体设备后基本上就要点炉投运，下部支架几乎都要在投运状态下带荷载加固施工。加固施工若还按常规惯性施工，未采取可降低荷载等的方法，集中整排或整列进行焊接加固，在共同受力的钢柱处，由于焊接产生高温及焊接应力，集中加固的支架柱钢材强度急剧下降，局部钢柱失稳，引起上部本体设备发生倾斜甚至垮塌，造成重大安全事故。

2.3 支架焊接问题

支架焊接质量达不到预期的效果，主要原因包括在进行焊接之前，未对需要加固的钢构件清除表面的原有油漆、粉尘和腐蚀物。这些杂质会对焊接质量造成负面影响。此外，还未对焊接材料和构件进行预热，未进行交叉处焊缝的堆焊处理。堆焊不够充分会导致焊缝质量低下。另外，焊缝过多也会引起材料的变形，进一步影响了焊接质量。综上所述，这些因素共同导致了支架焊接质量无法达到预期的效果。为了保证焊接质量，需要加强对钢构件的清洁处理，预热焊接材料和构件，以及合理控制焊缝数量，确保焊接质量的稳定性和可靠性。

3 电除尘设备钢结构支架加固施工对策分析

3.1 工程概况

国能天津大港发电有限公司位于天津市大港古林街。距天津市区约40 km，距渤海海湾约8 km。该厂电除尘设备改造后的型号为2BE 220-6，配用机组容量：328.5 MW，烟气温度：140 ℃，处理烟气量：171 680 m3/h，入口含尘量：21.15 g/m3，设计除尘效率：99.9%。采用加高上部收尘本体的改造方案来达到新的除尘效率。改造后的除尘设备，本体重量增加，灰斗的储灰量按满斗储灰量状态的120%计算，原有除尘设备钢结构支架强度不满足要求，需进行加固处理。

该项目涉及电除尘器的钢结构加固施工，为确保设备的结构稳定和安全运行，施工管理团队针对现场加固方案实施，支架结构失稳和支架焊接等问题提出相应的解决方案，并采取了一系列严格的管理措施，以确保施工质量和工期的控制。

3.2 钢结构支架加固施工问题难点解决对策

3.2.1 加固方案实施问题难点解决对策

在施工准备阶段，施工管理团队对加固设计方案进行了详细的评审和沟通，确保加固方案符合规范要求，并进行了施工方案编制。编制专项施工方案前，编制负责人及团队去现场实地勘察，依据现场实际可实施加固的条件出相应的加固方案，尽量减小现场的焊接工作，确保加固量最少。

国能天津大港发电除尘设备支架的加固方案，便是根据现场实际情况采取了不同的加固方式，如下图2所示。

图2 支架加固方式示意图

外围整圈钢柱紧贴紧身封闭围墙，并有电缆桥架通过，加固采用避让此方向的贴板方式；中部钢柱中间柱空间较好，加固采用在柱中间增设侧向支撑，减小钢柱的计算长度，达到柱的稳定要求；支撑加固考虑原支撑为十字形角钢，刚度较小，为不改变支撑产生的水平力对基础的影响，采用直接在原位支撑贴角钢，形成箱型支撑的加固方式。

3.2.2 支架结构失稳问题解决对策

本项目整个电除尘设备在不停炉的情况下进行底部支架加固，上部设备运行时内部温度最高140 ℃，不停炉的原因是为了在保证施工质量安全前提条件下减少工期，业主可以继续发电，增加收益。针对支架失稳问题主要解决对策如下：

依据电除尘设备的运行特点，下部储灰装置配备了输灰系统，在加固支架前，应清空所有储灰装置内的灰，降低支架受荷（灰量荷载一般占到总荷载的60%左右），需局部拆除干涉的外围围护构件；内部管路、线路、其他专业设备等需预先做好保护。

在加固过程中，实时监控储灰装置里的灰量情况，保证输灰设备能正常运行，遇到输灰不畅时，采取应急出灰口紧急放灰。

因柱子为受荷情况下加固，且在焊接过程会产生热量，产生焊接应力，温度又会降低钢材强度，为避免同一受力区域受力柱子因焊接高温使钢材同时处于低强度状态，支架加固时，采用对角线单柱交叉加固顺序，待一根柱子焊接完成并冷却后，再焊接另一根柱子，详见图3。

图3 钢柱焊接加固顺序示意图

所有构件加固后，需重新做防锈处理；现场粉尘、设备、电线等较多，加固过程需做好防火等安全措施；现场需搭设脚手架进行高空作业，人员安全需保障。

3.2.3 支架焊接问题解决对策措施

保证焊接施工人员具备相关的焊接操作资质和证书，熟悉焊接工艺规程，能够正确选择和设置焊接设备；焊接施工人员应严格按照焊接工艺规程进行焊接操作，保证焊缝的牢固连接。监控焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，以确保焊缝的质量和强度符合要求；需要焊接的钢构件，在焊接前先清除构件表面的原有油漆、粉尘、锈蚀；对焊接材料及构件进行预热；进行焊缝的非破坏性检测，如X射线检测、超声波检测等，保证焊缝质量可靠。

3.3 质量安全施工管理措施

在施工过程中，施工管理团队建立了健全的质量控制制度，并进行质量检查和验收，包括焊缝质量、加固件尺寸等方面的检测，确保施工质量符合要求。

施工管理团队对施工过程的安全进行了全面管理，包括制定了施工现场安全操作规程，进行了安全培训和技术交底，并进行了安全检查和巡视。

施工管理团队建立了施工进度计划，监控施工进度，及时调整资源配置，确保施工进度按计划进行。同时，对施工过程和质量进行了详细的记录和归档。

通过以上的施工管理措施和实施情况，该项目的电除尘设备钢结构加固施工取得了良好的效果。为电除尘器设备的结构稳定和长期安全运行提供了保障。

4 结论

通过对电除尘设备钢结构支架加固施工过程的问题及对策研究，文章得出以下结论：首先，在施工前制定可实施的加固方案，是保证加固施工作业顺利进行、保证在要求工期内如期完成的前提。其次，施工中的关键点是保证在加固施工过程中支架结构的稳定性。此外，钢结构的焊接质量是保证加固效果达到预期目标的重要手段。最后，施工过程中的质量控制、安全管理是保障加固工程质量和施工安全的重要手段。文章对于类似工程的施工管理具有一定的参考价值和理论实践意义。