摘要：脱硝改造工程大都在原有锅炉房和烟道区域内进行，这就要求对已有的建筑结构进行评估，按照新增载荷进行校核，进而实施加固方案。本文主要介绍了对已有建筑结构检测的内容及方法，并提出加固施工注意事项，以期对脱硝系统设计和运行安全稳定有所帮助。

　　综述：随着燃煤电厂建设对环境的破坏，对于环境主要污染物之一氮氧化物的治理已越来越受到人们的重视，国家环保部要求脱硝改造，限期达标，时间紧迫。SCR脱硝技术作为现阶段最主要的脱硝工艺在燃煤电厂得以广泛应用。而SCR的反应器及钢架布置在锅炉尾部，空预器和电除尘进口烟道支架上方。钢结构支撑方案一般有两种：一、将在除尘器钢架和电除尘进口烟道钢架之间进行改造，避开原有构筑物新立钢柱用以独立支撑脱硝反应器及烟道系统。优点：该钢架与钢烟道、电除尘配电间支架结构脱开，结构传力明确。避免了改造和拆除电除尘器配电室主体结构，避免对已建成的支架进行结构加固检测工作。缺点：由于原炉后构筑物布置拥挤不堪，基础布置十分困难，无法独立加固原有基础或新布置基础。若采用桩基虽然基础可以布下，但炉后本来就拥挤不堪，没有打桩空间无法实施打桩工艺。因此一般采用天然地基拟采用条形基础或筏板基础。将原有基础连在一起。勉强的布置SCR 反应器钢结构支架基础。造价高，工期长，施工难度大；二、利用原有的电除尘烟道支架及基础进行加固处理，使其够满足脱硝改造后的荷载大幅增加要求。早期的支架都是混凝土支架。优点：布置紧凑，空间利用好。缺点：一般原有混凝土支架需检测、加固。施工工艺要求高。

　　SCR反应器及钢支架单体较重，例如300MW机组的总重在1000t左右，高位布置，且使用条件复杂，考虑因素繁多：支撑强度、露天布置风荷载雪荷载的变化、运行时正负耐压、冷热膨胀、烟气腐蚀、飞灰磨损、工艺布置等。若在实际工程项目中不能采用正确的设计施工方案，检测校核不正确或不全面，或造成结构庞大材料浪费；或钢结构失稳失效；或本体壳体严重永久性变形，甚至造成反应器壳体撕裂、坍塌等安全事故，严重影响脱硝设备的运行安全。

　　工程实例：

　　以下通过某脱硝工程改造实例，简述支架检测、校核、加固方法。在图纸资料、现场环境及使用条件调查以外，人工对下述方面进行检查符合：

　　2.1、柱网尺寸、标高及构件截面尺寸复核；

　　现场对机组炉后风机房结构布置进行全面调查，对梁、柱构件截面尺寸及分布位置进行了详细的调查和测量，根据检测结果绘制结构平面布置示意图。结果表明：机组炉后风机房结构除标高18.74m层横向框架梁实测截面尺寸(400mm×1200mm)与原设计(400mm×1400mm)不符外，其余结构布置参数与原设计基本一致。

　　现场用钢卷尺和激光测距仪对机组炉后风机房结构柱网尺寸、结构标高、梁柱构件截面尺寸等参数进行抽样测量。测量结果表明：机组炉后风机房柱网尺寸与原设计基本相符，但部分位置柱网尺寸偏差不满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011年版)的限值要求；大部分梁柱截面尺寸与原设计基本相符，但部分构件截面尺寸偏差不满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011年版)的限值要求；各抽检结构层层高与原设计相符。

　　2.2、结构损伤及外观缺陷普查；

　　经现场检测排查，机组炉后风机房主要结构损伤及外观缺陷现象有：①框架柱存在较为普遍的箍筋锈胀现象，箍筋锈胀严重位置主要集中在柱脚近地面处、梁柱节点核芯区位置等。箍筋截面锈损面积率约为25%。②部分框架柱柱脚近地面位置存在(单根)角筋外露锈蚀现象，钢筋截面锈损面积率约为10%。③钢筋混凝土梁存在较为普遍的箍筋锈胀现象，箍筋锈胀严重位置主要集中在梁端箍筋加密区梁底、部分梁通长梁底及梁侧等。箍筋截面锈损面积率约为25%。④少数钢筋混凝土梁存在局部位置梁底纵筋外露锈蚀现象。⑤除上述结构损伤及外观缺陷现象外，现场检测未发现机组炉后风机房梁、柱混凝土存在其它诸如开裂、严重腐蚀、破损剥落等损伤缺陷现象存在。

　　2.3、混凝土强度检测；

　　混凝土强度评定依据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/T23-2011）和《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS 03:2007）进行。梁、柱混凝土强度主要采用回弹法进行抽样检测，并用钻芯法修正。

　　混凝土回弹强度推定值确定方法如下：在抽样构件表面布置若干个回弹测区，由各测区的混凝土平均回弹值和碳化深度值计算其强度换算值。计算强度标准差，按照强度换算值总体分布中保证率不低于95%的混凝土抗压强度值，混凝土强度推定值为强度平均值减去1.645倍的强度标准差（即fccu.e= Mcfcu－1.645×Scfcu）。

　　对按批量检测的构件，当该批构件混凝土强度标准差出现下列情况之一时，则该批构件应全部按单个构件检测：

　　当该批构件混凝土强度平均值小于25MPa时：Scfcu＞4.5MPa；

　　当该批构件混凝土强度平均值不小于25MPa时：Scfcu＞5.5MPa。

　　机组炉后风机房梁、柱混凝土设计强度均为C25，故本次混凝土强度检测将梁、柱各作为一个检测批分别检测、评定其混凝土强度。并对应框架柱回弹测区钻取若干个直径为100mm芯样用于梁、柱混凝土强度修正。 

　　由测量计算可得：机组炉后风机房柱实测混凝土强度推定值为28.4MPa，满足原设计混凝土强度等级（C25）的要求；机组炉后风机房梁实测混凝土强度推定值为25.5MPa，满足原设计混凝土强度等级（C25）的要求。

　　2.4、混凝土碳化深度检测；

　　混凝土为弱碱性材料，对钢筋抗锈蚀有保护作用。受环境影响，混凝土碳化后失去碱性。碳化深度可以反应混凝土构件的耐久性能，一般情况下，当碳化深度接近混凝土保护层厚度时，保护层的护筋性能将丧失，钢筋容易锈蚀。

　　碳化深度的测试方法是在测区表面形成直径约30mm的孔洞，其深度应大于混凝土碳化深度；成孔后，吹净洞中的碎屑与粉末，不得水洗；将测试溶液喷到测孔壁上，待混凝土新茬变色后，已碳化和未碳化界线清晰时，用游标卡尺测量已碳化界面到混凝土表面的垂直距离。

　　检测结果显示：机组炉后风机房梁、柱混凝土碳化深度介于10.0mm～15.0mm之间，混凝土碳化深度值均接近或大于箍筋保护层厚度，梁柱箍筋存在因混凝土碳化失去碱性保护而发生锈蚀的可能。同时经过现场排查发现梁、柱箍筋锈胀现象较为普遍。

　　2.5、钢筋混凝土构件配筋检测；

　　采用钢筋探测仪抽样探测机组炉后风机房梁柱钢筋直径、根数、间距、保护层厚度及箍筋加密区长度。

　　检测结果表明：机组炉后风机房所抽检梁柱的主筋根数、直径与原设计相符；箍筋直径与原设计相符，非加密区箍筋平均间距与原设计基本一致，原设计梁柱未设置箍筋加密区，实测梁柱两端有箍筋加密。

　　2.6、钢筋锈蚀检测；

　　采用电化学测定方法中的半电池电位法，对机组炉后风机房框架梁、柱未外露钢筋的锈蚀状况进行抽样检测。

　　分别抽选框架柱和框架梁各布置一个测区，若干个测区。测试结果显示各抽检构件测区平均电位分别为-194mV、-178 mV、-195mV、-194mV、-181mV、-159mV和-177mV，表明各测区未外露的钢筋无锈蚀活动或锈蚀活动性不确定，锈蚀概率5% 。同时现场对测区混凝土开凿以校验钢筋锈蚀情况，经开凿检测亦未发现钢筋表面有明显的锈蚀现象(或表面仅有浮锈覆盖)。

　　2.7、框架柱垂直度检测；

　　根据国家行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8-2007，用电子经纬仪测量框架柱的外边线倾斜。测量结果含施工和测量误差。

　　框架柱垂直度测量结果表明：炉后风机房框架柱倾斜规律不明显，东西方向倾斜率为0.1‰~1.54‰，南北向倾斜率为0.1‰~3.09‰，倾斜方向不一。框架柱倾斜率均小于国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011中4‰的限值要求。

　　2.8、混凝土密实度检测；

　　构件的混凝土密实度情况采用超声波法检测。测试混凝土构件表面须清洁、平整，必要时可用砂轮磨平或用高强度的快凝砂浆抹平。依据《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21:2000）第6章，采用非金属超声波检测仪对各测点的波速进行测试，并对测试结果进行分析和判定。本次随机抽取若干框架柱标高0.80m~3.60m的区段进行混凝土密实度检测，每根框架柱检测两个对测面。检测结果显示：本次抽检的框架柱受检区段内各测点声速值正常，未发现不密实异常点。同时现场通过对框架梁、柱外观排查及所钻取芯样的外观检查未发现框架梁、柱混凝土密实度存在明显缺陷。

　　2.9、结构验算分析；

　　机组炉后风机房为火力发电厂主厂房中的一个独立结构单元。根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)，该构筑物抗震设防类别为乙类；依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，当地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，地面粗糙度B类；依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，框架的抗震等级为二级。计算软件采用有限元分析软件。本次结构验算分析仅对机组炉后风机房现有结构在现有荷载作用下的结构承载力进行复核计算。

　　结构分析内容主要包括：对梁、柱等钢筋混凝土构件在恒载、活载及水平地震荷载组合作用下的配筋进行计算分析；对柱轴压比进行复核计算。

　　计算分析结果显示：风机房框架柱轴压比介于0.04~0.31之间，满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中对“二级框架结构框架柱轴压比≤0.75”的限值要求；框架柱实测主筋配置量略小于计算配筋量，箍筋配置均不满足计算要求；梁箍筋配置满足计算要求，部分梁的主筋配置不满足计算要求。

　　机组炉后风机房结构模型

　　2.10、结构可靠性等级评定。

　　工业厂房可靠性鉴定评级分为子项、项目、单元三个层次，每个层次分位四个等级进行评定。单元一般指由构造缝所划分的厂区分段；项目指单元中的各个结构体系及系统，如承重结构体系；子项指项目（结构体系及系统）的各项基本功能，如承重结构体系中的构件承载力、裂缝、变形、构造和连接等。根据结构布置和环境使用等方面情况，将机组炉后风机房作为一个鉴定单元。

　　炉后风机房按承重结构系统、结构布置及支撑系统评定可靠性级别，具体评级结果见下表。经综合评定，机组炉后风机房结构可靠性等级评定为三级。

　　机组炉后风机房可靠性评级结果

　　注：地基及基础可靠性综合评级为B级，主要的子项应满足或略低于国家现行规范要求，但可保证正常使用。

　　炉后风机房承重结构系统评为C级，主要的子项略低于或不满足国家现行规范要求，应采取措施，个别次要的子项严重不满足现行国家规范的要求，应积极采取适当措施。

　　围护结构系统不予评定，机组炉后风机房为露天构筑物，镂空布置，无围护结构系统。

　　炉后风机房结构可靠性等级评定为三级。可靠性不满足国家现行规范要求，应加固、补强，可有个别项目必须采取措施。

　　加固措施及施工

　　经过分析对比，综合考虑工期和现场条件，机组炉后风机房梁、柱加固方案采用外包粘钢法进行加固。同时对原梁、柱出现较为普遍的钢筋锈胀部分的加固补强。对框架柱垂直度进行适当的修正。

　　严格按粘钢工艺控制流程施工：施工划线、混凝土结构表面处理、钢板制作、结构胶调制、钢板及结构表面涂胶、钢板定位加压锚固、固化拆模、钢板表面防护处理。在施工过程中注意重点控制点：在钢筋混凝土上植筋钻孔时应避开混凝土内主要受力钢筋；植筋空洞应干净干燥；钢板及加固构件结合面处理好并做隐蔽工程验收记录；专人配胶，并做记录；固化期间不得对钢板有任何扰动。

　　4.   结束语

　　1）脱硝改造工程现场情况大都复杂，特别是老电厂的地下设施、混凝土框架结构经历运行时间较长，工况条件不明确。切不可工期紧，想当然，要有必要的查验程序，数据说话。只有这样才能确保机组安全运行；

　　2）结构检测及加固施工的内容和步骤不能省略，应严格规程操作，并做工程验收记录；

　　3）通过对结构检测，建模分析，综合评判，为在确保安全的条件下，降低工程造价，缩短施工工期。

　　参考文献：

　　《最新燃煤电站SCR烟气脱硝工程技术应用指南》中国电力出版社，2009——王建勇（中国能源建设集团北京电力建设公司，北京 100024）