裴 江 安 亮 李 勇 袁立强 刘宝满

（神华河北国华定洲发电有限责任公司，河北省定州市，073000）

1 引言

随着我国电力工业的发展，为了满足 《火电厂大气污染物排放标准》 （GB13223-2011）规定，2014年7月1日起，现有火力发电厂锅炉氮氧化物排放限值为100mg／Nm3。因此，诸多在役火电机组开始实施低氮高效燃烧器改造。锅炉燃烧器新式吊装技术的研究与应用具有较高的实践价值，对于大型机组锅炉燃烧器吊装具有较好的借鉴经验和指导意义。

目前，我国在役火电机组锅炉燃烧器更换多采用 “下出法”吊装方案，即卷扬机和滑轮组的组合方式。方法为将燃烧器链接部位切割后，使用卷扬机和滑轮组将燃烧器向下吊运至0 m，放倒后拖出；安装时再将燃烧器从0 m 立起，向上吊至安装位置就位。由于锅炉房17m 运转层以下设备和管道较多，水冷壁下降管、下水包和风道等许多大管径管道需割除，工作量较大，此外，对于锅炉0m厂房封闭机组还需将厂房开孔以供燃烧器托运，因此该 “下出法”吊装方案存在诸多不便因素。

河北国华定洲发电厂鉴于锅炉燃烧器 “下出法”吊装方案的不足，在经过详细的吊装强度校核后，设计了 “上出法”吊装方案，采用卷扬机、滑轮组和汽车吊的组合方式。方法为燃烧器拆除后在原位置起升，吊至锅炉39.2m 层并将燃烧器放平后，通过重物移位器水平拖运至锅炉钢结构最外侧，再使用汽车吊将其吊离放置0m；安装时再将燃烧器从0m 吊至39.2m 层钢结构平台，经托运立起后吊至安装位置就位。该 “上出法”吊装方案虽然增加了汽车吊的成本，但避免了 “下出法”吊装方案的不利因素，简化吊装过程中对设备的拆装工作量，显著提高了机组锅炉燃烧器改造工作效率。

2 设备概况

河北国华定洲发电厂1＃和2＃机组锅炉型号为SG-2008／17.47-M903 型，该锅炉为亚临界压力、中间一次再热、控制循环炉以及单炉膛Π 型露天布置，运转层以下采用紧身封闭，全钢架悬吊结构，高强度螺栓连接，整台锅炉共设置18层平台。燃烧器四角布置，单只长度为11970mm，重量为36t，加上外购件、保温材料及水冷套重量，燃烧器单只总重量为40t。

3 吊装方案及主要措施

3.1 吊装方案

根据现场实际情况，4台燃烧器的拆除安装工作准备从原位置拆除，燃烧器拆除后在原位置起升，直到燃烧器下端超出锅炉39.2m 层钢结构横梁。在39.2m 层将燃烧器放平后，从水平拖运至锅炉钢结构最外侧横梁上使用300t汽车吊将其吊离放置0m。由于燃烧器周围环境比较复杂，因此需要拆除的设备较多。使用两台10t卷扬机和两台5t卷扬机 （布置在锅炉钢结构48.6 m 层，具体位置根据现场制定），配合两套滑轮组吊装。滑轮组生根在炉顶次板梁层上，卷扬机钢丝绳通过导向滑轮到滑轮组上。燃烧器 “上出法”吊装示意图如图1所示。

图1 燃烧器 “上出法”吊装示意图

3.2 机具和滑道的布置

所用机具为两台10t卷扬机和两台5t卷扬机，配合滑轮组吊装，布置在锅炉48.6m 层钢结构横梁上。

图2 锅炉39.2m 钢结构平台拖运滑道布置示意图

拖运滑道布置在39.2m 层横梁上方，以锅炉上立柱之间的主要连接横梁为受力梁，剩余的次梁等不受力。39.2 m 层主要受力横梁为：锅炉前侧的1＃角燃烧器拖运时为锅炉J-K 列的7 轴的主梁，锅炉J列的6.2轴～7轴之间主梁和锅炉H-J列的3.8 轴～6.2 轴的主梁；锅炉后侧的2＃角燃烧器拖运时为：K-L 列中6.2轴的主梁，K 列之间6.2轴～7 轴的主梁和J-K 列中7 轴的主梁；锅炉后侧3＃角燃烧器拖运时为：L-K 列之间的3.8轴主梁，J-K 列之间的3 轴主梁和K 列中3轴～3.8轴之间的主梁；4＃角燃烧器拖运时为：H-J列之间的3.8轴主梁，J列中的3轴～3.8轴之间的主梁和J-K 列之间3轴主梁。锅炉39.2m钢结构平台拖运滑道布置示意图如图2所示。

4 吊装技术校核

燃烧器吊装时的重量按照42t进行校核，临时使用的型钢和钢板为国产Q235材质的材料，锅炉钢结构上的横梁为Q345B材质制作。

4.1 吊点钢梁强度校核

吊装用假梁使用H300×305×15×15型钢双拼，横梁长度为2400mm，材质为Q235，其抗弯为 【σ】 = 1500 kg／cm2， 抗 剪 为 【τ】 =900kg／cm2。安装位置位于锅炉顶板层角部，其一端位于锅炉钢结构大板梁之间的次板梁上方，另一端位于大板梁两端的连接次梁上方。假梁结构示意图如图3所示。

图3 假梁结构示意图

由于滑轮组在吊装时在横梁的中心偏锅炉外侧，按照其在中心受力时对横梁弯矩最大对横梁进行核算。吊装时的弯矩为M=Q×L／2=21000kg×140cm=2940000kg／cm，查钢结构设计手册得，H 型钢的截面系数为W=1403.85cm3，σ=M／W=2940000／1403.85×2=2940000／2807.7≈1047kg／cm2＜ 【σ】=1500kg／cm2，H 型钢的截面积为A=132cm2，假梁的抗剪为τ=Q／A=42000／264≈159.1kg／cm2＜ 【τ】=900kg／cm2，上述计算使用的假梁完全满足吊装燃烧器的需要。

吊装用假梁布置的连接次梁的型号为H588×300×12×20，材质为Q345B 型，按照最大长度10000mm 校核横梁。由于滑轮组位于假梁的中心，因此在吊装时横梁承受的重量为燃烧器重量的一半。查钢结构设计手册得，H 型钢截面系数为W=4020cm3，吊装时的弯矩为M=Q×L／2=10500kg×1000cm／2=5250000kg／cm，σ=M／W=5250000／4020 ≈1305.97 kg／cm2＜ 【σ】 =2100kg／cm2，在吊装时此横梁能够满足需要。次板梁的外形尺寸大于此横梁，因此不对次板梁进行校核。

4.2 滑道钢梁强度校核

拖运滑道的材料使用H550×400×10×22的型钢，其材质为国产Q345B，其 【σ】=2100kg／cm2， 【τ】=1500kg／cm2，滑道在使用时布置在锅炉39.2m 横梁上，最大间距按照8000 mm 校核。燃烧器在拖运过程中使用4台重物移位器，每台移位器受力为10.5t，按照2台移位器同时压在滑道上，滑道受力为21t计算。

将2016年10月-2017年10月于我院实习的60名眼科门诊实习生作为研究对象,并随机分为对照组与观察组,对照组实习生采取常规带教方式,观察组实习生采取综合带教方式。其中本科学历实习生有30人,年纪在25-27岁,大专学历有30人,实习生皆为女性。两组实习生一般资料无明显差别具有可比性(p>0.05)。

拖运时的弯矩按照燃烧器在中心计算为M=Q×L=21t／2×800cm／2=4200000kg／cm，查钢结构设计手册得，H 型钢的截面系数为W =4855.71cm3，σ=M／W=4200000／4855.71≈864.97 kg／cm2＜【σ】=2100kg／cm2，H 型钢的截面积为A=226.6cm2，假梁的抗剪为τ=Q／A=21000／226.6≈92.7kg／cm2＜【τ】=1500kg／cm2

4.3 拖运平台钢结构强度校核

拖运时的锅炉钢结构受力横梁中J-K 列中3轴～7轴主梁为H450×200×8×16，H-J列中3.8轴～6.2 轴的主梁为H800×350×12×25，J列中3轴～3.8轴和6.2轴～7轴之间与K 列中3轴～3.8轴和6.2 轴～7 轴之间的主梁为H500×200×10×16，K-L列之间3.8轴～6.2轴之间的主梁为H588×300×12×20，所有横梁采用国产Q345B材质的H 型钢制作而成。拖运时临时滑道中心尽量与锅炉横梁的中心重合，校核每根横梁的受力情况。拖运平台钢梁受力示意图如图4所示。

图4 拖运平台钢梁受力示意图

（1）H500×200×10×16制作的横梁长度按照7400mm 进行校核，该型钢的截面系数为W 值=1841.46cm3，M=Q× （740-200）／2=10500 kg×270cm=2835000kg／cm，需要的W 值为W梁=M／σ=2835000／2100=1350cm3，W梁＜W，此横梁满足拖运的需要。

（2）H800×350×12×25 制作的横梁长度按照10000 mm 进行校核，该型钢的截面系数为W值=7626.3cm3，M=Q× （1000-200）／2=10500kg×400cm=4200000kg／cm，需要的W 值为W梁=M／σ=4200000／2100=2000cm3，W梁＜W，此横梁满足拖运的需要。

（3）H588×300×12×20 制作的横梁长度按照9200mm 进行校核，该型钢的截面系数为W 值=3788.49cm2，M=Q× （920-200）／2=10500 kg×360cm=3780000kg／cm，需要的W 值为W梁=M／σ=3780000／2100=1800cm3，W梁＜W，此横梁满足拖运的需要。

（4）H450×200×8×16制作的横梁长度按照10500mm 进行校核，该型钢的截面系数为W 值=1556.42cm3，M = Q × （1050-200）／2=10500kg×425cm=4462500kg／cm，需要的W 值为W梁=M／σ=4462500／2100=2125cm3，W梁＞W，此横梁无法满足拖运的需要。

图5 I32a＃工字钢示意图

上述计算中除H450×200×8×16的H 型钢无法满足需要外，剩余横梁都可以满足需要，因此在39.2m 层钢结构横梁上方按照所有横梁的长度铺设相同长度的I32a＃工字钢。临时铺设的工字钢与正式横梁采用焊接100mm，间隔100mm 的形式焊接连接。增加的I32a＃工字钢和原横梁的形式如图5所示。

4.4 卷扬机牵引力校核

吊装使用两台10t卷扬机配合两套80t滑轮组，卷扬机上使用ø21.5mm-6×37+1-1000m钢丝绳。钢丝绳在滑轮组上按照 “八八走十七”的方式穿装，则卷扬机的出头拉力见式 （1）：

式中：F——滑车组受力，F=42t；

E——滑车组摩擦系数，采用青铜套时E=1.04；

n——穿绕滑车组的滑轮数，n=16；

K——导向滑轮数，K=2。

则可得出S≈3.9t，故选择2台10t卷扬机。

选择钢丝绳为ø21.5mm-6×37+1，其安全系数为：K=23／3.9=5.9倍，满足机动卷扬机设备5～6倍的要求。

4.5 吊耳强度校核

吊装时使用δ=20 mm 钢板制作燃烧器主吊耳，每台燃烧器上制作两个吊耳作为吊装吊耳，其外形尺寸如图6所示。

吊耳材质为Q235A，【σ1】=205N／mm2，单个吊耳最大受力为F=42t／2=21×104N，抗拉危险截面面积S1= （300-80）×20=4400 mm2，【σ1】=265÷2=132.5N／mm2（安全系数K 按屈服强度值取2），σ1=F÷S1= （21×104 N）÷4400=47.7 N／mm2＜ 【σ1】，抗压危险截面面积S2=20×80×0.8=1280mm2（0.8为安全系数），σ2=F÷S2= （21×104 N）÷1280 mm2=164.1 N／mm2＜ 【σ1】，所以该吊耳安全。

图6 吊耳尺寸结构图

4.6 吊装用绳强度校核

吊装时使用ø52mm 钢丝绳四段做为滑轮组吊装用绳，其安全系数为：K=125×4／42=11.9倍，符合安规要求。吊装时使用ø60.5mm 钢丝绳四段做为燃烧器上与滑轮组连接的吊装用绳，其安全系数为：K=183×4／42=17.4倍，符合安规要求。

5 吊装实践应用效果

5.1 吊装过程

（1）拆除燃烧器顶部在保温内结构，顶部适当位置焊接吊装用主吊耳和辅助吊耳，在燃烧器底部选择合适的位置辅助吊耳。所有吊耳在焊接前应对各部位进行打磨除锈，所有吊耳开双面坡口，确认无误后再进行焊接。

（2）采用1 台10t卷扬机主吊，卷扬机钢丝绳从滑轮组穿入，最后锁到滑轮组的吊环上。下部滑轮组使用ø60.5mm 钢丝绳四段使用作为主起吊钢丝绳，栓挂在燃烧器主吊耳处，使用2 个20t手拉葫芦作用于燃烧器调平。

（3）滑轮组钢丝绳和手拉葫芦栓挂好后，指挥卷扬机缓慢起升，使燃烧器稍稍受力，安排工作人员对各处连接部分进行割除。

（4）确认各处拆除完毕后，起重指挥人员指挥卷扬机点动上升。

（5）当燃烧器下部超出锅炉钢结构39.2 m 层钢结构横梁时停止起钩。操作卷扬机将燃烧器缓慢落至布置在39.2m 层拖运滑道上的重物移位器。

（6）使用准备好的2 台10t倒链在燃烧器底部栓挂好钢丝绳，钢丝绳栓挂在旧燃烧器底部自制吊耳上，向锅炉外侧方向拉燃烧器，边下降边往外拉，使燃烧器整体顺利横放至滑道上。

（7）使用吊车和倒链将燃烧器拖运至锅炉外，并用吊车将燃烧器吊离锅炉钢结构。

（8）将燃烧器放置0m 使用运输车辆运至指定位置存放。

（9）燃烧器吊装过程顺利，没有遇到问题，方案成功。

5.2 应用效果

（1）“上出法”吊装方案避免了 “下出法”吊装方案的不利因素，简化了吊装过程中对设备的拆装工作量，避免对锅炉房17m 运转层以下设备施工，如0m 房体开封闭以及下降管、下水包和风道等大管径管道的割除和焊接工作均已取消。

（2）节约了大量的人工费和材料费，显著提高了机组锅炉燃烧器改造工作效率。

5.3 实践应用

锅炉燃烧器 “上出法”吊装技术的研究与应用创造了新式高效的燃烧器吊装技术，具有较高的实践价值，对于大型机组锅炉燃烧器吊装具有较好的借鉴经验和指导意义。

6 结语

河北国华定洲发电厂设计的 “上出法”吊装方案避免了传统 “下出法”吊装方案的不足，经过工程实践表明，采用 “上出法”吊装方案显著减少了机组停机检修期间施工难度及工作量，提高了燃烧器吊装工作效率，可以广泛应用于各类大型机组锅炉燃烧器的吊装作业。

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