DG3110/26.15型超超临界直流锅炉吊装方法探讨

2013-08-09和庆冬代有名

电力建设 2013年1期

和庆冬，代有名

(河南第二火电建设公司，郑州市 450000)

0 引言

沁北电厂三期扩建工程安装2台1000MW机组，配套锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的DG3110/26.15－Ⅱ1型超超临界参数、一次再热、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型变压直流燃煤锅炉［1］。本文论述该工程锅炉吊装方案的优化和实施过程，希望能供同仁参考。

1 吊车选择

锅炉顶板大梁最大件为K4顶板上梁，净质量为151.4 t，顶面标高为90.7 m。据此，最终选择的锅炉主力吊车为:锅炉左侧布置1台100 t附壁吊;钢架吊装期间锅炉右侧布置1台400 t履带吊;顶板梁吊装期间锅炉右侧布置1台750 t履带吊［2-3］;尾部包墙就位后在炉顶K4板梁靠右侧布置1台20 t平臂吊，配合吊装尾部竖井及锅炉右侧设备。主力吊车站位如图1所示。

图1 主力吊车站位Fig.1 Position of main crane

2 钢架吊装

锅炉构架为全钢结构，总质量约为11000 t，由立柱、顶板梁、主(次)梁、支撑梁、支吊梁、平台梁、垂直支撑及水平支撑等部件组成，这些部件采用扭剪型高强螺栓连接。钢结构总体宽度为67.000 m，深度为76.350 m;大板梁上标高(K4上梁)为90.7 m，运转层标高为17 m。立柱共分5段，各段立柱顶面标高分别为18.4、33.2、51.2、67.6、89.2 m，最大立柱的质量约为52.3 t。大板梁为叠梁，共10根，长度均为40.3 m，高度为2.2～4 m，总质量为1063 t，其中最大件为K4顶板上梁。锅炉平台布置在锅炉四周，便于运行操作。

2.1 吊装工艺

钢结构采取散装方式，原则上由固定端向扩建端自下而上逐层安装。为保证结构的稳定性，每层钢架立柱先组合成“井”字型框架后再扩大吊装范围。吊装顺序为:立柱→主梁(垂直支撑)→次梁→平台梁→水平支撑［4］。钢结构吊装时应重视以下各点:

(1)柱脚二次灌浆应在第1段钢架安装验收结束后进行，待二次灌浆强度达到设计要求后方可安装第2段钢架。钢结构吊装1层，找正验收1层［5］。

(2)每层的平台扶梯应及时安装牢靠，以方便下一步吊装。

(3)相应的设备(如燃烧器、汽水分离器、贮水罐、刚性梁等)应及时穿插临抛到位。

(4)考虑受热面设备的吊装，部分构件应缓装。

第1段锅炉钢架使用400 t履带吊吊装，第2段以上钢架用100 t附壁吊和400 t履带吊吊装［6］，大板梁由1台750 t履带吊和100 t附壁吊配合，从炉膛内卸车、翻立、吊装。

2.2 吊装方案

针对此台锅炉的布置特点，准备了2套钢结构吊装方案。

方案一:先吊装K0至K5列的钢架，待顶板梁吊装完毕后，再吊装K6、K7列的钢架，这样做是为了方便顶板梁的吊装。顶板梁到达现场后在炉后卸车，以方便750 t履带吊和100 t附壁吊配合抬吊。这是吊装1000MW机组锅炉顶板梁的常规方案。

方案二:K0至K7列的钢架都可吊装，顶板梁到达现场后，由K1、K2列之间进入炉膛内部，然后完成板梁卸车及吊装工作［7］。此方案不仅满足了顶板梁的吊装条件，而且还满足了位于K6、K7列空气预热器的吊装和后续脱硝烟道的施工条件。

2.3 2种方案比较

方案一中K6、K7列钢架缓装，不仅提供了顶板梁的卸车位置，而且还在前期钢架吊装中提供了大片钢架存放空间，是一种比较成熟的吊装方法，顶板梁吊装思路清晰明了［8］。但由于K6、K7列钢架的缓装，使锅炉后部的空气预热器、脱硝设备无法随主体同步施工，延长了大型机械的使用时间，增加了施工成本。方案二所体现的工作思路，可以达到几个工作面同时开工的效果，在满足顶板梁吊装条件的情况下，尾部脱硝钢架及空气预热器的吊装可同时进行，较方案一可缩短工期约20天。方案二的弊端是因为顶板梁要在炉膛内翻立后再提升就位，炉膛部位的钢结构缓装件较多。

本工程最终选择了第二套吊装方案。精确计算后确认，顶板梁两侧端头距钢柱各有1015 mm间距，翻立及提升均很方便，消除了在炉膛内部起吊，因受空间约束会给施工带来不便的顾虑。此外，在炉膛内部起吊，缩短了履带吊的行走距离、减少了附壁吊的操作动作，操作简便，安全性较好。炉膛内提升顶板梁实况如图2所示。

图2 炉膛内提升顶板梁Fig.2 Roof beam lifting in furnace

值得注意的是，吊装顶板K2上梁时，起吊空间受下梁(已就位)影响，不能满足吊装需要。为此，考虑在吊装下梁之前，将上梁吊起预存在K4顶板上，待K2下梁就位后再正式吊装、就位上梁(如图3所示)。

图3 K2上梁临时固定Fig.3 Temporary fixation of K2 top beam

3 贮水罐吊装

贮水罐长为24 m，质量为75 t，顶板梁吊装完毕后，将贮水罐预存在就位标高处。本文重点介绍贮水罐的预存。传统方法是用钢丝绳将贮水罐临时悬挂在就位标高处，需φ47.5 mm钢丝绳140 m。因为是长期预存，高空拉扯焊线的事情时有发生，存在焊线灼伤以及大风磨损钢丝绳的危险。贮水罐正式就位后锅炉安装已基本完毕，钢丝绳无法再在本项目中使用，经济性较差。为此，本工程改变了传统的用钢丝绳悬挂预存的方法，用工字钢将贮水罐临时固定在就位标高处。这样做，不仅排除了上述不利因素，而且在贮水罐正式吊装不到位的情况下，也可满足汽水连接管的安装。储水罐临时就位如图4所示。

图4 储水罐临时就位Fig.4 Temporary placing of water tank

4 受热面组件吊装

本工程锅炉受热面布局为:炉膛上部为垂直水冷壁，通过水冷壁中间集箱与下部螺旋管水冷壁连接;尾部竖井由中隔墙分割为前、后2个部分，分别布置低温再热器、低温过热器和省煤器蛇形管排;屏式过热器、高温过热器、高温再热器沿烟气流向布置在前烟道和延伸水冷壁内;包墙和水冷壁为膜式壁结构，四周用刚性梁进行加固。炉膛深为15.5584 m，宽为31.4334 m，炉架内柱间距为40 m。本文重点介绍螺旋水冷壁的吊装方案。

4.1 吊装方案

螺旋段水冷壁吊装时准备了2套方案，以前水冷壁为例，2套方案的组件均为9件，组件划分如图5所示。

方案一:水冷壁垂直段就位并整体找正完毕后，前水冷壁组件全部用100 t附壁吊从K2、K3板梁之间的空档下钩，在K2板梁处缓钩，再吊至安装位置。吊装时根据每片组件就位的位置不同，配合卷扬机及滑轮组进行位置变换。此方法准备工作及吊装时间较长，为传统的散装吊装方式。

图5 2套方案的组件划分Fig.5 Component partition of two schemes

方案二:水冷壁垂直段就位找正完毕后，开始进行前水冷壁螺旋段吊装，利用生根于前水冷壁区域的2台卷扬机配合100 t附壁吊卸车，竖起后由卷扬机将其吊装就位［9］。因为所有组件仅就位标高不同，宽度均为炉膛宽度，卷扬机及滑轮组可1次布置到位，不必在吊装过程中进行位置调整。

4.2 2种方案比较

方案一对锅炉水冷壁的施工组织提出了较高要求。设备到货日期直接影响整体吊装进度，同时会出现短期人力需求高峰。螺旋段水冷壁地面组合量小，大量的焊口对接和密封拼焊作业在空中进行，水冷壁整体尺寸和组合焊接变形较难控制，工艺质量难以保证。另外，由于空中组合焊接量大，高空悬挂件预存时间长，安全隐患较大。此方案的优点是组件较小、水平运输方便、起吊时受空间影响较小;螺旋段水冷壁组件集中临抛后，正式就位仅用倒链即可完成，可节省吊车台班。此方法在各施工单位中普遍采用。

方案二实施的地面组合工序，可以将大量的空中作业转为地面作业(螺旋段水冷壁大部分焊口已在地面完成，在高空中只需完成组件间的密封及螺旋段四角小部分焊口的焊接)，人力需求较少，受设备到货日期的影响较小。同时，在炉膛内部起吊大组件，不必担心突遇大风带来的危险，降低了吊装风险。此方案的不足之处是组件较大(最大件尺寸为37.056 m×10.018 m，质量约为39 t)，水平运输不便，起吊时需多机械联合作业，需较高的操作技巧。

本工程最终选择了方案二。使用2辆平板车(头、尾相对)将设备运至炉膛内，解决了水平运输不便的问题。沁北电厂在组合吊装锅炉受热面的过程中，共计完成地面组合焊口2.3万余道，锅炉整体就位几何尺寸达到优良标准，受热面管排焊口密集区无焊接应力变形，水冷壁无整体扭转偏差［10］，外观和内部质量都达到较高水平。