DG3110/26.15型超超臨界直流鍋爐吊裝方法探討

和慶冬，代有名

(河南第二火電建設(shè)公司，鄭州市 450000)

0 引言

沁北電廠三期擴(kuò)建工程安裝2臺(tái)1000MW機(jī)組，配套鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的DG3110/26.15－Ⅱ1型超超臨界參數(shù)、一次再熱、平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型變壓直流燃煤鍋爐［1］。本文論述該工程鍋爐吊裝方案的優(yōu)化和實(shí)施過程，希望能供同仁參考。

1 吊車選擇

鍋爐頂板大梁最大件為K4頂板上梁，凈質(zhì)量為151.4 t，頂面標(biāo)高為90.7 m。據(jù)此，最終選擇的鍋爐主力吊車為:鍋爐左側(cè)布置1臺(tái)100 t附壁吊;鋼架吊裝期間鍋爐右側(cè)布置1臺(tái)400 t履帶吊;頂板梁吊裝期間鍋爐右側(cè)布置1臺(tái)750 t履帶吊［2-3］;尾部包墻就位后在爐頂K4板梁靠右側(cè)布置1臺(tái)20 t平臂吊，配合吊裝尾部豎井及鍋爐右側(cè)設(shè)備。主力吊車站位如圖1所示。

圖1 主力吊車站位Fig.1 Position of main crane

2 鋼架吊裝

鍋爐構(gòu)架為全鋼結(jié)構(gòu)，總質(zhì)量約為11000 t，由立柱、頂板梁、主(次)梁、支撐梁、支吊梁、平臺(tái)梁、垂直支撐及水平支撐等部件組成，這些部件采用扭剪型高強(qiáng)螺栓連接。鋼結(jié)構(gòu)總體寬度為67.000 m，深度為76.350 m;大板梁上標(biāo)高(K4上梁)為90.7 m，運(yùn)轉(zhuǎn)層標(biāo)高為17 m。立柱共分5段，各段立柱頂面標(biāo)高分別為18.4、33.2、51.2、67.6、89.2 m，最大立柱的質(zhì)量約為52.3 t。大板梁為疊梁，共10根，長(zhǎng)度均為40.3 m，高度為2.2～4 m，總質(zhì)量為1063 t，其中最大件為K4頂板上梁。鍋爐平臺(tái)布置在鍋爐四周，便于運(yùn)行操作。

2.1 吊裝工藝

鋼結(jié)構(gòu)采取散裝方式，原則上由固定端向擴(kuò)建端自下而上逐層安裝。為保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，每層鋼架立柱先組合成“井”字型框架后再擴(kuò)大吊裝范圍。吊裝順序?yàn)?立柱→主梁(垂直支撐)→次梁→平臺(tái)梁→水平支撐［4］。鋼結(jié)構(gòu)吊裝時(shí)應(yīng)重視以下各點(diǎn):

(1)柱腳二次灌漿應(yīng)在第1段鋼架安裝驗(yàn)收結(jié)束后進(jìn)行，待二次灌漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可安裝第2段鋼架。鋼結(jié)構(gòu)吊裝1層，找正驗(yàn)收1層［5］。

(2)每層的平臺(tái)扶梯應(yīng)及時(shí)安裝牢靠，以方便下一步吊裝。

(3)相應(yīng)的設(shè)備(如燃燒器、汽水分離器、貯水罐、剛性梁等)應(yīng)及時(shí)穿插臨拋到位。

(4)考慮受熱面設(shè)備的吊裝，部分構(gòu)件應(yīng)緩裝。

第1段鍋爐鋼架使用400 t履帶吊吊裝，第2段以上鋼架用100 t附壁吊和400 t履帶吊吊裝［6］，大板梁由1臺(tái)750 t履帶吊和100 t附壁吊配合，從爐膛內(nèi)卸車、翻立、吊裝。

2.2 吊裝方案

針對(duì)此臺(tái)鍋爐的布置特點(diǎn)，準(zhǔn)備了2套鋼結(jié)構(gòu)吊裝方案。

方案一:先吊裝K0至K5列的鋼架，待頂板梁吊裝完畢后，再吊裝K6、K7列的鋼架，這樣做是為了方便頂板梁的吊裝。頂板梁到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后在爐后卸車，以方便750 t履帶吊和100 t附壁吊配合抬吊。這是吊裝1000MW機(jī)組鍋爐頂板梁的常規(guī)方案。

方案二:K0至K7列的鋼架都可吊裝，頂板梁到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，由K1、K2列之間進(jìn)入爐膛內(nèi)部，然后完成板梁卸車及吊裝工作［7］。此方案不僅滿足了頂板梁的吊裝條件，而且還滿足了位于K6、K7列空氣預(yù)熱器的吊裝和后續(xù)脫硝煙道的施工條件。

2.3 2種方案比較

方案一中K6、K7列鋼架緩裝，不僅提供了頂板梁的卸車位置，而且還在前期鋼架吊裝中提供了大片鋼架存放空間，是一種比較成熟的吊裝方法，頂板梁吊裝思路清晰明了［8］。但由于K6、K7列鋼架的緩裝，使鍋爐后部的空氣預(yù)熱器、脫硝設(shè)備無法隨主體同步施工，延長(zhǎng)了大型機(jī)械的使用時(shí)間，增加了施工成本。方案二所體現(xiàn)的工作思路，可以達(dá)到幾個(gè)工作面同時(shí)開工的效果，在滿足頂板梁吊裝條件的情況下，尾部脫硝鋼架及空氣預(yù)熱器的吊裝可同時(shí)進(jìn)行，較方案一可縮短工期約20天。方案二的弊端是因?yàn)轫敯辶阂跔t膛內(nèi)翻立后再提升就位，爐膛部位的鋼結(jié)構(gòu)緩裝件較多。

本工程最終選擇了第二套吊裝方案。精確計(jì)算后確認(rèn)，頂板梁兩側(cè)端頭距鋼柱各有1015 mm間距，翻立及提升均很方便，消除了在爐膛內(nèi)部起吊，因受空間約束會(huì)給施工帶來不便的顧慮。此外，在爐膛內(nèi)部起吊，縮短了履帶吊的行走距離、減少了附壁吊的操作動(dòng)作，操作簡(jiǎn)便，安全性較好。爐膛內(nèi)提升頂板梁實(shí)況如圖2所示。

圖2 爐膛內(nèi)提升頂板梁Fig.2 Roof beam lifting in furnace

值得注意的是，吊裝頂板K2上梁時(shí)，起吊空間受下梁(已就位)影響，不能滿足吊裝需要。為此，考慮在吊裝下梁之前，將上梁吊起預(yù)存在K4頂板上，待K2下梁就位后再正式吊裝、就位上梁(如圖3所示)。

圖3 K2上梁臨時(shí)固定Fig.3 Temporary fixation of K2 top beam

3 貯水罐吊裝

貯水罐長(zhǎng)為24 m，質(zhì)量為75 t，頂板梁吊裝完畢后，將貯水罐預(yù)存在就位標(biāo)高處。本文重點(diǎn)介紹貯水罐的預(yù)存。傳統(tǒng)方法是用鋼絲繩將貯水罐臨時(shí)懸掛在就位標(biāo)高處，需φ47.5 mm鋼絲繩140 m。因?yàn)槭情L(zhǎng)期預(yù)存，高空拉扯焊線的事情時(shí)有發(fā)生，存在焊線灼傷以及大風(fēng)磨損鋼絲繩的危險(xiǎn)。貯水罐正式就位后鍋爐安裝已基本完畢，鋼絲繩無法再在本項(xiàng)目中使用，經(jīng)濟(jì)性較差。為此，本工程改變了傳統(tǒng)的用鋼絲繩懸掛預(yù)存的方法，用工字鋼將貯水罐臨時(shí)固定在就位標(biāo)高處。這樣做，不僅排除了上述不利因素，而且在貯水罐正式吊裝不到位的情況下，也可滿足汽水連接管的安裝。儲(chǔ)水罐臨時(shí)就位如圖4所示。

圖4 儲(chǔ)水罐臨時(shí)就位Fig.4 Temporary placing of water tank

4 受熱面組件吊裝

本工程鍋爐受熱面布局為:爐膛上部為垂直水冷壁，通過水冷壁中間集箱與下部螺旋管水冷壁連接;尾部豎井由中隔墻分割為前、后2個(gè)部分，分別布置低溫再熱器、低溫過熱器和省煤器蛇形管排;屏式過熱器、高溫過熱器、高溫再熱器沿?zé)煔饬飨虿贾迷谇盁煹篮脱由焖浔趦?nèi);包墻和水冷壁為膜式壁結(jié)構(gòu)，四周用剛性梁進(jìn)行加固。爐膛深為15.5584 m，寬為31.4334 m，爐架內(nèi)柱間距為40 m。本文重點(diǎn)介紹螺旋水冷壁的吊裝方案。

4.1 吊裝方案

螺旋段水冷壁吊裝時(shí)準(zhǔn)備了2套方案，以前水冷壁為例，2套方案的組件均為9件，組件劃分如圖5所示。

方案一:水冷壁垂直段就位并整體找正完畢后，前水冷壁組件全部用100 t附壁吊從K2、K3板梁之間的空檔下鉤，在K2板梁處緩鉤，再吊至安裝位置。吊裝時(shí)根據(jù)每片組件就位的位置不同，配合卷?yè)P(yáng)機(jī)及滑輪組進(jìn)行位置變換。此方法準(zhǔn)備工作及吊裝時(shí)間較長(zhǎng)，為傳統(tǒng)的散裝吊裝方式。

圖5 2套方案的組件劃分Fig.5 Component partition of two schemes

方案二:水冷壁垂直段就位找正完畢后，開始進(jìn)行前水冷壁螺旋段吊裝，利用生根于前水冷壁區(qū)域的2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)配合100 t附壁吊卸車，豎起后由卷?yè)P(yáng)機(jī)將其吊裝就位［9］。因?yàn)樗薪M件僅就位標(biāo)高不同，寬度均為爐膛寬度，卷?yè)P(yáng)機(jī)及滑輪組可1次布置到位，不必在吊裝過程中進(jìn)行位置調(diào)整。

4.2 2種方案比較

方案一對(duì)鍋爐水冷壁的施工組織提出了較高要求。設(shè)備到貨日期直接影響整體吊裝進(jìn)度，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)短期人力需求高峰。螺旋段水冷壁地面組合量小，大量的焊口對(duì)接和密封拼焊作業(yè)在空中進(jìn)行，水冷壁整體尺寸和組合焊接變形較難控制，工藝質(zhì)量難以保證。另外，由于空中組合焊接量大，高空懸掛件預(yù)存時(shí)間長(zhǎng)，安全隱患較大。此方案的優(yōu)點(diǎn)是組件較小、水平運(yùn)輸方便、起吊時(shí)受空間影響較小;螺旋段水冷壁組件集中臨拋后，正式就位僅用倒鏈即可完成，可節(jié)省吊車臺(tái)班。此方法在各施工單位中普遍采用。

方案二實(shí)施的地面組合工序，可以將大量的空中作業(yè)轉(zhuǎn)為地面作業(yè)(螺旋段水冷壁大部分焊口已在地面完成，在高空中只需完成組件間的密封及螺旋段四角小部分焊口的焊接)，人力需求較少，受設(shè)備到貨日期的影響較小。同時(shí)，在爐膛內(nèi)部起吊大組件，不必?fù)?dān)心突遇大風(fēng)帶來的危險(xiǎn)，降低了吊裝風(fēng)險(xiǎn)。此方案的不足之處是組件較大(最大件尺寸為37.056 m×10.018 m，質(zhì)量約為39 t)，水平運(yùn)輸不便，起吊時(shí)需多機(jī)械聯(lián)合作業(yè)，需較高的操作技巧。

本工程最終選擇了方案二。使用2輛平板車(頭、尾相對(duì))將設(shè)備運(yùn)至爐膛內(nèi)，解決了水平運(yùn)輸不便的問題。沁北電廠在組合吊裝鍋爐受熱面的過程中，共計(jì)完成地面組合焊口2.3萬余道，鍋爐整體就位幾何尺寸達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，受熱面管排焊口密集區(qū)無焊接應(yīng)力變形，水冷壁無整體扭轉(zhuǎn)偏差［10］，外觀和內(nèi)部質(zhì)量都達(dá)到較高水平。

5 結(jié)語

通過分析現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，選擇合理的吊裝方案，沁北電廠DG3110/26.15型超超臨界直流鍋爐的安裝，用工約為同類型鍋爐的4/5，施工工期縮短了近30天，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司.鍋爐安裝說明書14S-M［G］.德陽(yáng):東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司，2009.

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［3］利勃海爾公司.LR－1750履帶吊說明書及負(fù)荷表［G］.德國(guó):利勃海爾公司，2008.

［4］河南第二火電建設(shè)公司.華能沁北電廠三期2×1000MW機(jī)組鍋爐施工組織設(shè)計(jì)［G］.鄭州:河南第二火電建設(shè)公司，2009.

［5］馮志毅.鍋爐安裝常見要點(diǎn)及其質(zhì)量控制要點(diǎn)［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2009(2):27-29.

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［7］河南第二火電建設(shè)公司.華能沁北電廠三期2×1000MW機(jī)組鍋爐頂板梁吊裝方案［R］.鄭州:河南第二火電建設(shè)公司，2010.

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［9］河南第二火電建設(shè)公司.華能沁北電廠三期2×1000MW機(jī)組鍋爐受熱面吊裝方案［R］.鄭州:河南第二火電建設(shè)公司，2010.

［10］中國(guó)電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會(huì).電力建設(shè)施工質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)價(jià)規(guī)程:鍋爐機(jī)組［S］.北京:中國(guó)電力建設(shè)企業(yè)協(xié)會(huì)，2009.