1 000 MW機組塔式鍋爐爐內(nèi)“三器”專項吊裝方案設計

吳德勝

(中國能建集團江蘇電建一公司，南京 210001)

1 爐內(nèi)“三器”吊裝難點的調(diào)查分析

1.1 問題的提出

華潤彭城2×1 000 MW超超臨界機組鍋爐為國內(nèi)首批、江蘇首臺塔式鍋爐機組，由中國能建集團江蘇電建一公司(以下簡稱江蘇電建一公司)承建#1機組的建筑安裝任務。塔式鍋爐鋼架由主鋼架、輔鋼架、樓梯間和空氣預熱器鋼架組成。主鋼架立柱縱向中心間距31.5 m，橫向中心間距30.5 m，柱頂標高113.2 m，左右兩側(cè)輔鋼架中心距離51 m大板梁頂標高為120.73 m，為單爐膛結(jié)構(gòu)，取消了以往鍋爐水平煙道受熱部分，因此爐內(nèi)“三器”(省煤器、再熱器、過熱器)全部采用臥式蛇形結(jié)構(gòu)，從上往下依次布置于主鋼架形成的框架由水冷壁(包括頂棚管屏)圍成的單爐膛內(nèi)，布置順序從上至下依次為：省煤器→一級再熱器→二級過熱器→二級再熱器→三級過熱器→一級過熱器，所有蛇型管屏通過懸吊管垂直連接。

由此可以看出，由于“三器”布置在由四周的水冷壁與上部的頂棚管屏形成的封閉空間內(nèi)，無法使用大型起重機械進行吊裝，且數(shù)量多(省煤器組合后共89片、一級再熱器組合后共89組、二級過熱器組合后共89組、二級再熱器組合后共44組、三級過熱器組合后共22組、一級過熱器組合后共22組，總共355組)、質(zhì)量大(近4 000 t)，因此“三器”的吊裝具有工作量大、難度高的特點，成為塔式鍋爐吊裝中的一大難點。

1.2 調(diào)查分析之一

采用液壓提升方法進行“三器”吊裝。用6臺(6×1 000 kN)液壓提升裝置作為爐內(nèi)“三器”吊裝器具(如圖1所示)，支撐梁(大板梁)上布置上承重梁并在支吊梁下布置下承重梁。將上承重梁設計成帶滾輪的滾動梁，可方便液壓提升裝置在上承重梁上移位。

圖1 采用液壓提升裝置進行“三器”吊裝

采用串吊法進行“三器”吊裝。幾組省煤器蛇形管排懸掛于下承重梁上，一次完成若干串“三器”安裝，吊裝的情況如圖2所示。幾組省煤器焊接懸掛完畢后，將液壓提升裝置提升一段高度，以便與下部一級再熱器懸吊管的焊接，使這幾組省煤器和一級再熱器連成一個整體，然后再將二級過熱器懸吊管與上部懸吊管焊接，以此類推，直到最下層的一級過熱器懸掛完畢后，將這幾組“三器”管屏整體向上提升，到達就位位置后，將懸掛于爐頂?shù)牡鯒U與支吊過渡梁連接。

液壓提升裝置下部承重梁及吊具與“三器”連接。由圖2可知，液壓提升裝置能將6～8組、質(zhì)量為400～500 t 的“三器”組合體一次性提升就位，然后再將液壓提升裝置沿爐右向左平移，進入下一個吊裝點，重復上述作業(yè)，直到將所有“三器”全部提升就位。

圖2 采用串吊法進行“三器”吊裝

1.3 調(diào)查分析之二

采用布置在爐頂?shù)?臺150 kN卷揚機及導向裝置、移動裝置、起吊扁擔等組成的卷揚提升系統(tǒng)進行吊裝。采用層吊法進行“三器”吊裝。先將所有的省煤器從右至左全部吊裝就位，然后再與下部一級再熱器懸吊管進行焊接，使所有省煤器與所有一級再熱器連成整體，然后依次向下一層推進，直到將最下層的一級過熱器全部吊裝就位。

由于卷揚機提升系統(tǒng)(約50萬元)較液壓提升裝置(約160萬元)投資少，且起升速度快，效率高，所需作業(yè)人員少，安裝拆除及維護方便，不需移位，僅需改變導向滑輪位置(導向滑輪設計成可移動式)，因此在工期緊、工作量大的情況下更能滿足塔式鍋爐安裝的要求，故選擇用該系統(tǒng)進行“三器”的吊裝。

2 吊裝方案設計

2.1 吊裝方案

在爐頂布置2臺卷揚機，鋼絲繩穿過爐頂至鍋爐零米位置，將“三器”蛇形管屏導運至鍋爐爐膛零米位置進行翻身。用布置在爐頂?shù)木頁P機鋼絲繩連接的起吊扁擔進行接鉤，然后垂直起吊至就位位置與上部懸吊管進行焊接，從而完成吊裝工作。

2.2 “三器”布置

#5機組塔式鍋爐為單爐膛結(jié)構(gòu)，包括省煤器在內(nèi)的所有蛇形管排設熱面以層疊式布置在爐膛內(nèi)，省煤器布置在爐膛最頂部。省煤器蛇形管排長度方向沿爐膛前后方向布置，共89組、178片管排沿爐左右方向列開布置，相鄰間列間距為120 mm。每組尺寸為21 480 mm×7 800 mm，質(zhì)量為17 t(再熱器、過熱器寬度與其相同)。

應嚴格按照安裝順序?qū)Σ煌芘胚M行吊裝，先吊裝鍋爐擴建側(cè)省煤器蛇形管排，吊裝設備為布置在爐頂?shù)?臺1 500 kN卷揚機。2臺卷揚機及鋼絲繩對稱鍋爐中心線布置，鋼絲繩分別從爐頂次梁空擋間穿過頂棚下至鍋爐零米位置，與事先在鍋爐零米位置布置好的省煤器管排進行接鉤，利用零米位置500 kN履帶式起重機進行抬吊，配合省煤器管排翻身(如圖3所示)。卷揚機將蛇形管排吊至就位位置后，與事先臨拋在支吊梁上的鋼絲繩接鉤，接鉤結(jié)束后，卷揚機拆鉤，單排省煤器管排吊裝結(jié)束。

圖3 省煤器抬吊翻身示意圖

一級再熱器共89組，178片，每片沿爐左右方向列開布置，相鄰間列間距為120 mm。二級再熱器布置在二級過熱器和三級過熱器之間，二級再熱器共44片。其長度方向沿爐膛前后方向布置，44片管排沿爐左右方向列開布置，相鄰間列間距為480 mm。單組二級再熱器蛇形管排由上下2組蛇形管排現(xiàn)場對口組合而成。一級再熱器每組質(zhì)量約6.5 t，二級再熱器每組質(zhì)量約10.0 t。一級過熱器與省煤器連為一體，共89排。二級過熱器布置在一級再熱器和二級再熱器之間，二級過熱器共89組178片。其長度方向沿爐膛前后方向布置，178片管排沿爐左右方向列開布置，相鄰間列間距為120 mm。三級過熱器布置在二級再熱器和一級過熱器之間，三級過熱器共22片，其長度方向沿爐膛前后方向布置，22片管排沿爐左右方向列開布置，相鄰間列間距為960 mm。一級過熱器每組質(zhì)量為5 t，二級過熱器每組質(zhì)量為10 t，三級過熱器每組質(zhì)量約15 t。再熱器、過熱器的吊裝方法與省煤器同。

爐頂卷揚機的布置如圖4所示，即卷揚機布置在鍋爐擴建端，鋼絲繩通過3個定滑輪轉(zhuǎn)向，將鋼絲繩從爐頂送至爐底。其中固定在工字鋼上的定滑輪可沿工字鋼進行滑動，以滿足吊裝不同部位“三器”管屏的需要。

圖4 爐頂卷揚機布置

“三器”管屏的就位。卷揚機將管屏吊至就位位置后，接下來的工作就是接鉤焊接工作，即用臨時拋在懸吊梁上的鋼絲繩連接的起吊扁擔進行接鉤，通過鏈條葫蘆進行調(diào)整焊接。

3 方案實施

“三器”受運輸尺寸的限制，分上下2片供貨，一般在爐后布置組合場，然后設置滑道從爐內(nèi)延伸到爐外，滑道上布置小車，利用爐后履帶式起重機將組合好的一組“三器”受熱面吊至小車上，利用零米位置的50 kN卷揚機將“三器”拖運至爐內(nèi)起吊位置。

用2臺150 kN卷揚機伸掛“三器”上部的兩端起吊位置(每個位置兩點起吊)，此時為虛掛，即卷揚機處于不受力狀態(tài)。同時利用爐內(nèi)500 kN履帶式起重機起吊小車架，帶動“三器”扳直翻身。在此過程中卷揚機同步起升，但保持不受力狀態(tài)。

當起升超過一定角度時(60°左右)，履帶式起重機停止起升，2臺卷揚機同步起升將“三器”受熱面吊至豎直并脫離小車架，一直起升到就位位置，然后與上部懸吊管進行焊接，待焊接完成后拆鉤，即完成起吊作業(yè)，進入下一組受熱面的吊裝。

4 方案的改進與優(yōu)化

在頂部軌道上的移動導向滑輪增加固定點，在軌道上開槽固定，這樣可保證只在頂棚的鰭片上開縱向小槽，保證起升鋼絲繩通過即可。原方法是在頂棚上開較大的方孔，需要割除頂棚管，最后還要進行焊接，恢復起來難度較大。通過對此方案的改進與優(yōu)化，最后只需要將鰭片上小槽進行密封焊接即可，工藝簡單且工作量小，在工程上取得了明顯效果。

對吊裝方法進行優(yōu)化，串吊法與層吊法相結(jié)合，在一定程度上減少了導向裝置和地面滑道的移動次數(shù)，提高了工作效率。

5 結(jié)束語

由于卷揚機提升系統(tǒng)較液壓提升裝置投資少且起升速度快，華潤彭城電廠工程項目從2008 年9 月10日第1片省煤器吊裝開始，歷時74 d完成了355片“三器”管屏的吊裝，比采用液壓提升裝置吊裝節(jié)約工期20 d，隨后由江蘇電建一公司承建的中電國際常熟2×1 000 MW機組和國信連云港2×1 000 MW機組塔式鍋爐采用的“三器”吊裝方案進一步優(yōu)化后，吊裝工期僅用了50 d，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]鐘軍軍，夏開全.鋼結(jié)構(gòu)設計手冊[M].北京:中國電力出版社，2009.

[2]張質(zhì)文.起重機設計手冊[M].北京:中國電力出版社，2009.

[3]卜一德.起重吊裝計算及安全技術[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.