蔗渣鍋爐安裝關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分析

解彥鵬，曾昭榮，安然

（中國(guó)機(jī)械工業(yè)第二建設(shè)工程有限公司，湖北 武漢 430000）

170t/h蔗渣鍋爐安裝中，柱腳是采用墊鐵和包筋焊的形式，突出基礎(chǔ)墊鐵設(shè)置的要點(diǎn)。170t/h蔗渣鍋爐為散裝鍋爐，拼裝、焊接占比較大，大體積拼裝和厚壁高壓合金管道焊接是重點(diǎn)。同時(shí)水壓試驗(yàn)是焊接的檢驗(yàn)，是運(yùn)行的保證。

1 安裝技術(shù)的應(yīng)用

該項(xiàng)目位于埃塞俄比亞共和國(guó)提格雷州瓦爾凱特地區(qū)，內(nèi)容為新建一座日處理2.4萬(wàn)t甘蔗的糖廠，共4臺(tái)HX170/6.7-Ⅳ1型蔗渣鍋爐為自然循環(huán)鍋爐。鍋爐高42m，共有14根鋼柱組成的框架結(jié)構(gòu)。單臺(tái)鍋爐總重量在1200t，散裝鍋爐構(gòu)件數(shù)量龐大，吊裝頻次高，焊接部位多，焊接量大。因此鍋爐安裝中，需要控制的節(jié)點(diǎn)也比較多。下文主要論述從鍋爐基礎(chǔ)到受熱面，再到管道焊接和整體水壓施工要點(diǎn)。

2 施工

2.1 基礎(chǔ)處理與墊鐵布置

（1）首先墊鐵表面應(yīng)平整。每組墊鐵不應(yīng)超過(guò)3塊，其寬度宜為80～200mm，長(zhǎng)度較柱腳底板兩邊各長(zhǎng)出10mm左右，厚的應(yīng)放置在下層，因此選用120×200mm尺寸的墊鐵。

（2）墊鐵應(yīng)布置在立柱底板的立筋板下方，每個(gè)立柱下墊鐵的承壓總面積可根據(jù)立柱的設(shè)計(jì)荷重計(jì)算，墊鐵單位面積的承壓力不應(yīng)大于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的60%。墊鐵與基礎(chǔ)接觸面應(yīng)平整，達(dá)到70%以上。

①墊鐵組數(shù)計(jì)算以K3B2鋼柱為例：已知：鋼柱P恒=4200kN，P活=450kN。

基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度為C30，P=30N/mm2。墊鐵尺寸長(zhǎng)200mm，寬120mm。

K3B2鋼柱計(jì)算：P總=P恒+P活=4200kN+450kN=4650kN。

墊鐵面積S=120mm×200mm=24000mm2。

因此120mm×200mm墊鐵，K3B2柱底最少布置11組。

②其余鋼柱柱腳墊鐵組數(shù)與K3B2鋼柱計(jì)算方法一樣。墊鐵組數(shù)布置圖，如圖1所示。

圖1 墊鐵組數(shù)布置圖

2.2 頂棚過(guò)熱器安裝

（1）鍋爐的精度是后續(xù)設(shè)備安裝的基準(zhǔn)，是承重的骨架。結(jié)構(gòu)的安裝精度直接影響受熱面、鍋筒等設(shè)備的安裝。散裝鍋爐安裝大部分需要在地面預(yù)制，減少高空安裝的風(fēng)險(xiǎn)，提高施工進(jìn)度。但地面拼裝增加吊裝難度，對(duì)吊裝方案，吊裝技術(shù)提出了很高的要求。以頂棚過(guò)熱器為例：頂棚過(guò)熱器長(zhǎng)約15m、寬約9m，是由外徑42mm管子組成的管屏，地面整體拼裝體積大、強(qiáng)度低、塑性好、易變性。頂棚過(guò)熱器重10t，安裝在33m K1K4-B1B2頂部位置，安裝完成是由26組吊桿固定。地面整體吊裝難點(diǎn)在于防止變形加固、傾斜吊裝、平移就位。

（2）首先在K1K3-B1B2爐膛內(nèi)搭設(shè)拼裝平臺(tái)，將集箱、膜式管屏、剛性梁進(jìn)行組裝。組裝需嚴(yán)格控制外形尺寸及對(duì)角線尺寸，組裝完成后對(duì)管道進(jìn)行100%通球，對(duì)焊縫進(jìn)行100%探傷檢測(cè)。

（3）加固首先將管道中間的鰭片進(jìn)行密封焊接，在將5組剛性梁進(jìn)行連接，形成井字形。

（4）吊點(diǎn)選擇原則是保證吊裝平衡，位置以剛性梁吊點(diǎn)敷設(shè)，共設(shè)置18個(gè)吊點(diǎn)。上半部設(shè)置9個(gè)吊點(diǎn)固定在一根平衡梁上，下半部設(shè)置9個(gè)吊點(diǎn)固定在一根平衡梁上。每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)一個(gè)2t手拉葫蘆，用于調(diào)整角度和受力點(diǎn)。

（5）確定吊裝角度cos?=K1K3長(zhǎng)度/頂棚過(guò)熱器長(zhǎng)度=14.4m/15m。

（6）在每個(gè)平衡梁上設(shè)置兩個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)鋼絲繩選擇，每個(gè)吊點(diǎn)按照承受整個(gè)頂棚重量10t計(jì)算。8t卷?yè)P(yáng)機(jī)2臺(tái)，分別吊前后平衡梁。

（7）吊點(diǎn)受力計(jì)算：

吊點(diǎn)G1=總重G÷2=10000kg÷2=5000kg。

吊點(diǎn)拉力F1=吊點(diǎn)G1×g=5000kg×10N/kg=50000N=50kN。

選用6×37+FC 直徑Φ28mm鋼絲繩計(jì)算：

吊裝安全系數(shù)K取8，計(jì)K=8。

鋼絲繩破斷拉力F2=472kN。

因此直徑Φ28mm鋼絲繩滿足吊裝要求。

（8）角度調(diào)整。開啟卷?yè)P(yáng)機(jī)，把平衡梁吊起，檢查頂棚過(guò)熱器臨時(shí)約束擋塊是否清除完畢，確認(rèn)無(wú)誤后，利用手拉葫蘆將頂棚調(diào)整到合適的角度。角度調(diào)整完成后，靜置20min。檢查結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無(wú)異常，頂棚過(guò)熱器無(wú)下降。然后再反復(fù)進(jìn)行幾次起升和降落的動(dòng)作，檢驗(yàn)卷?yè)P(yáng)機(jī)的制動(dòng)性能。確定一切正常緩慢起升到33m。到達(dá)預(yù)定高度后進(jìn)行平移，平移利用頂部吊掛的26個(gè)點(diǎn)位，分多次向爐后平移。平移到安裝位置進(jìn)行固定，與正式的26個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行連接。

2.3 主蒸汽焊接

（1）散裝鍋爐安裝焊接量非常大，焊接要求高，難度大的應(yīng)該屬主蒸汽管道的焊接。主蒸汽管道是傳輸515℃、6.6MPa過(guò)熱蒸汽，通過(guò)主蒸汽管道把蒸汽從鍋爐送到汽機(jī)間為汽輪機(jī)提供動(dòng)力。其中主蒸汽管道Φ530×40，材質(zhì)12Cr1MoVG的合金鋼管約350m，Φ530×40以下管道近千米。主蒸汽管道進(jìn)場(chǎng)后，首先對(duì)到貨的管道規(guī)格、材質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)。用卷尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量管道長(zhǎng)度、直徑、壁厚，用直讀光譜儀分析管道材質(zhì)。這里我們還要關(guān)注下管道的同心度，在采用機(jī)械開坡口時(shí)，管道的同心度對(duì)坡口機(jī)的對(duì)刀、進(jìn)刀都會(huì)有影響。

（2）備料：根據(jù)測(cè)量的尺寸切斷，開坡口。根據(jù)《DLT 869-2012火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，壁厚小于等于20mm管道采用V形坡口，壁厚大于20mm的管道采用U形坡口。合金管道坡口嚴(yán)禁用火焰切割，因此選用液壓管道坡口機(jī)開坡口。開坡口要點(diǎn)是控制進(jìn)刀量，達(dá)到坡口最后的鈍邊符合規(guī)范要求。

（3）焊后熱處理。我們選擇在720℃恒溫?zé)崽幚砉に?。焊接熱處理升溫速度、降溫速度?250/δ（單位℃/h，其中，δ為焊件厚度，單位mm）且不大于300℃/h；300℃以下不控制升溫速度和降溫速度。恒溫時(shí)間根據(jù)焊件厚度調(diào)整，如圖2。

圖2 恒溫時(shí)間與焊件厚度對(duì)比圖

2.4 鍋爐水壓

鍋爐水壓是檢驗(yàn)焊接質(zhì)量，是檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性重要手段。也是保證后續(xù)調(diào)試運(yùn)行的安全。鍋爐水壓前應(yīng)做氣密性檢驗(yàn)，能提高缺陷檢出率，提高水壓效率。

（1）氣密性試驗(yàn)。

①水壓試驗(yàn)前，先做氣密性試驗(yàn)。利用移動(dòng)空壓機(jī)接臨時(shí)管路將壓縮空氣打入系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于0.3MPa。系統(tǒng)管路內(nèi)，氣壓達(dá)到0.49MPa 左右，開始全面檢查受熱面及承壓部件，進(jìn)行查漏、處理，至檢查不到漏點(diǎn)、聽不到漏氣聲響、壓力不降，為氣密性試驗(yàn)合格。氣密性試驗(yàn)應(yīng)選擇在夜晚進(jìn)行，這樣便于聽到漏氣聲音。

②試驗(yàn)合格后，關(guān)閉壓縮空氣管上的閥門，拆除臨時(shí)壓縮空氣管路；打開爐頂放空閥，進(jìn)行泄壓。

（2）上水過(guò)程。鍋爐水壓需要100m3的水，使用現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)水箱進(jìn)行盛水，用揚(yáng)程70m、流量23.4m3/h清水泵從省煤器入口上水，依次進(jìn)入鍋筒、水冷壁系統(tǒng)、對(duì)流管束、水冷蒸發(fā)屏、低溫過(guò)熱器、中溫過(guò)熱器、高溫過(guò)熱器及連接管道。在上水的過(guò)程中，應(yīng)檢查頂部排空閥排氣情況，鍋筒、聯(lián)箱的孔門及各部的閥門、法蘭、堵頭等處是否有漏水現(xiàn)象。上水至水位正常處，停止上水，觀察汽包水位應(yīng)不變化，若水位有明顯變化應(yīng)查明原因，予與消除。上水前后檢查鍋爐鋼架、本體支吊架受力情況，并進(jìn)行大板梁擾度和鋼架沉降觀測(cè)的測(cè)量。檢查水壓系統(tǒng)有無(wú)泄漏的異常情況，并做好記錄。上水前后，應(yīng)分別檢查和記錄各部位膨脹指示器數(shù)值。

（3）水壓過(guò)程。

①經(jīng)檢查各方面合格后，先打開升壓泵出口閥，再啟動(dòng)升壓泵，升壓速度控制在0.1～0.3MPa/min范圍內(nèi)。

②當(dāng)壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，停泵、關(guān)閉升壓泵出口閥門，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初步檢查，若無(wú)泄漏和異?，F(xiàn)象，則繼續(xù)升壓；若有明顯漏點(diǎn)，則處理好后再繼續(xù)升壓（降壓至零再處理）。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到工作壓力7.7MPa，停泵關(guān)閉升壓泵出口閥,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷及泄漏情況作好明顯標(biāo)記和詳細(xì)的記錄，并及時(shí)向總指揮匯報(bào)；若無(wú)泄漏和異常現(xiàn)象，則繼續(xù)升壓（超壓階段升降壓速度應(yīng)小于0.1MPa/min），當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到試驗(yàn)壓力9.6MPa，停升壓泵和關(guān)閉升壓泵出口閥門，記錄時(shí)間和壓力,系統(tǒng)在試驗(yàn)壓力下保持20min，觀察壓力降情況，并作好記錄（在此期間禁止任何人員進(jìn)行檢查）。

③在試驗(yàn)壓力下保持20min后，按照水壓曲線將系統(tǒng)壓力降至工作壓力7.7MPa(降壓速度為0.3MPa/min)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次驗(yàn)收性全面檢查（檢查期間人員必須一對(duì)一監(jiān)護(hù)），若檢查過(guò)程中系統(tǒng)無(wú)破裂、變形現(xiàn)象，受壓元件金屬和焊縫沒(méi)有任何水珠和水霧的泄漏痕跡，承壓部件無(wú)殘余變形，則認(rèn)為水壓試驗(yàn)合格。若檢查期間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則做好明顯標(biāo)記和詳細(xì)記錄，并及時(shí)上報(bào)總指揮以便作出處理方案。

④水壓試驗(yàn)合格后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行泄壓至0.5MPa時(shí)，在保持0.3～0.5MPa氮?dú)鈮毫Φ臈l件下，微開放水門，向鍋爐設(shè)備內(nèi)充入純度大于99.5%的氮?dú)?，利用氮?dú)鈮毫ε疟M鍋爐水。維持氮?dú)鈮毫υ?.02～0.05MPa，密閉。氮?dú)獾淖饔檬菧p少管道內(nèi)部與氧氣的接觸，減少管道內(nèi)壁腐蝕。

3 鍋爐節(jié)點(diǎn)的意義

鍋爐施工中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都關(guān)乎質(zhì)量，關(guān)乎安全。本文以基礎(chǔ)墊鐵、大體積吊裝、主蒸汽管道焊接、水壓試驗(yàn)、介紹了它們?cè)诎惭b中的作用。給鍋爐安裝以參考，也希望能給其他行業(yè)以借鑒。