干熄焦余熱鍋爐系統(tǒng)安裝工藝研究

王 寬

中國(guó)化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司 遼寧盤錦 124000

1 余熱鍋爐的主要組成及特性

余熱鍋爐主要組成有汽包、膜式水冷壁、過熱器、蒸發(fā)器、省煤器、減溫器和消音器、鍋爐鋼架、強(qiáng)制循環(huán)泵、連續(xù)排污膨脹器、定期排污膨脹器等。

干熄焦鍋爐采用膜式水冷壁及整體懸吊式結(jié)構(gòu)，此外，干熄焦鍋爐還采取了二次過熱器上部噴涂鎳合金、省煤器外表面鍍鎳- 磷、吊掛桿設(shè)保護(hù)管、膜式水冷壁加防磨板等防腐耐磨措施，有效解決了干熄焦鍋爐的防腐、磨損、膨脹、密封問題，提高了干熄焦鍋爐的熱效率，延長(zhǎng)了干熄焦鍋爐的使用壽命。干熄焦?fàn)t系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 干熄焦?fàn)t系統(tǒng)圖

2 余熱鍋爐施工工藝

2.1 鍋爐安裝程序及安裝工藝流程

鍋爐安裝流程示意圖如圖2 所示。

圖2 鍋爐安裝程序及安裝工藝流程

干熄焦工程鍋爐安裝時(shí)按照以往的施工順序先安裝下部省煤器然后才進(jìn)行吊頂管、過熱器、蒸發(fā)器的安裝。懸掛式鍋爐安裝好下都省煤器后大大影響了過熱器、蒸發(fā)器的安裝，增加了施工難度，影響了工程進(jìn)度。因此在懸掛式鍋爐的受熱面管子、水冷壁、聯(lián)箱等內(nèi)部構(gòu)件安裝時(shí)受其結(jié)構(gòu)形式的影響，現(xiàn)場(chǎng)安裝采用卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行分體從上往下安裝，即按水冷壁、吊頂管、過熱器、蒸發(fā)器、下部省煤器的順序進(jìn)行。懸掛式鍋爐安裝時(shí)須特別注意各部位的密封，為后步的整體氣密性試驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2.2 基礎(chǔ)檢查及驗(yàn)收

在設(shè)備安裝之前，依據(jù)基礎(chǔ)中心線和永久基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)土建專業(yè)移交的基礎(chǔ)竣工資料和實(shí)測(cè)的技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次詳細(xì)的實(shí)測(cè)檢查，使之達(dá)到設(shè)計(jì)安裝要求。同時(shí)返測(cè)鍋爐安裝中心。

2.3 墊鐵的布置

墊鐵的安裝采用座漿墩法為主，一般采用一組矩型斜墊鐵和一塊平墊鐵組合，以便于設(shè)備安裝時(shí)的標(biāo)高調(diào)整和找平。墊鐵的布置為每根鋼柱下設(shè)4 組墊。

2.4 鍋爐鋼架安裝

鍋爐鋼架安裝采用50t 汽車吊進(jìn)行單體吊裝，其安裝質(zhì)量將直接影響其他部件的安裝質(zhì)量，故安裝調(diào)校必須仔細(xì)進(jìn)行。同時(shí)在調(diào)校過程中還應(yīng)注意的是橫梁與柱在點(diǎn)焊固定后，在同一平面內(nèi)進(jìn)行對(duì)稱施焊，以控制焊接變形。鍋爐框架校正要領(lǐng)如圖3 所示。

圖3 鍋爐框架校正要領(lǐng)

鍋爐鋼架安裝允許誤差如表1 所示。

表1 鍋爐鋼架安裝允許誤差 mm

2.5 受熱面管道、設(shè)備的安裝

受熱面管道、設(shè)備安裝流程如圖4 所示。過熱器、蒸發(fā)器及省煤器安裝允許偏差如表2 所示。

圖4 受熱面管道、設(shè)備安裝流程

表2 過熱器、蒸發(fā)器及省煤器安裝允許偏差 mm

2.6 汽包、聯(lián)箱安裝

汽包的安裝采用150t 桅桿式履帶吊進(jìn)行，汽包、聯(lián)箱的安裝基準(zhǔn)中心和基準(zhǔn)標(biāo)高，是鍋爐框架安裝結(jié)束后投入在框架上的基準(zhǔn)中心和1m 標(biāo)高點(diǎn)。汽包、聯(lián)箱的支座或吊環(huán)，在安裝前應(yīng)檢查接觸部位。在90°接觸范圍內(nèi)，圓弧應(yīng)吻合，接觸應(yīng)良好，個(gè)別間隙≤2mm。

汽包、聯(lián)箱的支座應(yīng)符合下列要求：支座與橫梁接觸應(yīng)平整嚴(yán)密；支座的預(yù)留膨脹間隙應(yīng)足夠，方向應(yīng)正確。

吊掛裝置應(yīng)符合下列要求：吊掛裝置的吊耳、吊桿、吊板和銷軸等的連接應(yīng)牢固，焊接工藝應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；球形面墊鐵間應(yīng)涂粉狀潤(rùn)滑劑，以防粘合；吊桿緊固時(shí)應(yīng)注意負(fù)荷分自己均勻，水壓前應(yīng)進(jìn)行吊桿受力復(fù)查。

2.7 鍋爐本體管道安裝、焊接

2.7.1 配管對(duì)口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

配管對(duì)口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如表3 所示。

表3 配管對(duì)口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

受熱面管子應(yīng)盡量采用機(jī)械切割，用坡口倒口機(jī)、角向磨光機(jī)和內(nèi)圓磨光機(jī)進(jìn)行坡口加工、清掃。管徑DN≤60mm 管子對(duì)口，應(yīng)盡量采用管子對(duì)口鉗（專用工具）。D＞60mm 管子對(duì)口應(yīng)采用能靈活拆裝的對(duì)口卡具嚴(yán)禁在管子上焊接“拉碼”強(qiáng)行對(duì)口。

2.7.2 焊接工藝

（1）管子焊接允許的最低環(huán)境溫度：低碳鋼（如20鋼、20g)≥- 20℃；低合金鋼（如l2CrMo、15CrMo)≥- 10℃；中、高合金鋼≥0℃。

（2）焊前預(yù)熱：一般中壓、次高壓鍋爐上的合金鋼管子都是低合金鋼管（如12CrMo、l5CrMo），這類管子的焊前預(yù)熱溫度：壁厚＞6mm，環(huán)境溫度≥0℃時(shí)，焊前預(yù)熱溫度為150～200℃。環(huán)境溫溫度＜0℃時(shí)，焊前預(yù)熱溫度200～220℃；壁厚≤6mm，環(huán)境溫度＜0℃時(shí)，焊前預(yù)熱溫度100～150℃；壁厚＞15mm 的碳素鋼管子、當(dāng)環(huán)境溫度＜0℃時(shí)，焊前亦應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度100～150℃；焊前預(yù)熱寬度從焊縫中心算起，每側(cè)不得少于管壁寬度的3 倍。

（3）焊后熱處理：焊后熱處理是為了降低焊接接頭的殘余應(yīng)力，避免焊縫內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生微細(xì)裂紋，改善焊縫金屬的組織與性能，應(yīng)嚴(yán)格按照熱處理規(guī)范及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。下列焊接接頭焊后應(yīng)進(jìn)行熱處理：壁厚＞30mm 的低碳鋼管子與管件；壁厚＞32mm 的低碳鋼容器；壁厚＞28mm 的普低合金鋼容器；耐熱鋼（如12CrMo、15CrMo）管子與管件。其他要求：壁厚≤10mm，管徑≤108mm 的15CrMo、12CrMo 和 壁 厚≤6mm, 管 徑≤63mm 的12CrlMoV 管子，當(dāng)采用焊前預(yù)熱后進(jìn)行低氯型焊條或氬弧焊，焊后適當(dāng)緩冷，及焊接接頭可免做熱處理。

（4）焊后緩冷的方法：焊接完畢后立即采用火焰加熱，加熱溫度比焊前預(yù)熱溫度提高50℃，加熱寬度與焊前預(yù)熱相同，停止加熱后立即用石棉包裹3- 4 層，讓其自然冷卻（適當(dāng)緩冷）。焊后熱處理的溫度與恒度時(shí)間根據(jù)材質(zhì)和壁厚按規(guī)范要求執(zhí)行。焊接接頭熱處現(xiàn)后，應(yīng)做好記錄和標(biāo)記，并打上熱處理工代號(hào)鋼印。

2.7.3 主要焊接工藝及技術(shù)保證措施

（1）鍋爐管子焊接的焊工必須是經(jīng)勞動(dòng)局及其指定單位焊接培訓(xùn)、考試合格的鍋爐焊工，且合格證上的合格項(xiàng)目必須與所焊內(nèi)容相符。

（2）焊接規(guī)范必須與焊接指導(dǎo)書及焊接工藝評(píng)定上所列《焊按規(guī)范》相同。

（3）配管對(duì)口質(zhì)量不合格的焊縫不得施焊。

（4）雨天或風(fēng)速大于2m/ s 而未采取防風(fēng)、防雨措施時(shí)，不得施焊。

（5）壁厚小于4mm 的管子宜采用全氬弧焊焊接，壁厚大于4mm 的管子，應(yīng)采用氬弧焊打底，電焊蓋面。為了確保焊接質(zhì)量，鍋爐受熱面管道采用全氬弧焊焊接。

（6）多層焊焊縫的接頭（起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)）應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開的最小距離不得小于10mm。應(yīng)特別注意收弧和接頭質(zhì)量（充分熔合、熔池飽滿）。

（7）薄壁管子（壁厚約3mm 的管子）不得采用一次焊接成形工藝，必須二次成形，兩層焊肉的接頭必須錯(cuò)開8～10mm，以確保焊縫內(nèi)、外成形和接頭質(zhì)量。

（8）嚴(yán)禁在被焊件上引燃電弧，試驗(yàn)電流或焊接臨時(shí)支撐物等。

（9）施焊過程中應(yīng)始終保持各焊層的溫度（層間溫度）不低于“預(yù)熱溫度”，每道焊縫應(yīng)盡量一次連續(xù)焊完。大直徑厚壁管子可采用二人對(duì)稱施焊，以確保層間溫度并減少變形。焊接聯(lián)絡(luò)管的鍋爐焊工，上崗前必須經(jīng)過模擬障礙培訓(xùn)、考試。

（10）焊接接頭的檢查方法、范圍及數(shù)量按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求執(zhí)行。

2.8 鍋爐總體水壓試驗(yàn)

2.8.1 水壓試驗(yàn)前須具備的條件

鍋爐所有汽水壓力系統(tǒng)及附件安裝完畢，并經(jīng)監(jiān)理、鍋檢所驗(yàn)收合格；鍋爐試壓用水己進(jìn)入除鹽水箱，壓縮空氣及試壓管道安裝吹掃、試壓完并經(jīng)檢驗(yàn)合格：鍋爐本體檢查準(zhǔn)備工作已完成：全面檢查爐內(nèi)各部件，確認(rèn)受壓部件內(nèi)無雜物，管子無堵塞；裝設(shè)校驗(yàn)合格的壓力表不少于2 只，精度不少于1.6 級(jí)；裝設(shè)排水管道和放空閥，有充足的檢查用照明；圖紙規(guī)定的安裝膨脹指示器點(diǎn)，膨脹指示器是否全部裝好，是否調(diào)整到0 點(diǎn)；安全閥不參加水壓試驗(yàn)，須采用措施隔離。

2.8.2 水壓試驗(yàn)技術(shù)要求

水壓試驗(yàn)的室溫應(yīng)高于5℃。試驗(yàn)用水應(yīng)保持高于周圍露點(diǎn)溫度以防鍋爐表面結(jié)露，但也不宜溫度過高以防止氣化和過大的溫差壓力，一般為20～70℃，對(duì)合金鋼材料溫度不低于15℃； 整體水壓試驗(yàn)壓力為汽包最高工作壓力的1.25 倍。試驗(yàn)后應(yīng)將水全部排除，應(yīng)采取措施保證鍋爐本體及過熱器和其它部件內(nèi)不留有積水。

2.8.3 水壓試驗(yàn)操作步驟

水壓試驗(yàn)流程如圖5 所示。

圖5 水壓試驗(yàn)系統(tǒng)流程

（1）水壓試驗(yàn)暫設(shè)：水壓試驗(yàn)時(shí)汽包須保證其外殼溫度，沿汽包周圍，搭設(shè)防風(fēng)圍墻。安全閥用堵板堵上。

（2）氣密試驗(yàn)及吹掃：氣密試驗(yàn)進(jìn)氣方式，擬使用標(biāo)高28.6m 處壓縮空吹掃管道。接軟管至汽包氮?dú)膺M(jìn)口管上，加壓到0.3MPa，檢查氣密性，氣密試驗(yàn)過程中同時(shí)進(jìn)行吹掃，即氣密試驗(yàn)放氣處理泄漏時(shí)就進(jìn)行吹掃工作。

（3）沖洗：先將除鹽水罐注水，再用除氧泵房?jī)?nèi)的除氧給水泵向系統(tǒng)供水，系統(tǒng)上各個(gè)排污口均須逐個(gè)沖洗，確保系統(tǒng)的清潔。

（4）排氣：當(dāng)鍋爐水位計(jì)指示滿水，同時(shí)鍋爐最高點(diǎn)的空氣閥向外冒水并無冒汽泡時(shí)，再等3～5min 關(guān)閉排氣閥，暫停進(jìn)水，然后對(duì)鍋爐進(jìn)行一次全面檢查，看有無泄漏和反常現(xiàn)象，并將各部分膨脹指示器數(shù)值記錄下來。

（5）升壓：升壓速度為每分鐘0.2～0.3MPa；升壓至試驗(yàn)壓力的10%時(shí)，暫停升壓，進(jìn)行一次初步檢查，如未發(fā)現(xiàn)泄漏和缺陷方可繼續(xù)升壓。升壓至工作壓力的過程，應(yīng)特別注意壓力的上升速度，必須均勻緩慢。升到工作壓力時(shí)，立即停止升壓，進(jìn)行全面檢查，觀查5min 內(nèi)壓力下降情況，并作好記錄。工作壓力5min 內(nèi)水壓未降及沒有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，才可繼續(xù)緩慢均勻地升壓進(jìn)行超壓試驗(yàn)，否則應(yīng)放水、降壓，消除缺陷后，再重新進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

（6）超壓試驗(yàn)：將所有水位計(jì)與鍋筒相連的閥門關(guān)閉，水位計(jì)不進(jìn)行超壓試驗(yàn)；

（7）受壓件設(shè)定監(jiān)察點(diǎn)，以便觀察水壓前后有無殘余變形；

（8）從工作壓力升到試驗(yàn)壓力，上升速度每分鐘不超過0.1MPa，上升到試驗(yàn)壓力8.6MPa 后保壓20min，觀察壓力下降情況，并對(duì)壓力下降的速度與數(shù)值作具體分析；

（9）20min 后緩慢降至工作壓力進(jìn)行全面檢查，并做好標(biāo)記及記錄，檢查期間保持工作壓力不下降；

（10）檢查完畢，慢慢降壓每分鐘只許下降0.3～0.5MPa；

（11）壓力降至0.3～0.5MPa 時(shí)利用剩余壓力打開疏水閥，排污閥進(jìn)行沖洗；

（12）用壓縮空氣將鍋爐本體內(nèi)積水全部吹出；

（13）全閥復(fù)原。

2.9 鍋爐化學(xué)清洗

鍋爐用板材和管材在軋制、加工過程中形成了高溫氧化鱗皮及油污，鍋爐本體在制造、組裝、運(yùn)輸、存放過程中又形成焊渣、氧化垢和灰塵等污染物。如果新建鍋爐不經(jīng)清洗和鈍化預(yù)膜而直接投入使用，將導(dǎo)致鍋爐管內(nèi)腐蝕、降低鍋爐壽命、惡化蒸汽品質(zhì)，嚴(yán)重的甚至堵塞爐管、引起爆管，業(yè)主為了保證鍋爐一次試車成功，提高鍋爐水汽品質(zhì)和使用壽命，考慮對(duì)該CDQ 鍋爐進(jìn)行化學(xué)清洗和飩化預(yù)膜，以徹底清除鍋爐內(nèi)部的污染物和積垢，形成良好的保護(hù)膜。

CDQ 鍋爐的水汽循環(huán)流程為強(qiáng)制循環(huán)＋自然循環(huán)型，其流程如圖6 所示。

鍋爐清洗范圍：鍋爐主供水控制后閥至鍋爐汽包部分，所有走水或水汽混合介質(zhì)的鍋爐部件，包括部分鍋爐供水管道、省煤器、水冷壁及聯(lián)箱、光管蒸發(fā)器和翅片管蒸發(fā)器、汽包及其他工藝管道。鍋爐給水泵、強(qiáng)制循環(huán)泵、一、二次過熱器等部件不在清洗之列。

鍋爐清洗標(biāo)準(zhǔn)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求執(zhí)行。

3 結(jié)語

干熄焦余熱鍋爐安裝工藝是針對(duì)干熄焦系統(tǒng)余熱鍋爐安裝施工的專項(xiàng)施工工藝，運(yùn)用本施工工藝指導(dǎo)施工，施工組織合理，施工工序和施工方案優(yōu)化，提高了工作效率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。施工實(shí)踐證明干熄焦余熱鍋爐施工工藝，無論從施工質(zhì)量還是施工進(jìn)度方面都能滿足干熄焦施工保質(zhì)保量的完成，而且安全生產(chǎn)事故為0，得到了業(yè)主以及監(jiān)理的認(rèn)可。