中小型生活垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐設(shè)備安裝技術(shù)探討

魏昌文

（中國輕工業(yè)廣州工程有限公司，廣東 廣州 510300）

引言

目前我國人口已超過14億，按平均每人每天產(chǎn)生生活垃圾0.3 Kg計算，我國每年產(chǎn)生生活垃圾超過4億噸，而且隨著我國城市化和人民生活水平的不斷提高，城鎮(zhèn)生活垃圾仍有一定的增長空間。巨大的垃圾量如果不能及時處理，將對城市環(huán)境將產(chǎn)生惡劣影響，如果處理不當(dāng)，也會對城市的環(huán)境產(chǎn)生污染，進而對居民的健康產(chǎn)生不利的影響[1]。如何更加高效、經(jīng)濟地安裝500 t/d以下的鍋爐設(shè)備，成為鍋爐設(shè)備安裝技術(shù)可研究的一項內(nèi)容。

1 某垃圾焚燒發(fā)電廠500 t/d鍋爐結(jié)構(gòu)簡介

1.1 本案例選型鍋爐的基本結(jié)構(gòu)

本項目鍋爐由焚燒爐和余熱鍋爐兩部分組成，支撐體系為鋼結(jié)構(gòu)，為“廠”字型。其中鍋爐深度（鋼架Z1與Z7柱間之間距離）為31.57 m，鍋爐寬度（鋼柱中心距離）為11.90 m，汽包中心線標(biāo)高位于35.57 m處，整個鍋爐基本在一個32 m×12 m×38 m的空間內(nèi)。

本案例焚燒爐采用機械爐排，余熱鍋爐為單汽包中壓鍋爐，臥式布置。設(shè)備總示意圖，見圖1。

圖1 鍋爐總圖示意圖

1.2 汽包

本鍋爐汽包內(nèi)徑Φ1500 mm，直筒段長10.0 m，汽包材料為Q345R，重量約為27 t，汽包用吊掛裝置吊在大板梁上，吊掛裝置分別位于靠近汽包左右封頭位置，為應(yīng)對汽包熱脹冷縮應(yīng)力，汽包與吊裝裝置并非鎖死。

1.3 水冷壁結(jié)構(gòu)

鍋爐水冷壁由Φ60×5的管子組成，第二通道、第三通道均由Φ60×5的管子組成，后部水平煙道兩側(cè)水冷壁由Φ60×5的管子組成，均為用扁鋼和管子焊成的膜式壁，在爐室中布置有兩個垂直水冷屏，由Φ38×5的膜式壁組成，管子材料為20 G。

在水平煙道過熱器前布置有一組蒸發(fā)受熱面，每組蒸發(fā)受熱面8排，每排由24根Φ60×5的管子焊接在上下集箱上，管子的材料為20 G，過熱器后布置有一組蒸發(fā)受熱面，每組蒸發(fā)受熱面16排，每排由42根Φ60×5的管子焊接在上下集箱上，管子的材料為20 G，蒸發(fā)受熱面管平均高度5.95 m，管子均按照順列布置。

1.4 過熱器和省煤器的結(jié)構(gòu)

過熱器由高溫、中溫、低溫三級過熱器蛇形管組成，布置在水平煙道內(nèi)。飽和蒸汽由連接管引入低溫過熱器進口集箱再進入低溫過熱器，后進入中溫過熱器進口集箱后進入中溫過熱器，后進入高溫過熱器進口集箱后進入高溫過熱器。省煤器布置在水平鋼制煙道內(nèi)，共2組，由Φ38×4的無縫鋼管組成，材料為20 G，橫向節(jié)距為90 mm，縱向節(jié)距為80 mm，管子為順列、逆流布置。

1.5 構(gòu)架、剛性梁、外護板及平臺扶梯結(jié)構(gòu)

本鍋爐支撐體系按雙排柱設(shè)計，柱間為增加整個支撐的抗震性能設(shè)有多層橫梁相連，鋼柱最上面設(shè)有大板梁。整個受熱面和汽包的荷載均通過吊桿吊掛裝置懸吊在大板梁橫梁上，然后通過鋼柱傳遞到鋼架地基基礎(chǔ)上。鍋爐大板梁是由H型鋼組成。爐墻外護板采用金屬波紋彩鋼外護板。整個鋼架在操作、檢修、測試門孔處均設(shè)有平臺，平臺為柵格板并支承在鋼架上。

1.6 鍋爐結(jié)構(gòu)特點綜述

經(jīng)設(shè)計計算本鍋爐主要大件設(shè)備單件預(yù)估重量：鋼構(gòu)23.6 t（最大組合件）、汽包27 t、爐排21 t、垃圾料斗20 t、垃圾溜槽18 t、出渣機21 t。本鍋爐安裝總噸位約為1 400 t。從上述設(shè)備介紹分析，較之于大型電站鍋爐，小型電站鍋爐結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出體積較小、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)排列緊湊、部件數(shù)量多排列緊密、吊裝單件重量不大的特點。這種結(jié)構(gòu)對于安裝工藝要求高而復(fù)雜、在狹小的施工作業(yè)面要求安裝質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多，同時鍋爐安裝工期短，一般從鍋爐鋼架安裝到達(dá)到調(diào)試條件工期不超過4個月，短期安裝工程量大，大部分部件需要在施工現(xiàn)場進行組合、安裝。

“麻雀雖小五臟俱全”，如果按照大型電站鍋爐安裝方案來組織施工，可能造成機械浪費、人員窩工、工期增加等情況，為此，我們需要分析中小型垃圾發(fā)電廠鍋爐設(shè)備安裝工藝技術(shù)特點并應(yīng)用于工程實踐。

2 鍋爐設(shè)備安裝階段的技術(shù)探討

由于垃圾焚燒發(fā)電廠設(shè)計通常把焚燒爐和余熱爐布置在垃圾坑和渣坑兩個建筑物之間，整個安裝施工空間狹小，本鍋爐最重件汽包重達(dá)27 t，高度在35.57 m，施工機械選擇比較尷尬，選擇履帶吊臺班費高不經(jīng)濟，選擇汽車吊又要考慮多臺站位配合。在分析安裝方案后，從經(jīng)濟優(yōu)化角度考慮，大件吊裝施工機械采用100 t和260 t汽車吊車各一臺，組合工裝場地采用包月長租25 t吊車一臺，水平運輸及裝卸車一臺。這樣施工機械可以得到有效利用，經(jīng)濟合理，臺班費總體達(dá)到最優(yōu)。

吊裝通道及吊裝場地布置：鍋爐主線吊裝通道設(shè)置在鍋爐Z2-Z4柱之間，余熱鍋爐及焚燒爐爐排、進料斗、水冷壁、汽包等大件的吊裝，采用100 t和260 t汽車吊從鍋爐基礎(chǔ)左側(cè)面進行吊裝。

在安裝鋼架時要在地面焊接組合件，鍋爐鋼架利用25 t、100 t和260 t吊車吊裝，其次對蒸發(fā)器、過熱器、省煤器要采用逐件吊裝，利用25 t吊車配合一定數(shù)量的手拉葫蘆進行安裝。余熱鍋爐主要施工順序為：鍋爐部件開箱檢查清點→基礎(chǔ)檢查劃線→鋼架調(diào)校組對焊接→鋼架及平臺扶梯（部分）安裝→受熱面安裝→本體管路及附屬管路安裝→本體水壓試驗→護板安裝、爐墻砌筑保溫→烘爐、煮爐→試運行[2]。

對于這種小而緊湊的鍋爐結(jié)構(gòu)，如何合理組織安排，盡量縮短關(guān)鍵項目工期成為安裝重點考慮的因素。施工人員安排上宜按照5～7人為一個施工小組，鉗工、焊工、雜工給予合理搭配，組合場加工組合與現(xiàn)場吊裝有序結(jié)合，工人可安排兩班倒，白天安排早班6：00上班，下午班4：00～10：00，晚上10：00之后安排拍片檢測，這樣可以很大程度地縮短焚燒爐、余熱鍋爐系統(tǒng)設(shè)備安裝工期，使3～4個月總工期得到保證。另外，要特別注意做到設(shè)備供貨、材料及時到位，鍋爐廠家代表駐場全程指導(dǎo)也是保障施工總進度的有利外部條件。

2.1 鍋爐鋼架及平臺安裝技術(shù)優(yōu)化措施

2.1.1 鋼架安裝程序

鍋爐鋼架主要由立柱、主梁、次梁、橫梁、水平支撐、頂板梁、垂直支撐等部分組成，見圖2。

圖2 鍋爐鋼架總圖

鍋爐受壓部件的大部分重量通過吊掛裝置懸吊于頂部大板梁上。

本鍋爐鋼架擬定的安裝程序是：基礎(chǔ)劃線→標(biāo)高復(fù)驗→基礎(chǔ)鑿毛→鋼架分片組合→鋼架分片吊裝→拉攬風(fēng)繩→鋼架橫梁連接形成立體結(jié)構(gòu)→第二層鋼架安裝→橫梁安裝形成穩(wěn)定框架→頂板梁整體安裝→鋼架完善→部分平臺樓梯欄桿配合安裝→鋼架立柱設(shè)置沉降觀測→立柱二次灌漿。

2.1.2 鋼架吊裝方案及優(yōu)化措施

本鍋爐鋼架在仔細(xì)分析其結(jié)構(gòu)后，確定安裝采用分片、分段吊裝，盡量減少散件吊裝的方法。焚燒爐鋼架按上下兩段劃分，下段鋼架的前后兩段鋼架安裝完成后，就進行找正，焊接，并利用橫梁固定形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，焚燒爐上段鋼架隨之安裝，余熱鍋爐區(qū)域按照左右兩段考慮，具體操作是鍋爐Z2-Z3與Z2’-Z3’柱分上下兩段分別組合后進行安裝、Z4-Z5與Z4’-Z5’、Z6-Z7柱左右兩段組合，大板梁地面整體組合。在組合場地組合好各鋼架組件后，集中利用260 t汽車吊進行組合鋼架吊裝，部分連梁及垂直支撐空中利用100 t和25 t吊車配合組合吊裝焊接，主鋼柱間的大小連梁除了水冷壁、爐排、左側(cè)過熱器、省煤器部位應(yīng)預(yù)留側(cè)方吊裝口外全部一次吊裝到位并進行焊接，這種安排極大地減少了鋼架空中焊接作業(yè)量，在保證質(zhì)量的同時也提高了效率，減少了高空作業(yè)風(fēng)險，大吊車集中統(tǒng)一安排也減少了機械進出場費和臺班費。

為便于施工操作，各層相應(yīng)的平臺支撐件、樓梯支撐件提前焊接在鋼架上，在鋼架整體穩(wěn)定后，由低到高逐個吊裝平臺。在吊裝平臺前，也可將部分欄桿在地面與平臺焊接好，這樣也可以減少了一部分高空焊接作業(yè)量。

鋼架的安裝必須留出一個可以吊裝的入口，這樣才能對鍋爐的冷卻墻進行分段吊裝。在爐排安裝完畢后，按照實際的安裝條件進行適當(dāng)?shù)牟褰?，確保設(shè)備的安全運行和工程的順利進行[3]。大板梁汽包區(qū)域預(yù)留大件吊裝開口，待汽包、水冷壁等大件吊裝結(jié)束后再進行橫梁封閉。本項目安裝技術(shù)方案中，確定鍋爐右側(cè)面Z2-Z3和Z6-Z7立柱間中低部橫梁暫時不安裝，這樣，后期就可同時實現(xiàn)水冷壁和省煤器分別吊裝，極大地優(yōu)化了安裝工期。

2.2 焚燒爐安裝技術(shù)優(yōu)化措施

焚燒爐機械爐排單重20余噸，布置在鍋爐底層，吊裝順序都已從下往上進行。本項目采用的是SITY-2000型焚燒爐，2000年該焚燒爐技術(shù)由重慶三峰環(huán)境產(chǎn)業(yè)有限公司獨家引進入國內(nèi)并得到應(yīng)用。

2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)爐排片安裝

本鍋爐標(biāo)準(zhǔn)爐排片共3大件、6小件。爐排片長約9.75 m，寬約9.1 m，總重約21 t，以24°角傾斜布置在焚燒爐7～12 m層鋼架上。首先利用爐右預(yù)留的鋼架空缺位置逐一安裝爐排框架，這樣可以采用100 t的吊車完成吊裝，節(jié)省吊車臺班費。爐排片按從固定端到自由端的順序進行，采用25 t汽車吊進行逐片吊裝，然后在爐膛內(nèi)組裝。

2.2.2 給料溜槽和垃圾料斗安裝

給料爐排上端傾斜延伸到12 m層，在完成給料爐排安裝找正并焊接固定后，才能進行給料溜槽和垃圾料斗等的安裝。由于位置高，空間狹小，給料溜槽吊裝采用260 t汽車吊直接吊裝就位，找正后調(diào)整固定連接螺栓。

給料溜槽安裝后進行給料擋板門的安裝，擋板門吊裝采用100 t汽車吊吊裝。給料斗需要在垃圾池平臺面進行組裝，在組裝焊接進行焊縫煤油滲漏試驗合格后進行吊裝。給料斗吊裝采用260 t汽車吊整體吊裝，利用手拉葫蘆進行水平度的調(diào)整。在垃圾吊安裝完成情況下，部分垃圾焚燒項目也可采用垃圾吊進行吊裝，但這種吊裝要征得垃圾吊設(shè)備制造單位的同意。

對于這一部分安裝，如何有效的利用好大噸位吊車臺班是優(yōu)化的關(guān)鍵，在安排妥當(dāng)?shù)那闆r下，大噸位吊車用于爐排框架、給料斗和溜槽段的吊裝，其余部件可采用25 t長租吊車安裝。

2.3 汽包安裝技術(shù)優(yōu)化措施

在汽包吊裝中可應(yīng)用的設(shè)備類型比較多，包括汽車吊、卷揚機、液壓提升設(shè)備、履帶吊等，可根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況選擇適宜的吊裝方式[4]。本項目鍋爐汽包長約11 m，直徑為1.50 m，總重約27 t，安裝標(biāo)高35.27 m，這個重量和安裝高度相對于大型發(fā)電廠汽包設(shè)備都相對較小，選擇汽機吊、履帶吊或者卷揚機都是可以的。但履帶吊用于單臺小鍋爐安裝很不經(jīng)濟，卷揚機吊裝優(yōu)點是可以節(jié)省大噸位吊車臺班費用，但缺點是吊裝完成前必須預(yù)留焚燒爐段從地面到汽包平臺的所有空間出來，如果爐排已經(jīng)安裝，則無法再用卷揚機吊裝汽包，選用卷揚機方案在汽包吊裝完成前勢必嚴(yán)重影響到焚燒爐設(shè)備安裝進度，為此綜合考慮還是選擇用260 t吊車進行吊裝。

具體吊裝時首先在汽包平臺層爐膛內(nèi)側(cè)立柱上安裝兩根臨時梁，梁間距為6.30 m，梁上安裝汽包臨時支座。利用260 t汽車吊將汽包直接吊裝擱置在臨時梁上，初步找正后固定牢固。待汽包精準(zhǔn)調(diào)整到位后，立即安裝汽包兩端吊掛裝置，找正、并用鎖緊螺栓固定牢固，期間260 t汽車吊車必須全程處于起吊受力狀態(tài)。由于汽包吊裝時間較長，宜安排在天氣良好的早上進行，并于當(dāng)天結(jié)束整個吊裝就位工作，這樣可以節(jié)省大吊車機械臺班，經(jīng)濟合理。

2.4 水冷壁、鍋爐受熱面安裝技術(shù)優(yōu)化措施

因為水冷壁管排為散件運輸，難免在運輸過程中造成變形，在安裝前必須在現(xiàn)場按圖進行校正。水冷壁應(yīng)盡可能在地面組裝后起吊，管屏與管屏、管屏與集箱對接時，必須嚴(yán)格對口，如遇錯邊超差時，應(yīng)將相應(yīng)的管屏管端鰭片割開或集箱的長管接頭校正后，方可施焊，對接后鰭片應(yīng)按圖封焊。起吊組件應(yīng)有臨時加固設(shè)施，以保證吊運過程中不發(fā)生變形和損壞，并且應(yīng)按圖紙要求確保水冷壁良好的密封性，所有不密封處均應(yīng)臨時封堵。

過熱器和省煤器在運輸過程中難免造成變形，安裝前必須在校正平臺上進行校正。過熱器管和省煤器管由各種不同材料、規(guī)格的鋼管焊接而成，安裝前應(yīng)檢查管子的材質(zhì)和規(guī)格是否與圖紙相符。在安裝時要特別注意安裝方向，尤其是防磨罩的安裝方向、厚壁管的安裝方向等，安裝前應(yīng)與圖紙仔細(xì)核對，做好標(biāo)記。與相鄰部件要有足夠的膨脹間隙，特別是與水冷壁管排、護板或爐墻間有足夠的膨脹間隙。

鍋爐受熱面本體可分為前爐膛、垂直煙道兩大部分。吊裝按照爐膛和水平煙道兩個區(qū)域，在合理安排吊車站位情況下，可同步安排兩個班組進行吊裝，這樣可以節(jié)約工期。

對于Π字型或者廠字型垃圾發(fā)電鍋爐，這部分安裝技術(shù)上可以采用水冷壁和省煤器左右兩端同時安裝的方式，在鍋爐鋼架上預(yù)先留好側(cè)方吊裝口，地面組裝完成后集中采用大噸位吊車成片吊裝，減少空中焊接工程量。同時，相關(guān)拍片檢測全部安排到夜間進行，這樣既可以保證工人白天的施工作業(yè)時間，又避免拍片射線輻射對連續(xù)施工造成的干擾。

2.5 其它安裝技術(shù)優(yōu)化措施

筑爐、保溫：鍋爐整體水壓試驗完畢后，按有關(guān)文件和爐墻圖紙要求筑爐，安裝耐火和保溫材料。筑爐在做好安全保障的前提下，可安排進行兩班或者三班倒，這部分工作一般都是由專業(yè)班組完成，一般500 t/d規(guī)模的垃圾發(fā)電鍋爐筑爐保溫安排20～30名工人即可，主要是安排好倒班，這樣工期可控制在1個月以內(nèi)。

3 結(jié)語

通過對500 t/d規(guī)模中小型生活垃圾焚燒發(fā)電廠鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)特點分析，提出安裝技術(shù)方面一些可以優(yōu)化的措施。中小型垃圾發(fā)電廠鍋爐設(shè)備與大型電站鍋爐相比，在特性參數(shù)、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)等方面與大型電站鍋爐確實存在較大的區(qū)別，設(shè)備體積較小、結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)緊湊、多為懸吊式結(jié)構(gòu)、雖然部件數(shù)量較少、但安裝空間小、工藝要求高、安裝質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多，工期要求短，為此可在施工安裝技術(shù)方面采用一些優(yōu)化措施，達(dá)到高效、經(jīng)濟地完成安裝任務(wù)。隨著國內(nèi)中小型垃圾發(fā)電廠建設(shè)逐步深入，對于中小型電站鍋爐安裝優(yōu)化技術(shù)，我們?nèi)孕枰由钊氲匮芯亢吞接憽?/p>