新密电厂1000MW超超临界机组塔式锅炉受热面吊装工艺

徐大兴

(河北能和电力工程有限公司，河北省保定市 071000)

0 引言

近年来，1000MW机组已经成为国内新建电厂的主流机组，该类机组配套的锅炉形式多为螺旋管圈直流炉，全悬吊结构塔式布置。与传统的600MW∏型锅炉相比，塔式锅炉系统简单，采用全悬吊结构，悬吊结构规则，支撑结构简单，锅炉受热后能够自由膨胀。塔式锅炉占地面积小，但高度更高，部件更多，体积更大，质量更大，跨距更宽。由于炉内省煤器、再热器、过热器依次垂直布置，必须从上到下依次安装，不同于以往锅炉分开吊装，这就对安装质量控制、吊装进度控制有了更高的要求。因此，对1000MW机组塔式锅炉受热面的吊装施工技术进行分析是十分必要的。

1 新密电厂1000MW机组锅炉概况

1.1 锅炉概况

新密电厂1000MW燃煤发电锅炉机组为超超临界变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调节再热蒸汽温度、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、采用机械刮板捞渣机固态排渣。

锅炉布置为:在D、E列柱间主要布置启动系统的贮水罐及分离器;在E～G列柱间主要布置垂直炉膛，炉膛采用螺旋管圈+过渡段+垂直管水冷壁。炉膛内部从上至下依次为省煤器、一级再热器、二级过热器、二级再热器、三级过热器、一级过热器，通过一级过热器悬吊管悬挂;在H～J列柱间主要布置脱硝装置及空气预热器设备;煤粉燃烧器为摆动式燃烧器，共设置12层煤粉喷嘴。

1.2 受热面概况

水冷壁在整个高度方向上分为垂直段和螺旋段2个部分。

垂直段分上部垂直围墙管屏和下部垂直段蒸发管屏，上部垂直围墙管屏共716根，管道尺寸为φ44.5 mm ×8.5 mm，材料为 12Cr1MoV，节距为120 mm，无需进行水压试验。下部垂直段蒸发管屏分上、下2个部分，上部由716根尺寸为φ44.5 mm×7.2 mm，材料为SA213-T23，节距为120 mm的管子组成;下部由1432根尺寸为φ38 mm×6.8 mm，材料为SA213-T23，节距为60 mm的管子组成。

螺旋段分为常规螺旋段和冷灰斗螺旋段。螺旋段的管道根数为716根，倾斜角度是26.2103°，在标高63.553 m处，螺旋管屏通过炉外中间过渡集箱转换成垂直管屏。

水冷壁下部螺旋管屏尺寸为φ38 mm×7 mm，节距为53 mm，材料为15CrMoG;水冷壁上部螺旋管屏尺寸为 φ38 mm×7.2 mm，节距为 53 mm，材料为12Cr1MoV。冷灰斗螺旋管屏尺寸为φ38 mm×7 mm，材料为15CrMoG，节距为53 mm。冷灰斗螺旋管屏进口集箱标高4.000 m，冷灰斗拐点标高18.480 m，螺旋管屏和垂直管屏分界面标高为63.553 m。

炉膛上部依次分别布置有一级过热器、三级过热器、二级再热器、二级过热器、一级再热器、省煤器。除了水冷壁集箱之外，所有集箱都布置在锅炉上部的前后墙部位上。锅炉主要设备参数见表1［1］。

表1 锅炉主要设备的参数Tab.1 Parameters of main equipment in boiler

2 施工机械布置

锅炉主力吊装机械选用FZQ2400附壁吊(简称120 t附壁吊)1台，布置在锅炉炉膛中心位置，左、右、前侧垂直段水冷壁吊装完成后拆装至炉左。锅炉左侧布置1台250 t履带吊，负责设备平移倒运及配合120 t附壁吊进行锅炉大件抬吊工作。组合场布置2台40 t龙门吊，负责现场设备的卸车、平移、组合工作。炉顶布置4台10 t卷扬机，负责刚性梁和螺旋段水冷壁的吊装。卷扬机钢丝绳型号为6×37+1－1700 MPa(即6股绳，每股子绳的钢丝数为37丝，1根绳芯，钢丝绳公称抗拉强度为1700 MPa)，直径19 mm，单根长1300 m，钢丝绳总长5200 m。布置2台16 t卷扬机，负责顶棚及过热器、再热器和省煤器的吊装。

3 水冷壁吊装

水冷壁采用地面整体预组合、分块小组合方式进行，多点抬吊吊装，组件划分见图1。

图1 水冷壁组件吊装顺序Fig.1 Hoisting sequence of water wall components

锅炉顶板梁吊装结束后，左、右墙及前墙垂直段水冷壁组件用25 t低架平板车从炉后运至炉膛内部，再由50 t履带吊配合炉膛内部的120 t附壁吊将组件竖起后，由附壁吊单车将组件吊装就位。左、右、前侧垂直段水冷壁吊装完毕后，拆120 t附壁吊车，拆吊车期间吊装左、右、前侧垂直段区域刚性梁，120 t附壁吊在炉左侧装车期间，用25 t低架平板车将后墙垂直段水冷壁从锅后运输至炉膛内部，由50 t履带吊配合炉顶卷扬机吊装就位，并在此期间吊装后侧垂直段水冷壁垂直区域刚性梁。

在前、后水冷壁螺旋段正式就位后，冷灰斗区域刚性梁吊挂正式就位，将冷灰斗区域刚性梁悬挂在正式吊挂上进行垂直组合。刚性梁组合完毕后，将冷灰斗管排利用50 t履带吊散装吊装至冷灰斗刚性梁上，然后拼缝焊接，一切就绪后，利用5 t卷扬机(穿绕32 t滑轮组)将前、后水冷壁灰斗合拢，完成冷灰斗水冷壁及刚性梁的吊装。

具体的吊装顺序以前水冷壁垂直段1号件吊装为例进行阐述。1号件包括4片管屏及部分吊挂件，质量共计18.3 t(含脚手架及起重工器具2 t)，组件尺寸为27710 mm×5997 mm。采取多点抬吊吊装，由50 t履带吊配合120 t附壁吊双车抬吊。120 t附壁吊使用的钢丝绳型号为6×37+1－1700 MPa，采用φ26.5 mm×20 m钢丝绳1对，φ26.5 mm×4 m钢丝绳2对，16 t滑轮2台，4只10 t卡环，吊点为专用吊耳。履带吊使用φ21.5 mm×16 m钢丝绳1对，φ26.5 mm×4 m钢丝绳2对，10 t滑轮2台，4只10 t卡环，吊点为专用吊耳。绑钩完毕后，120 t附壁吊和50 t履带吊同时起钩，履带吊承载负荷为7.9 t，120 t附壁吊承载负荷为10.4 t(水平状态)。此时，2车的工况为:(1)120 t附壁吊塔身长130 m，副臂长50 m，幅度为11 m，额定负荷为120 t，承载负荷10.4 t，负荷率为10.4/120×100%=8.7%。(2)50 t履带吊主臂长37 m，作业半径8 m，额定负荷为16.2 t，承载负荷为7.9 t，负荷率为7.9/16.2×100%=48.8%。

2车进行抬吊时，120 t附壁吊不断调整起升高度，履带吊做相应调整，将组件缓慢竖起;竖起过程中，要确保组件不出现塑性变形。组件竖起后，履带吊回钩至钢丝绳不受力，施工人员由生根在管排上的钢爬梯登至吊点处，解除吊装工具，施工人员登高时正确使用速差保护器及扎好安全带。120 t附壁吊单车将组件送到前水冷壁吊挂处，在前水冷壁吊杆梁缓钩，然后吊车从前水冷壁吊杆梁之间下绳，将组件正式就位。组件正式就位时，120 t附壁吊工况为:幅度10 m，额定负荷60 t，承载负荷18.3 t(含2 t吊具和脚手架质量)，负荷率为18.3/60×100%=38.7%。120 t附壁吊缓慢回钩至组件正式就位位置，水冷壁吊杆穿装完毕后，吊车摘除起吊用工器具。

在实施中，上述方案的关键在于吊装吊耳和抬吊吊耳位置的选择。水冷壁组件长度可达到28.490 m，宽度最大可达6.477 m，在吊装过程中管排极易变形，因此除了对吊耳位置进行精密计算确定之外，还要采取其他措施，保证管排在垂直方向上的刚性，如对管屏用工字钢进行“井”字形框架结构加固［2］。

4 省煤器、过热器、再热器吊装方案

过热器由悬吊管过热器、一级过热器、二级过热器、三级过热器组成，再热器由一级再热器和二级再热器组成。省煤器、过热器、再热器全部位于垂直炉膛内部，从上至下依次为省煤器、一级再热器、二级过热器、二级再热器、三级过热器、一级过热器，中间悬吊通过悬吊管过热器构成。

炉内省煤器、过热器、再热器分11批次到货，每级管排的内部焊口在组合场地面组合，分6级吊装。在炉顶布置2台16 t卷扬机，作为省煤器、过热器、再热器的主吊机具;锅炉0 m布置1台50 t履带吊，作为配合管排的翻立，1台25 t低架平板车，用作管排的水平运输。为便于临抛用的10 t倒链的悬挂和周转，分2层悬挂管排临抛倒链，上层临抛倒链悬挂在吊挂管扁担梁下方，下层临抛倒链悬挂在一级再热器悬吊管处，从两边向中间根据吊装次序每次悬挂4排。

考虑到悬吊管对口后需要热处理的时间［3-8］，吊装采用从两侧向中间，从上向下，以Z型顺序交替进行的吊装顺序。开始吊装时，上午先吊装炉左侧的4片省煤器管排，每一片管排吊装就位后由事先悬挂好的4台10 t倒链接钩，并立即对口焊接。下午吊装炉右侧的4片省煤器管排，并对上午吊装对口完的左侧管排悬吊管进行热处理，热处理开始到缓冷结束时间大致需要5 h。夜班时，上午吊装的左侧省煤器管排热处理缓冷已结束，悬吊管可继续承重，前半夜吊装左侧的4片一级再热器管排，热处理下午吊装的右侧省煤器管排悬吊管。

后半夜吊装右侧的4片一级再热器管排，热处理前半夜吊装的左侧一级再热器管排，依次类推。在吊装至锅炉中心时，预留最后1组3级管排(省煤器，一级再热器，二级过热器各1片)。这3片管排吊装时，先将卷扬机钢丝绳从预留缝隙处放下，吊装最上层的省煤器管排，待省煤器管排对口并热处理结束后，将卷扬机钢丝绳从该片省煤器管排中间缝隙处放下，吊装一级再热器管排。对口并热处理结束后，再以此方法吊装二级过热器管排，并对该级悬吊管管口进行对口焊接。省煤器、过热器、再热器吊装示意见图2。

图2 省煤器、过热器、再热器吊装顺序Fig.2 Hoisting sequence of economizer，superheater and reheater

图2中省煤器、一级再热器、二级过热器中每个序号含4片管排，二级再热器每个序号含2片管排，三级过热器和一级过热器每个序号含1片管排。吊装前，按照安装位置编号在组合场挑选好每个序号的管排，注意管排方向和次序，然后一起装上25 t平板车运至炉底，按图2所示分组编号顺序吊装。

该吊装方案，焊口热处理与管排吊装同步交替进行，在不考虑其他因素的影响下，仅需1月时间即可完成整个省煤器、过热器、再热器受热面的吊装工作。但实际吊装进度受机械情况及设备进场情况的影响较大，因为热处理机械与卷扬机械同步交替使用，如果1台设备出现故障，即会影响整个施工进度。这就要求机械设备在使用前进行全面的维修、保养，在使用中严格按规程操作，人为地将机械影响降到最低。

该方案虽然要求各设备分组编号、顺序吊装，但考虑到设备进场迟滞的影响，吊装顺序亦可根据实际情况进行调整，灵活吊装。同时，现场管理人员加强与锅炉厂家的实时信息沟通，统筹、合理安排设备的进场顺序，亦可将设备到货对吊装进度的影响降到最低。

5 结语

受热面设备尽可能采用多组地面组合的方式，大大减少了高空作业的风险，亦保证了组件的整体尺寸及安装质量。采用炉顶导向滑轮轨道，2台卷扬机从两侧向中间移动的方式，减少了大型吊车的使用次数，施工方便。炉内垂直起吊，减少了环境因素的影响，提高了吊装的安全性，缩短了施工工期。

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