1000MW机组塔式锅炉钢架机械配备及安装方法浅析

宗晓晖

摘要：近年来，随着电厂从600MW 燃煤机组到1000MW 机组，机组发电容量不断增大，锅炉本体的结构样式也随着产生着变化，出现了从∏型锅炉到塔式锅炉的变化，这对安装使用的吊装机械也提出了更高的要求，这同时也增加了其钢架安装的难度。本文以某电厂1000MW 机组塔式锅炉钢架安装为例，介绍塔式锅炉钢架安装难点对于吊装机械配备、布置要求，以其成功安装经验，对于同类型锅炉钢架安装具有一定借鉴意义。

关键词：1000MW塔式锅炉；钢架安装；机械

中图分类号： TK223.6 文献标识码： A

一、塔式锅炉主钢架概述

以 广东台山发电厂6号机组为例，锅炉为上海锅炉厂生产的1000MW超超临界参数变压运行直流炉。锅炉钢架总重约14000t，分为主钢架（总重约7500t）和副钢架、平台楼梯等。锅炉主钢架呈框型布置：主钢架共分五层八段主立柱，主立柱横截面为2.5m×2.5m，最重件为107t，横梁最重件为104t，斜撑最重件为62t。锅炉大板梁顶面标高约128.20m，最重件64.6t。

二、塔式锅炉主钢架吊装机械的选择

在塔式炉吊装中主钢构的吊装是锅炉吊装的重点与难点，面对如此大件的钢架设备，我们应该怎样合理地来选择吊装机械，做到既能满足安装施工要求，保证施工进度和安全质量，同时又能有效地控制成本呢？以下结合相关电建公司的安装经验以及本公司在施工过程中的一些体会来进行探讨。

（一）塔式锅炉主钢架吊装机械的选择方案

在国内塔式炉的主钢构吊装中一般有如下四种方案

(1)方案一：在炉膛中间布置一台FZQ2400/140t（或M1280D/140t）塔吊，外围布置一台SCC1500C/150t履带吊配合主立柱抬吊以及横梁、斜撑翻身等工作。以下为该布置示意照片：

(2)方案二：在炉左炉右各布置一台FZQ2400/140t（或M1280D/140t）塔吊，两台吊机相互配合吊装，如工期紧张时，炉底可再配置一台150t履带吊配合两台塔吊的抬吊工作，主钢架的吊装工作可双线进行。

(3)方案三：采用两台80t圆筒吊，一台炉后布置，另一台布置在炉内靠炉前侧，吊装作业时两台圆筒吊相互配合。

(4)方案四：主钢架第一层由QUY260t履带吊吊装，其余各层主钢架以及大板梁由900t （SCC9000）履带吊吊装就位。

根据安装经验总结：纵观以上四个吊机配置的方案，第一个方案的吊机资源配置为最佳配置，从单机最大起吊能力、对吊装场地的要求、吊装过程的耗时以及使用成本方面都有其优越的表现，在施工进度、施工质量以及安全方面都能得到很好的保证。这种配置的优点主要有：

1、吊装覆盖区域大：FZQ2400/140t塔吊布置在炉膛中间，大大减少了对吊装场地的需求，对施工现场钢架设备的运输摆放的要求也不高，吊装过程中无需跑位,单靠旋转吊机吊臂就可将主立柱设备一一就位。

2、工期效益：利用FZQ2400/140t塔吊吊装，由于其没有像履带吊等吊机的移位磨车过程，也没有像其它吊机那样有繁琐的增减配重的问题，可大大提高吊装进度。

3、节约成本：方案一吊装锅炉钢构只需在炉膛中间布置一台FZQ2400/140t塔吊即可，其吊装成本也得到了很大程度的降低。吊装台班的有效控制，一直以来都是各电建安装公司追求的目标，利用该吊机配置，可有效地做到这一点。

三、塔式锅炉主钢架安装方法

在塔式炉的安装中主钢构体积、重量大，最重件达到107t，大板梁顶面标高约128.20m。在钢架安装作业中安全危害因素多，是锅炉安装的重点与难点，以下就其对塔式锅炉主钢架安装难点进行简要介绍：

（一）主钢架吊装专用工具的选择

主立柱吊装工具示意图 主立柱抬吊工具示意图斜撑吊装工具示意图

1、主立柱吊装工具

塔式锅炉主立柱设备上是没有吊耳的，而主立柱单件重量每件基本都在100t左右，如此大型的立柱吊装难度很大，设计吊装专用工具就是一个比较好的方法。吊具的设计有以下原则：立柱吊装过程中要考虑吊具的实际受重以及风力影响所造成的吊装载荷；吊具与卡环连接时的实际受力面积；吊具的制作钢板选材，根据钢板的各项力学性能仔细核算；吊具制作焊接时的焊接方法选择；吊具吊孔的开孔直径确定时要考虑到所选用的卡环销子的直径；吊具加强筋的设置要合理，其位置要与高强螺丝孔留有一定的距离，考虑螺母的安装空间；选用连接用的高强螺丝的抗剪、抗拉应力要满足；立柱吊具上要焊接两个吊具安装的临时吊耳，方便吊具与立柱连接；吊具各棱边要考虑打一定的圆角；在起吊过程中，吊具要预留卡环活动的距离空间，防止卡环与吊具加强筋卡死受力，减少危险。以上是安装过程中设计的吊具示意图。

2、主立柱抬吊工具

如此大型的立柱，單靠主立柱吊装工具是无法顺利起吊的，这时候就必须有抬吊工具的协助主立柱翻身竖直，然后才由主立柱吊装工具将主立柱吊装就位。抬吊工具可考虑用吊钩的形式，设计吊钩时要考虑到以下几点：主立柱抬吊时吊钩的实际受力以及风力影响所造成的吊装载荷；抬吊时吊钩吊孔与卡环的实际受力面积、吊钩与立柱下表面的实际接触受力面积；吊钩钩身应力最集中处的钢板厚度要求；吊钩的制作钢板选材，根据钢板的各项力学性能仔细核算；吊钩的卡位宽度要以主立柱螺丝连接板的实际宽度充分考虑，方便在主立柱抬吊完成后可以快速地卸下吊钩；吊钩吊孔的开孔直径确定时要考虑到所选用的卡环销子的直径；吊钩与主立柱螺丝连接板连接处的板材要打一定的圆角；吊钩的钩身高度要充分考虑到立柱螺丝连接板的实际高度；以上是安装过程中设计的吊具示意图。

3、斜撑吊装工具

由于塔式锅炉主斜撑的吊装要在主立柱与主横梁吊装之后才能开始，而在主立柱与主横梁吊装之后，主斜撑上方的吊装空间就被主横梁遮挡住，如果直接用钢丝绳连接斜撑吊耳起吊吊装，在高空将斜撑就位的时候，吊装钢丝绳就势必会与主横梁发生摩擦碰撞，有一定的危险性，而且在此情况下斜撑很难就位，吊装的耗时会很长，考虑到吊装时避开主横梁吊装，安装时启用了C型吊架来协助吊装。设计C型吊架需考虑以下问题：斜撑吊装过程中C型吊架的实际受重以及风力影响所造成的吊装载荷；C型吊架与卡环连接时的实际受力面积；C型吊架的制作钢板选材，根据钢板的各项力学性能仔细核算；C型吊架制作焊接时的焊接方法选择；C型吊架吊孔的开孔直径确定时要考虑到所选用的卡环销子的直径；C型吊架弯板处为应力集中点，要反复核算该点的应力；C型吊架中间开口高度要充分考虑到主横梁梁体高度。以上是安装过程中设计的吊具示意图。

（二）主立柱吊装之前的地脚螺栓以及下调垫板安装

(1)第一段主立柱柱底板预埋了四块上调垫板，四个柱脚按每边两个排列，而相应的，主立柱基础上有四个柱脚穿装孔以及下调垫板的安装预留坑。地脚螺丝与下调垫板的安装顺序可灵活安排，如按设备的到货顺序合理计划安装顺序等。安装地脚螺丝后，需对其螺顶标高，螺杆垂直度，基础螺杆相互之间的间距、对角线偏差等进行检查，做好验收记录。

(2)下调垫板的安装是很关键的一个步骤，其安装质量直接影响到主立柱的安装质量，主要是会影响到主立柱的垂直度，一旦出现这种情况，主立柱的安装找正工作将会是难上加难。

(3)下调垫板安装之前，必须根据土建移交的基础验收记录进行复查，并应符合设计和国家标准《混凝土結构工程施工及验收规范》的规定，与厂房建筑标准点校核无误，柱子间距、标高及柱子相应对角线等偏差均在允许范围内，认真测量土建基础标高，以确保下调垫板下预留符合设计要求的灌浆高度。划出下调垫板的“十”字中心线按图分别放置在各自的基础上，将下调垫板中心线对准基础中心线，放置之后通过下调垫板的调整螺丝调整垫板的水平度及标高。

（三）主钢架找正

塔式锅炉主钢架身构件庞大，其安装之后的找正工作难度大。每一层的主钢架找正工作都直接关系到下一层主钢架的安装。在主钢架的找正工作中，立柱的垂直度数据往往是比较重要的，但在实际安装作业中由于钢架设备本身的制造问题，立柱间的连接面不平整，连接的时候就就立柱的垂直度产生影响。在安装时采用的是在要找正的该层主钢架的斜撑里面加设千斤顶，在外面拉设手拉葫芦的方法来进行找正请看以下图片：

该方法是根据什么依据来进行的呢？请看以下的受力分析：

就放置在斜撑里面的千斤顶来说，由于其是在整体内部出力，根据力学定律，其做的功将在内部被抵消，也即是说它会产生两个相反方向的力，其大小相等。按上图所示，沿斜撑向上方向假设该力为F，力F会在其竖直方向以及水平方向有两个分力，也即力F1以及F2；沿斜撑向下方向假设该力为T，力T会在其竖直方向以及水平方向有两个分力，也即力T1以及T2.由于要找正的主钢架下层高强螺丝已紧固完毕，力T在对整个主钢架产生的推力影响不大，而由于上层主钢架的高强螺丝并没有终紧，根据力学定律，力F的水平分力F2就会产生一个推力来使两个力之间达到一个平衡点，而在完成这一过程的同时立柱也会随着偏转，在主钢架拉设手拉葫芦的目的就是为了配合该过程，使要找正的立柱达到要求的范围。

四、1000MW 塔式锅炉钢架安装中的安全管理措施

（一）高处坠落相应控制措施

①确保作业环境中的安全网，水平安全绳等安全设施的可靠安全，作业人员带好安全带。②保证设备临时固定用的索具和链条葫芦与设备相匹配和固定的可靠安全。③脚手架搭设人员要挂好安全带，按设施拆除要求进行拆除。④预留空洞，临边，符合“有洞必有盖，有边必有栏”，盖板和栏杆符合要求。⑤要由专业人员搭设临时施工平台，验收合格并挂牌后，方可施工，并且不能超载使用。⑥在梯子、平台、栏杆不完善处加临时围栏、盖板并挂警示牌。⑦因为施工需要将栏杆拆除，平台必须通过安全部门同意，施工完后，及时恢复，没有恢复前，一定要做好防护隔离措施，挂好警示牌，并派专人监护。⑧高空作业时，立柱要配备绳梯，确保绳梯质量，攀爬时挂好防坠自锁装置，横梁上应拉水平安全绳，行走时作业人员将安全带扣在保护绳上。⑨施工前进行交底，严禁高处作业人员站在栏杆外工作，坐在平台外侧、坐骑栏杆等进行施工。⑩在每个作业点安装充足的照明灯具并确保能正常投入使用后才能在夜间进行施工。

（二）触电危害相应控制措施

①定期对外壳接地进行检查，一旦发现问题，要及时整改。②严格执行安全规程和工作票制度，并实施作业监护。③电动工具使用前认真检查，确认电动工具完好，拖线盘装有漏电保护器。④进行周定期检查，保证电源箱内开关，插座的完好，有效的接地，裸线或接线桩的绝缘。⑤禁止私拉乱接电源，电源拆装、维护由专业电工负责。⑥露天摆放的电焊机放在干燥场所，有棚遮蔽或使用电焊机专用箱。电焊机外壳一定要进行保护接零和重复接地。⑦施工场所要干燥、电焊二次线使用胶皮软线。电源线架空，或埋入地下。

结束语

伴随国民经济的不断增长，用电需求量也在不断地加大，电站锅炉在朝着大容量的方向前进，新兴的大容量机组塔式锅炉就是其中的代表，而且其必将成为今后电站锅炉的主流。所以研究探讨塔式锅炉主钢架的安装方法是非常有必要的，只有不断地学习研究，不断地改进施工方法，推陈出新，才能适应不断变化的施工条件，走在时代的前头。

参考文献：

[1]胡克磊. 1000MW机组塔式锅炉钢架安装机械配备及布置浅析[J]. 河南科技,2013,20:122.

[2]张德烽. 1000MW机组塔式锅炉大板梁安装施工探讨[J]. 信息系统工程,2011,08:83-84.