1000MW塔式锅炉箱型截面立柱形式与十字柱截面形式锅炉钢架安装探讨

苏乐全

摘 要：针对1000MW塔式锅炉箱型截面立柱形式与十字柱截面形式锅炉钢架安装技术进行了论述。

关键词：锅炉箱型截面立柱形式；十字柱截面形式；锅炉钢架安装

上海锅炉厂生产的超超临界1000MW塔式锅炉，引进阿尔斯通技术并进行消化吸收。锅炉承载结构有两种；一种是早期的箱型截面柱主框架为井字型独立承载；一种为现在的十字柱截面立柱桁架结构承载；对着两种类型的钢架锅炉安装及起重机械布置截然不同。根据已经投产的江苏和安徽机组如彭城华润，中电投常熟，国电谏壁，国信新海，国华徐州，华能南通，皖能铜陵等电厂均采用的为箱型截面立柱的钢结构；而国电泰州二期超超临界二次再热，沙洲电厂二期采用全新设计的十字柱截面立柱桁架结构的钢结构。从下面两张钢架图片中我们可以看出，四根箱型截面立柱自成框架，然后辅钢架依附在主钢架两侧，前侧悬挂炉前钢架，炉后悬挂尾部烟道；空预器钢架独成结构，不传递载荷；大板梁前后布置，并设置有前后外挑牛腿，以满足炉前平台悬挂和炉后烟道悬挂的需求。此种钢架典型特点为主立柱尺寸大通常为2.5*2.5m截面，整个主钢架分为5层，单根立柱最重达到108吨，横梁最重达到93吨，主斜撑最重达到35吨，对现场的吊装机械提出更高要求，钢架构件少，前期吊装机械需求少，大板梁组合后重量96吨。

而下面的图中可以看到，锅炉钢架是一个整体结构，通过28根立柱，其中6根十字柱，22根H型截面柱互相連接，形成一个稳定的承载结构。大板梁左右布置，炉前通过每层平面的斜拉撑将每层平面悬吊在对应层的炉前，炉后烟道悬挂在炉后K5-K6/B2-B5之内。此种结构的钢架主立柱截面尺寸小1.25*1.25m，最重件46吨，主横梁重量轻，主斜撑重量轻。但是整体钢架层数多，构件多。要求有多台吊装机械，大板梁组合重量大约96吨。

从以上两种钢结构布置，我们分析各自钢结构及大板梁吊装特点：

对于箱型截面柱，首先吊装立柱，然后吊装横梁，然后吊装斜撑；一层吊装结束吊装另一层，辅钢架同步进行，炉前钢架和炉后脱硝钢架不影响大板梁吊装。待四根主立柱形成框架后，满足以下条件即可进行大板梁吊装：主钢架吊装到顶，螺栓终紧结束，形成独立的井字型结构。

十字柱结构由于是整体桁架承载体系，首先吊装立柱，然后吊装斜撑，然后吊装横梁，一层吊装结束吊装另一层，并且必须将炉前外挑和炉后K4/K5排同步吊装结束，方可进行大板梁吊装。

显然两种形式的结构，大板梁吊装的条件是不同的。前者大板梁吊装时间可以提前，后者必须等到钢架整体到顶。根据以上两种结构的布置方式和施工单位自身的大型机械持有情况，决定现场吊车布置形式和安装步骤：

箱型截面的钢架，主力吊车必须满足箱型截面立柱和大板梁的吊装需求，最重件立柱约108t；锅炉左右方向宽51米，前后方向深53米，结合主力吊车布置在炉内，考虑炉后吊装场地需要和大型机械设备布置，又要保证现场大件吊装场地需要，将炉后空预器钢架暂缓安装，确保主钢架顺利到顶。主力吊装机具通常采用一台2400塔式起重机（改良型满足110t吊装能力），布置炉内，距锅炉横向中心偏后2米，纵向中心与锅炉中心线重合，此种布置可以确保锅炉主钢架和大板梁吊装需要。锅炉两侧辅助钢架安装同步进行，并及时安装锅炉一侧布置1380塔式起重机，也是靠炉后安装，另一侧预留2400塔式起重机安装位置。大板梁吊装完成以后，立即拆除2400塔式起重机移位到右侧重新立起。此时两台吊车同步安装两侧辅助钢架和炉后空预器钢架以及炉前钢架。在安装辅助钢架的同时可以继续水冷壁吊装，从而保证整体工期不受影响。但是由于炉后空预器钢架没能同步安装，导致受热面吊装完成以后，整体锅炉尾部烟道和脱硝安装拖后，还增加大型吊装设备的使用时间，增加了额外费用。对于箱型截面大立柱塔式锅炉如果采用大板梁炉内吊装，则炉外布置的吊车起吊能力将是更高要求，并且还需要两台。成熟通用的施工做法为一台主力吊车布置炉内，另一台辅助吊车布置在炉外，炉后缓装，大板梁炉后单机起吊就位。

对于十字柱结构塔式锅炉，由于大板梁左右布置，炉前钢架靠每层的斜撑将每层结构与立柱连接，安装必须从下往上进行；炉后空预器和脱硝钢架与锅炉钢架形成整体结构，所有必须同步安装；由于大板梁左右布置，所以采用单台2400塔式起重机布置在炉内吊装锅炉钢架已经不能满足大板梁吊装要求，所以必须将2400布置在炉外侧，由于2400布置在外侧所以不能在空预器钢架缓装的条件下单机将板梁吊装就位，所以必须采用双机抬抬吊就位，在锅炉另一侧对应布置一台1380塔式起重机。由于2400和1380布置位置已经确定，大板梁只能在炉内进行双击抬吊，所有对应的炉内左右一侧必须预留大板梁起升通道，对应的炉内挑平台必须缓装。这样保证大板梁双机抬吊就位又可以将脱硝和空预器钢架同步进行。经过沙洲电厂二期现场实践，此种方法可行，并确实将空预器安装和脱硝以及锅炉尾部烟道安装可以大大提前，从而大大加快了锅炉水压后到空气动力场时间，从而能从技术角度推进整体安装进度。

经过两种方式的比较可以看出，塔式锅炉钢架吊装的机械选择和布置主要方式取决于钢架形式，要想能够提高施工进度，不管哪种钢架布置形式，锅炉钢架整体同步安装是最优选择。因为塔式锅炉受热面安装从上到下一条线，不能组织更多的作业面，只有等到空预器钢架吊装完成以后，才开始安装空预器和脱硝以及尾部烟道。要是空预器钢架和主钢架同时结束，则可以有两个作业空间，可以同时进行。这样直接就是缩短锅炉水压后空气动力场时间，即是缩短锅炉水压后到分部试运时间，从而对整个机组的安装工期能大大给予帮助。根据每个项目特点和施工单位能力，选择的吊装机械可能不尽相同，但是对于箱型截面的大立柱结构，一台具备110吨起重能力的吊车是必备之选；对于十字主桁架结构，一台100吨和一台60吨起重能力的吊装也是必不可少；如果单就上海锅炉此两种钢结构对于现场施工来说，确实后者对于现场施工以及项目整体进度是有很大优势的。