大容量电站塔式锅炉安装关键技术研究与应用

【摘  要】本文将大容量电站塔式锅炉按其设计特点及构造层次逐层分解，在创新施工方法及工程实践的基础上，通过将调温挡板与顶棚包覆管分为四段模块化安装、炉内三器设备“跨系统”组合配合阶梯吊装方案、超高落差灰斗水冷壁整体组合后低位吊装的方案，从设备的组合到设备吊装、焊接，总结出一套适用于大容量电站塔式锅炉安装技术。

【关键词】大容量电站；塔式锅炉；模块化安装；跨系统组合；阶梯吊装；超高落差；

1引言

随着塔式锅炉技术日益成熟，该炉型正逐渐成为目前燃煤发电机组中最主要的炉型之一。由于塔式锅炉受热面结构复杂、布置紧凑、设备数量众多，其复杂的调温挡板设计、庞大的炉内“三器”系统、超高落差的灰斗水冷壁布置等给现场施工带来严峻考验。本文将从如何在有限的工期、场地条件下安全高效地完成设备安装工作方面分析和创新，通过工程实践总结出一套先进可靠的施工方法，为同类型机组工程提供施工借鉴。

2 项目研究背景与现状

塔式锅炉由于具有占地面积小、烟气温度和流速均匀、煤粉燃尽率高等特点，正逐渐成为当前火电机组的主要炉型。作为新炉型，塔式锅炉炉内受热面结构复杂、布置紧凑、设备数量众多导致施工难度增大，其设计在炉顶的调温挡板与水冷壁、顶棚、悬吊管等多系统设备错综布置，导致其安装技术较传统锅炉炉后调温挡板安装技术更加复杂。集中布置于炉膛上部的庞大的三器系统，其蛇形管排的吊装需要在垂直段水冷壁及炉顶管屏吊装完成后进行，从而导致“三器”管排的吊装工作只能在炉膛0m进行提升，而且三器穿墙散管间距过小，大量焊口需要镜面焊接，有限的工期、复杂的环境给施工提出更高的挑战。因塔式锅炉炉顶标高较高导致水冷壁落差较大，垂直段及螺旋段水冷壁依旧采用主吊机械进行吊装，但在灰斗水冷壁吊装过程中，传统吊装方案已不适用于塔式锅炉的施工，需要制定新的吊装方案优化吊装设施配置来完成塔式锅炉灰斗水冷壁吊装。

3关键技术的研究与应用

3.1顶棚包覆管与调温挡板模块化施工技术

塔式锅炉调温挡板由36件小挡板组成，根据调温挡板与悬吊管配合安装的特性，地面组合时采用前后两拼的方法进行组合。依据安装图纸及厂家图纸设计尺寸制作组合模具，以确保调温挡板框架整体水平度及尺寸误差，避免造成误差过大。

顶棚包覆管根据调温挡板尺寸以锅炉对称中心线、中间隔墙中心为界对称分为四件。将包覆管放置在组合平台上，根据图纸设计尺寸进行找正，结束后将管屏之间密封焊缝全部焊接。炉顶吊挂装置在顶棚包覆管组合完毕后进行组合，将吊挂装置过渡梁与吊挂根据管屏基准点进行穿装，使用型钢支撑、加固将吊挂装置生根在顶棚包覆管上。待组件整体固定完毕后，为保证其整体稳定性在吊挂装置过渡梁上方加装两件型钢，并作为组件吊装吊点。

3.2炉内三器“跨系统”组合及阶梯吊装技术

塔式锅炉和传统的π型锅炉相比，塔式锅炉取消了后烟井区域设计，将π型锅炉后烟井区域的省煤器、再热器、调温挡板、包墙、护板等系统重新设计、整合至炉膛顶部。导致集中布置于炉膛上部的三器系统（省煤器、过热器、再热器）蛇形管排吊装均需在炉膛0m提升，不能多个作业面同时吊装，且三器穿墙散管间距过小，大量焊口需要镜面焊接，安装难度较大。三器吊装总体顺序为：隔墙过热器、省煤器、再热器、高温过热器、低温过热器。各级受热面管排组件吊装过程中按照从上到下的顺序进行依次吊装，上层管排吊装4-5组（或上下层管排作业面距离不大于400mm）时吊装下层管排，以免距离过大影响下层管排就位，前、后烟道受热面管排同时进行吊装。

二次再热塔式锅炉再热器分一次再热器跟二次再热器两部分，前墙侧由上到下布置为一次再热低温再热器、一次再热高温再热器，后墙侧由上到下布置为二次再热低温再热器、二次再热高温再热器。其中一二次高温再热器中部管排与高温过热器穿插布置。将一次低温再热器下部管排与一次高温再热器上部管排进行组合；二次低温再热器三级管排与二次高温再热器组合；一二次高温再热器的下部管排与低温过热器进行地面组合；高温再热器的中部管排与高温过热器组合。

再热器吊装方式同省煤器，一次再热低温再热器吊装按照炉右至炉左顺序吊装，先吊上部组件，待上部组件吊装5-7排时，进行下部组件吊装。一次再热低温再热器上部组件临时悬挂于省煤器上，下部组件悬挂于上部组件。在省煤器、一次再热低温再热器上部组件悬吊绳处加装专门的横担，管排就位方式同省煤器。高温过热器与高温再热器中部管排存在交叉布置的情况，高温过热器与高温再热器中部进行地面组合后吊装。低温过热器布置在炉膛三器的最下部，采取高温再热器下部与低温过热器组合的方式进行施工。

3.3超高落差塔式锅炉水冷壁冷灰斗吊装技术

以某百万机组项目为例，冷灰斗吊装机械选用四台10t卷扬机，卷扬机原有钢丝绳长度为700m，卷扬机钢丝绳各穿一套50t滑轮组，由于板梁层标高为130m，水冷壁下部标高为7m，净落差为123m，若滑轮组采用9股绳受力，则穿绕钢丝绳长度将达到1107m，现有钢丝绳根本无法满足需求。根据项目现状将上部定滑轮生根点固定在30m层，动滑轮生根点选择冷灰斗最下面一层刚性梁。

单侧冷灰斗由26片螺旋管屏、张力板、大小链接、校平装置、5道刚性梁组成，为了减少在炉膛0m的组合工作量，将26片螺旋管屏及张力板在炉外组合场预组合为4大片，因炉膛入口净距为9220mm，所以组合件宽度应控制在9m以内。为便于张力板安装，将张力板一侧朝上，组合完毕后将冷灰斗进行180°翻身后运输进入炉膛。螺旋管屏及张力板在炉外组合完成后，先在炉膛0m将冷灰斗刚性梁、校平装置铺设好并按照安装尺寸找正，然后将组合件铺设在刚性梁上，安装大小链接。本组合方案将所有冷灰斗设备全部组合成一个整体，吊装就位后仅需焊接角部散管即可，大大减少了高空工作量，提高了安全性。

4结束语

本文研究顶棚包覆管与调温挡板模块化施工技术，将调温挡板进行双拼组合，同时在锅炉0m组合炉顶包覆管管屏与炉顶吊挂装置，使用卷扬机及汽车吊配合安装炉顶悬吊管，达到流水线作业、无间断施工的效果，保证各工序正常衔接，解决了设备单件吊装周期长、占用主吊机械过多、影响整体施工进度的问题。研究炉内三器“跨系统”组合及阶梯吊装技术，将不同系统管排悬吊管进行地面组合，实现了蛇形管排组合范围的最大化，解决单系统管排组合、吊装工程量庞大的问题；采用三器吊挂装置与炉顶管屏组合吊装技术，将炉顶管屏与三器吊挂装置组合后整体吊装就位；三器蛇形管排就位后，三器集箱穿墙散管安装采用“中心扩散、相向而行、水平阶梯安装”的顺序进行，解决了穿墙散管施工作业点较少的问题；采用卷扬机加装移动吊钩的方法进行三器管排竖向阶梯吊装技术，增加了集箱散管安装作业点，最大限度的加快施工进度。研究超高落差塔式锅炉水冷壁冷灰斗吊装技术，将水冷壁冷灰斗螺旋管屏、大小链接、刚性梁、校平装置、水冷壁下集箱整体组合后吊装就位，提高施工效率及安全性；卷扬机定滑轮低位布置，减少了钢丝绳的使用量，同时解决了起吊索具对炉内三器管排磨损问题。

参考文献：

[1]史进渊.大容量电站锅炉系统的可靠性统计和分析[A].动力工程.2006（1）：761-765+779.

[2]百万机组塔式锅炉和π型锅炉安装方法比较[J].中小企业管理与科技（上旬刊）.2014（1）：178-179

[3]过炯，聂建明.火电厂锅炉安装关键技术分析[J].河南科技，2014（12）：56-57.

作者简介

孙  勇  本科，高级工程师，现任中国电建集团核电工程有限公司核能事业部副经理，主要从事核电、火电站设备安装施工技术管理工作。