吕玉广
中国能源建设集团广东火电工程有限公司邮编：510730
摘要：随着国内市场燃煤发电厂建设的饱和,许多厂商把目光转向海外(第三世界国家),取得较多的燃煤发电总承包项目。在境外施工,成本控制是项目管理的重头戏,因成本控制失败导致项目亏损的例子并不少见。作为燃煤发电项目的锅炉施工,是投入大、安全风险高、大型机具需求多的专业。项目所在地经济都比较落后,大型机具基本上靠国内运输过去,导致项目执行成本仅此一项将增加较多。分析了1000ww机组构造及质量管控要点、大型火电机组的安装流程和基本安装方案、锅炉安装受热面现场的洁净化施工管控,提出了化学清洗、机组冲管引用内窥镜等先进检查手段,通过对设备储存、组合、安装、隐蔽检查,到机组的分部调试的流程策划和管控,建立锅炉交装洁净化施工控制方案,有效保障机组的整套启动和投入商业运行的可靠:根据锅妒安装特点,进行了风险评估和安全监理总结,对保障工程建设质量,具有重要指导意义.
关键词：火力发电厂;锅炉施工;吊装技术;
前言
越南沿海二期2x660MW燃煤发电工程锅炉型式为:超临界参数直流炉,单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、对冲燃烧方式工型炉。锅炉型号: DG2080/25.4-1I 2号锅炉共布置5道大板梁,其中MB-1板梁位于K1排钢架顶部,下标高为85.2m,上标高为87.4m; MB-2板梁位于K2排钢架顶部,下标高为82.5m,上标高为88m: MB-3板梁位于K3排钢架顶部,下标高为82.5m,上标高为89.5m; MB-4板梁位于K4排钢架顶部，下标高为82.5m,上标高为89.5m; MB-5板梁位于K5排钢架顶部,下标高为84.6m,上标高为87.4m。
各大板梁外型尺寸、重量、安装位置分别如下:
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施工前必备的条件
>锅炉主钢架(除缓装件)安装完成并已终紧完螺栓,钢架验收完毕。
>施工组织健全,人员配备合理,施工人员熟悉本专业的施工工艺程序,质量标准和安全作业措施,对施工人员经过全面施工、质量及安全技术交底。
>大板梁运输、卸车所要占用的场地及运输通道提前进行清理、平整、压实,具备投用条件。规划卸车、翻身、吊装场地,提前放好地线、准备好垫放枕木。
>吊装器具检验合格,现场施工条件满足吊装要求;由专业人员负责对80T塔吊进行检查、维护及保养,校对所有安全装置,确保吊车良好状态。
>板梁设备清点编号完毕,板梁检查划线和挠度测量工作结束,钢架沉降观测记录数据符合要求。
>扭剪型高强度螺栓连接副紧固轴力复验和摩擦面抗滑移系数复验合格,并有相应检验部门出具的合格报告。
>大板梁吊耳焊缝检验合格。
> 600T履带吊站位区域,回填并压实,耐压力要求16t/m2同时加行走路基板。
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履带吊、简吊各仪表指示准确,保护正常,限位动作可靠,各操作系统正常。
施工用材料、工机具已准备好,设备到货满足要求。
作业所需的小型的工机具有:经纬仪、水准仪各1台、电动扳手5台(螺栓初紧枪、螺栓终紧枪)、力矩扳手1台、钢卷尺若干、活动扳手若干、钢丝绳、卡环及链条葫芦(见下表)、所有计量器具必须经过检验合格且有效期内,而钢丝绳链条葫芦、必须试吊合格;
近年来,随着国内发电市场的饱和,环保要求越来越高,燃煤发电厂在国内的市场也越来越小。国家政策也明显有变化,能获得批准立项的项目少之又少。国内的火电施工单位、相关设备制造商等,为了开拓市场,确保企业生存,都把目光放到了海外国家,走出去。经过发展,越来越多的公司,在境外获得不少燃煤发电总承包订单。限于客观条件,取得的订单均在经济相对落后的国家,如印度、非洲等国家。这些国家,基础设施较弱,相关的配套设施较差,施工中需要的大量吊车,专用机具等匮乏。为了确保项目按照合同目标完成,项目涉及到的吊车及机具等,均需从中国运到项目所在地,将直接导致项目实施成本增加较多,还涉及到来回运费,关税等问题,对项目成本控制目标非常不利。
项目成败影响因素较多,锅炉专业因其工作量大,高空作业多,安全风险大,对机具需求要求高,工期长,客观上成为影响项目成败的主要因素。燃煤发电项目要持续向境外扩张,做大做强,就必须重视锅炉施工吊装技术方面的研究,在确保安全,满足施工需求的前提下,通过吊装技术的发展,保证项目成本更低,从而增强竞争力。
一、火电厂施工大件设备吊装之前的准备
一般情况下，我们在进行火电厂施工大件设备吊装之前应该做一些准备工作。施工项目负责人应该安排施工人员来了解掌握施工图纸的内容，培训施工人员包括有:提高施工人员的吊装技术能力、丰富施工人员的相关知识以及培养应该一些意外事故的解决能力，这样做的原因是施工项目的主体是人，通过我们对部分火电厂施工大件设备吊装工作的开展情况的调查结果显示，人为因素是施工过程中出现问题的一个重要原因。由此可见，为了保障参与施工项目的施工人员的技术过硬、知识丰富，我们就应该对施工人员进行有效的培训。
比如我们有一个六百mw机组的除氧器放置于火电厂二十二米层的专门除氧房，在三到七柱子之间，中心与中心之间的举例为五百毫米。这个除氧器采用的是卧式的双封头、有一个进口的喷头以及两个支座（滑动支座以及固定支座），并且这个除氧器的滑动支座地面标以及固定支座底面标的高度分别为二十二米、二十三米。这个除氧器的内部还配置有蒸汽的导流管以及再循环管以及给水出口。此除氧器独特的优势是由科学合理地安装结构、运用起来操作简单方便、具备安全保障、传热的效果非常好以及除氧能力高。放置除氧器的水箱的有效容积以及几何容积的数值分别是二百三十五立方米、三百四十四立方米，重一百一十八吨，长度为三十一米。我们选择七千三百型履带以及七千一百五十型履带进行吊装，把固定支座底面以及滑动支座施工完成后才能进行除氧器的吊装。
进行除氧器的吊装时应该设两条道轨进行托运，但是在选择托运滑道的时候应该在除氧层承重的位置上放置滑道下层的道木。两车在进行吊装时应该距离地面一百毫米，并且还应该做静负荷的实验达到十分钟，这样做的目的检测吊装设备各个部件的状态，一般可以实验三次及其以上。然后在正式起吊的时候，三百吨的履带以及一百五十的履带应该都向内部方向移动位置，这样做的目的是为了便于把滑动支座放置在道轨上。
在工业技术发展方面,我们国家虽然取得了长足的进步,但是和欧美发达国家相比,总体上还有不少的差距,同场竞技优势很少。在开拓海外市场上,中国公司更多靠价廉和服务来取得成功,但这样做取得的项目,实施风险较大,稍有不慎就赔钱,相信这也是中国制造在世界舞台上必须要走的路。单从本文探讨的锅炉施工来讲,国内常规施工均采用大型吊车作为主吊,再辅助配套其它大小不等,形式不同的吊车,来完成锅炉吊装施工。在国内市场,这些机具相对取得容易,成本也受控,应用也成熟,是国内施工的主流技术。境外项目由于项目所在国家经济较落后,这些机具取得困难,如果沿用这些施工方案,则相应机具需从中国运到项目所在地,涉及到较多问题,比如运输费用问题,关税问题,专业安装拆卸及维护人员,配件从国内采购等等,最终造成成本大幅度上升。项目结束后,吊车如何处置,也是一个大问题,运回中国,成本不菲,就地处置,不容易找到买家,报废吧,损失太大。
综上所述,在境外承包燃煤发电总承包项目,必须在锅炉施工吊装技术上进行优化和调整,尽可能减少大型吊车的使用。
二、锅炉施工吊装技术改进思路
2.1国内锅炉施工常规吊装技术。
在国内,锅炉施工常规常用如下技术,在锅炉钢架吊装时,配备一台大型吊车作为锅炉主吊,再配备几台辅助吊车配合。例如,主吊可以是大型塔吊(为锅炉施工专属研究,不同意常规的建筑塔吊),再配备坦克吊,或者小型建筑塔吊配合吊装。在锅炉受热面吊装期间,主要设备均靠主力吊车完成,辅助吊车配合吊装小件等。也有采用大型坦克吊作为主吊如450t及以上的坦克吊。这些配置能较好完成锅炉吊装任务,但是机具投入比较大。经过多年的积累,国内并不缺乏上述机具,成本受控,技术成熟,总体受控。
锅炉受热面施工,是锅炉最重要的工序。吊装量大,工序复杂,交叉多,质量要求高,安全风险大,这几个矛盾是相互制约的。在国内施工时,根据主力吊车的起吊能力,将受热面组合成较大块的组件,由吊车吊装到位,优点在于地面施工安全,质量控制较好,但对吊车要求高,吊装过程需要精心策划和监控,保证安全。如果吊车起吊能力不高,受热面通常小件吊装就位,由施工人员在空中进行拼接和调整,安装质量不容易保证,增加了空中作业量,人员安全不容易保证,同时,也加大了吊车吊装工程量。通常,都是尽可能利用吊车的吊装能力,组合尽可能大(重)的组件进行吊装。
2.2境外施工技术的变化
在境外施工燃煤锅炉,由前所述,不能采用国内常规的方法,应寻求在成本和工期安全等方面综合平衡的新方法。改进思路应着眼于在施工吊装技术方面的变化,调整吊装方案,放弃国内成熟的大型机具吊装技术,尽量采用简单易得的机具,同时,保证施工安全质量的要求。
按照此思路,锅炉钢架吊装时,可以采用较小的吊装机具,可选择市场成熟度高、成本较低、运输方便的建筑塔吊。一般选择在国内已经使用较多年份的,在境外使用后直接报废。根据锅炉容量大小,来确定建筑塔吊最大起重量,标准是满足大多数情况下吊装使用。
在受热面施工方面,着力考虑降低对大型机具的依赖。按照国内常规方案,组合后的组件,建筑塔吊基本上是无法吊装的。如果大量小件吊装,建筑塔吊无法满足吊装数量,也不利于质量和安全的控制。在境外施工,限于成本和当地国政策限制,通常会大量使用当地劳工,大量的散件空中组装,必将增加安全风险,质量不受控。
因此,锅炉吊装技术的改进,既要满足必要的组合,又必须能顺利吊装到位。在锅炉施工中,一直以来辅助吊装使用的卷扬机,作为之前的配角,现在提升到主角位置,作为锅炉吊住技术改进的依托重点。
2.3卷扬机在锅炉受热面吊装
卷扬机在锅炉受热面吊装中,有着重要的作用,并被大量使用。在国内施工中,锅炉汽包通常由卷扬机吊装到位,现在被液压提升装置取代。其它吊车不能直接吊装到位的设备,吊车无暇照顾的次要设备,通常都由卷扬机完成,比如,锅炉送粉管吊装。但是,卷扬机由于其灵活性,可组合式,加上滑车组成倍放大吊装能力的特点,满足受热面组合吊装成了可能。同时,卷扬机最大的优点是结构简单,成本低,性能可靠,项目结束后,可就地处理或者报废,整体费用和大型吊车相比少得多。改进思路为:既保持受热面尽可能组合后吊装,又采用卷扬机加滑车组的方式来吊装,之前配备的建筑塔吊作为辅助吊车,用来布置卷扬机,以及一些卷扬机无法吊装的设备如吊杆,还包括一些尺寸太小,卷扬机吊装反而更慢的。
根据不同的锅炉结构,卷扬机施工时有所不同,但是大原则基本相同。既要考虑吊装重件如顶板梁、汽包等设备,又要考虑吊装小型设备。通常解决方案为不同起重能力的卷扬机,如10t,5t,3t,2t,1t等各配备几台。具体配置,应根据施工方案决定,同时,尽量减少不同型号,增加通用性,避免备品备件过多,一般不超过3种规格。卷扬机系统吊装受热面,关键在于做好吊装方案的统筹考虑,系统考虑和提前考虑。在锅炉吊装钢架期间,卷扬机可以辅助吊装梁及平台等,此时卷扬机布置相对自由灵活。在此同时,应根据施工组织总设计,把受热面组合方案,吊装方案进行细化,确定卷扬机规格和数量,包括容绳量选择,卷扬机整体布置位置,钢架预留梁等。作为受热面吊装的卷扬机,没有特殊原因,应集中布置在锅炉前侧钢架顶部,即汽包顶部,由建筑塔吊配合布置。布置应考虑防雨及操作平台,才能满足吊装需求。卷扬机在使用过程中,需要统筹考虑,通常表现在几个方面:顶部钢架开口尽量不被钢丝绳全部占用,避免影响其他设备进出通道;吊装顺序合理安排,保证卷扬机使用正常,不窝工,不拥挤。
采用卷扬机吊装锅炉受热面组件的方法,组件放在锅炉0m组合或者在组合场组合好后,再运到锅炉下。钢架及平台前期根据吊装需要进行预留,后期逐渐补装。
三、锅炉大板梁吊装技术方法
技术方案二
3.1.1机械选择布置技术
1000MW超超临界机组的大板梁吊装时,在锅炉
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右侧布置1台CC25001/500t履带吊(德国DEMAG公司),与左侧的1台FZQ2000Z/80t附着自升式固定塔吊(郑州机械设计研究所)联合抬吊大板梁。在炉后布置1台KH7002/150t履带吊(日本HITACHI公司)作为锅炉尾部构架的吊装机械。
锅炉叠式大板梁采用分体吊装方案,下梁安装就位后,再吊装上梁,上梁在下梁体上找正,穿入高强螺栓,空中进行组合安装。为便于组织施工,加快锅炉K1~K6吊装进度,锅炉K6~K8尾部构架缓装,大板梁吊装就位后,再由150t履带吊进行补装。
3.1.2吊装准备
大板梁吊装前,影响500t履带吊车站位的锅炉右侧及后侧顶部的部分杆件先缓装,左侧运转层以下的钢梁、平台、垂直支撑等构件暂不安装,形成以大板梁、水冷壁螺旋管屏、炉膛内和水平烟道内受热面、冷灰斗水冷壁螺旋管屏等组件构成的拖运吊装通道,待上述设备就位后补装完善。锅炉钢架顶板梁K2~K3之间部分小梁缓装,作为上部水冷壁管屏和炉膛内悬吊立式受热面等构件的吊装通道;K4~K5之间部分小梁缓装,作为包墙组合件、中间隔墙组合件、初级再热器管排、初级过热器出口段管排、省煤器悬吊管和集箱等设备的吊装通道。
大板梁通过铁路运输到达施工现场后,利用布置在锅炉房的吊装机械卸车,并按吊装顺序依次倒运至炉架附近的初始拖运位置。大板梁划线时,按上、下盖板多数吊孔中心为基准,参照腹板中心划纵向中心线及横向中心线,将中心线引出至两端的断面上。
最上一层锅炉钢架验收合格后,进行钢架柱顶划线,用水平仪检查各柱顶相互标高差,超标时可在键槽内加装垫片调整直至符合要求。
3.1.3大板梁吊装
顶层钢架安装完,开始大板梁的吊装。结合大板梁在炉顶的布置情况,吊装时按照从炉后到炉前,即K6、K5、K4、K3、K2的顺序进行。将大板梁K2、K6倒运至炉后K6~K7柱之间的起吊位置,由80t塔吊和500t履带吊从炉后抬吊就位。利用卷扬机滑轮组将大板梁K5、K4、K3自K2~K3柱之间拖入炉底,并按“左端前置、右端后置”斜向摆放,然后,依次由80t塔吊和500t履带吊从炉膛内抬吊就位。大板梁吊装顺序及联合抬吊幅度值见表2。
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抬吊大板梁时,500t履带吊布置在炉右侧,集中控制楼的左后角。大板梁由炉膛内缓慢升起,提升至离地面约200mm,停5min,检查钢丝绳、卡索具及吊车的制动性能,确保无问题后,继续提升,提升时保持两吊车上升速度一致。
起吊过程中,大板梁始终保持与锅炉宽度方向构成夹角,避免与两侧钢架相碰。当大板梁下平面超过就位标高500mm后,停止提升作业,吊车进行回转和变幅,将大板梁送至就位位置上方,大板梁的纵横中心线对齐柱顶托板纵横中心线,放下大板梁,进行穿螺栓、找正等工作。
叠式大板梁安装均按照:吊装下梁体→吊装上梁体→空中穿装高强螺栓的顺序进行。大板梁就位后,及时安装两侧次梁和吊杆梁,形成稳定结构。吊杆梁吊装前,在地面穿装好受热面吊杆,一同吊装。为配合受热面吊装,吊杆梁不能集中吊装,预留出某些受热面的吊装通道,一旦具备安装条件及时穿插补装完善。
技术方案二
2.2.1机械的选择布置
1000MW超超临界机组的锅炉大板梁吊装,选择M2250/450t履带吊(美国)和FZQ1650/75t塔吊(中国山东)联合抬吊。M250S2/250t履带吊(美国)作为配合运输装卸大板梁机械。75t塔吊回转半径为22m范围内,起重量为75t;450t履带吊主臂为91.4m,起吊高度93m,起吊半径18m时可吊150.5t。2台吊车的80%负荷为180.4t,能满足吊装要求。
大板梁吊装时450t型液压履带式起重机采用超起主臂工况,从炉后开口进入炉膛。75t塔吊布置在炉右固定端,其纵向中心线距锅炉外柱轴线6.5m,横向中心线布置在K3轴线上,选择塔身高度约97m。
2.2.2吊装准备
考虑大板梁的吊装顺序,因此大板梁运输应按照K1、K2、K3、K4、K5、K6顺序运到炉底(影响运输大板梁的构件可缓装)。
为避免下部叠形大板梁吊装就位后,因大板梁长度较长而造成大板梁挠度超标及变形增加大板梁空中对接的困难,可在大板梁下部安装临时支撑桁架。如需要安装支撑桁架应在吊装大板梁前进行;为了满足大板梁对接的要求,可在地面检测大板梁变形情况,在大板梁两头垫上500mm高的支撑,将大板梁放在支撑上,检查挠度及变形,如在规定范围内则不需加临时支撑桁架。
锅炉顶层钢架安装验收合格后,划出各柱顶大板梁支座的纵横中心线,并测量各中心线间距。由于安装找正造成的柱顶中心线的少许偏差,各柱顶相互标高差,可在顶板梁支座的安装过程中予以消除。
2.2.3大板梁吊装
锅炉大板梁K1分段供货,直接由75t塔吊或450t履带吊吊装就位;其他叠形大板梁采取单件吊装,由450t履带吊和75t塔吊抬吊就位。
锅炉大板梁既长且质量大,需从炉膛内起吊,因此K2~K3、K4~K5下部留出运输通道,大板梁运到现场后,K2、K3大板梁可直接运到炉一侧,由75t塔吊和450t履带吊卸车至专用拖盘上,由K2~K3间运输通道上拖运到炉底存放。K4、K5、K6大板梁由250t履带吊配合卸车至设备堆放场,吊装前用200t液压自卸平板车运至炉侧,K4、K5大板梁由75t塔吊和250t履带吊卸车至专用拖盘上,由K4~K5间运输通道上拖运到炉底后直接吊装就位。大板梁K6由炉后通道进入,由450t履带吊和75t塔吊联合抬吊就位。
大板梁吊装过程中,以相邻2根为1个单元,及时连接两侧支撑梁、支吊梁、横梁及水平支撑等部件,形成稳固的框架结构,并进行单元找正,初紧高强度螺栓。大板梁吊装完毕,进行顶板结构的整体找正,验收合格后,终紧高强度螺栓,最终完成炉顶钢结构的安装。顶板结构吊装中局部位置予留开口,作为锅炉承压部件进档空间,并随承压部件安装的进行情况逐步安装封闭。顶板结构安装完后,依次在承压部件安装前、水压试验上水前、水压试验上水后、水压试验完放水后进行顶板梁挠度测量,并记录测量结果。
结束语
发电厂2台1000MW超超临界锅炉大板梁吊装分别采用不同的技术方案,本文从起重设备选型、吊装时起重机站位、大板梁运输方式、吊装顺序、组合方法等方面进行了比较。技术方案一能够降低施工成本,却降低了吊装速度;技术方案二能够加快吊装速度,施工成本增加了。选用吊装技术方法时应视吊装机械资源配备、运输机械设备、施工工期、现场环境、工程成本、辅助设备等诸多因素而定,不宜照搬套用。但是通过实践及两种方法比对得出一致结论,大板梁的吊装要有2台大型吊车联合抬吊。类发电机组建设施工中锅炉大板梁吊装宜选用性能可靠、可控性好、灵敏度高的大型进口(国产)起重机械联合抬吊。即使起重设备能够单独机起 大板梁,考虑到大板梁较长,单机吊装会产生一些变形,所以仍要采用双机抬吊,增加稳定性,方便就位。
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