费德忠
上海申能能源科技有限公司
摘要：低压锅炉水冷壁不仅结构复杂，且吊装难度较大，对安装技术提出较高的要求，可以说水冷壁是受热面内焊口最多的设备，且水冷壁安装周期比较长，需要配合相应的安装工艺。通过工程概况分析，了解水冷壁泄露的原因，结合机组实际情况提出水冷壁管安装工艺，从而完善水冷壁地面组合与焊接变形控制，强化水冷壁组件吊装施工，保障安装质量。
关键词：热电项目；低压锅炉；水冷壁；安装工艺
引言：低压锅炉水冷壁的工作参数较高，为确保安装质量，保证水冷壁管可以长期的在安全环境中满负荷运行，本文结合多年来锅炉水冷壁安装经验，针对水冷壁泄露原因，结合安装流程提出有效控制措施，明确水冷壁地面组合与组件吊装等安装施工要点。
1 工程概况
2010年公司在#2机组汽缸系统安装项目工程中，提前做好充分调研与准备工作，为确保#1机组能够一次盖缸成功，使系统无故障运行，有步骤的完成气缸系统的安装。在本项目中解决了如下问题：（1）气缸本体氛围高中低压三段单气缸结构，三部分结构材料各部相同，上下缸通过116只螺栓连接，前缸有猫爪与前轴承座相互连接，再使用膨胀滑销完成定位。后缸的两侧位置有底架支托和定位滑销，下部位置安装喷水装置，当排气缸的温度较高时，设备可喷凝结水降温。（2）合空缸检查与气缸修复。将气缸平面清理干净，再安装定位销，分别对自由状态与冷紧1/3气缸螺栓状态下测量气缸间隙，记录相关数据，完成检查后拔开定位销和螺栓。将下气缸中的杂物清理干净，使用压缩空气清扫灰尘，检查气缸内部仪表畅通情况，安装隔板和转子等装置，监听内部是否有异响。完成气缸翻缸后，将其吊离地面大概一个人的高度，使用水平仪查看气缸分面横向与纵向水平情况，确保倾斜度低于0.3mm。
对水冷壁进行预组合后，将管排按照一定顺序设置在组合架中，同时在水冷壁安装基准线和管屏的中心线位置做好标记，检查各项工序，及时发现并处理缺陷。检查低压锅炉各项设备，查看管子是否存在重皮或者裂纹的现象，设备在运输后是否有磕碰，按照图纸复查管排几何尺寸，按照图纸位置摆放管排，在摆放的时候应保证管排上下间距超过600mm，为通球和设备管口位置的打磨做好准备。针对低压锅炉中部水冷壁安装，其安装流程大致如下：搭设组合架、预组合水冷壁、保留焊口位置、组合水冷壁管排、处理附件、调整水冷壁标高、加固处理、安装水冷壁。由于水冷壁管排处理起来比较简单，且施工速度较快，在吊装的时候可以提前安装左侧水冷壁，后安装右侧，随后密封处理，使水冷壁可以承受一定的重量。水冷壁中应找出正位并加固处理，安装的同时确保焊口连接，找正时保证所有位置和炉膛对角线尺寸达到工程标准。水冷壁加固层数应在4层以上，且每层水冷壁的点不能低于4个，吊装组件时根据水冷壁基准展开安装，从而节约加固材料。地面预组合处理可以降低施工难度，后续人们只要根据基准线和中心线的位置完成水冷壁管安装即可[1]。
2 低压锅炉水冷壁泄漏原因分析
锅炉水冷壁出现泄漏的原因主要包含两方面：一方面，因高温腐蚀而引发的水冷壁泄漏问题。高温腐蚀主要包含烟气侧与水汽侧两种，即水冷壁管长期在高温烟气环境中引发的锈蚀情况，这是一项物理化学变化过程，经常在水冷壁和过热器位置出现。水冷壁高温腐蚀集中于燃烧器周围，由于燃料中含硫量高，锅炉中烟气侧腐蚀主要有硫酸盐型、硫化物型几种，比如硫酸盐型腐蚀会在高温受热面产生，硫化物型会在炉膛水冷壁上产生。出现以上几种腐蚀情况的原因有很多，比如燃煤品质影响或煤种影响，粉煤细度影响或燃烧器影响等。另一方面，因超温而引发的水冷壁管泄露问题。锅炉运行时工作人员需要做好气温壁温的有效控制，机组在运行时做好燃烧调整，减少烟温两侧偏差，保证受热面能够正常吸热，引发超温突变。控制好减温水量和减温器后气温，防止局部受热严重而水冷壁爆管[2]。
3 低压锅炉水冷壁管安装工艺分析
3.1水冷壁地面组合
3.1.1组合要点分析
在水冷壁地面组合中，需要将水冷壁组件管屏根据图纸设计，按照编号顺序摆在组合架上，摆放时应注意管屏的方向，避免放反。
检查水冷壁管屏和散管的外观，测量管屏几何尺寸，使用压缩空气对管内进行吹扫，并完成通球检查，及时解决缺陷问题。对管屏拼缝处理时，应以管屏基准线为依据做好管排的调整，按照测量数据切管管屏鳍片，组合拼缝的时候考虑到焊接时的收缩量，确保鳍片焊接满足图纸要求。管屏对接和集箱对接施工中，先对管排两端进行拉钢丝试验，查看管口位置是否整齐，打磨并修正超出钢丝的管子，使其在一条直线中，方便后续对口安装。打磨完成后清理管子坡口与内外壁15mm范围内的污垢，指导关闭显现金属光泽，调整两边高度，保证对口间隙在3mm以内。如果管屏对口有折扣，应切割鳍片并调整后再继续焊接对口。
3.1.2焊接变形控制分析
锅炉水冷壁安装时的焊接工作量很大，多数情况下需要人们手工焊接，这其中容易出现焊接变形的问题。因此，在焊接水冷壁管时需要采取一定的措施控制焊接变形。水冷壁多数使用的是小管径管屏，在组合与安装的时候鳍片容易出现横向收缩变形的问题，镶嵌时应选择宽度适中的扁钢，将鳍片间隙保持在2mm左右，如果超过2mm，建议更换扁钢。如果选用焊接填充的方法，施工时可能会出现局部收缩量过大或者变形严重的情况，从而导致工程返工问题。为防止角部焊接鳍片变形，可采取以下几种控制措施：管屏和连接管在焊接的时候需要将管节距调整到设计值，尽可能的减少变形，焊接同一个鳍片时应采取交叉焊接的方式，明确焊接顺序，控制焊接电流[3]。
3.2水冷壁组件吊装
根据水冷壁安装要求选择机械设备，比如80t圆筒吊和50t塔吊，以及150t履带吊。在机械布置方面，圆筒吊会布置在炉的一侧，这是水冷壁主要吊机，塔吊会按照现场实际情况，多数情况下布置在炉顶上。150t履带吊一般安装在锅炉外侧，负责协助水冷壁工作。在组件吊装时，需要按照以下工作要点完成施工：（1）采用组合吊装的方式安装水冷壁，自上而下的进行吊装，向安装受热面的吊挂装置，再安装水冷壁，采用大件组合的方式完成对口安装，降低工作量。（2）水冷壁安装主要包含扳起与吊装两过程，在组件扳起时，需要将提前组合好的组件使用2台大型起重机将组件扳起，吊装时将组件用1台起重机吊装就位。（3）将组件垂直吊起，使用圆筒吊提升组件，再将组件送到相应位置，如果无法一次顺利就位，可以使用绑在大板梁与次梁上的钢丝绳完成就位，就位后调整高度，直到符合作业要求后再打紧吊杆螺母。（4）由于后水拱部的结构复杂，且组件重量比较重，建议在锅炉炉膛地面完成后水拱部的组件组合，在吊装时使用大型机械完成抬吊，或者使用卷扬机完成相关操作。（5）如果风力超过了6级，不建议进行水冷壁吊装作业。即使风力低于6级，也要根据风力对吊装作业的影响来考虑，吊装就位之后，为避免水冷壁管的组件出现摇摆，吊装后应及时固定水冷壁组件。
3.3水冷壁组件找正安装
完成水冷壁吊装作业后，可以对其组件找正处理，对口完成一段就要及时找正并做好加固处理。将水冷壁组件标高上集箱作为基准，即立柱1m标高线，在找正之前可以将基准标高引到柱顶处，随后选中板梁轴线为相对位置。对于标高和水平度的确定，可以将1m标高引到柱顶，随后使用水平管对水冷壁集箱高度进行检测，同时得知水平度，对水冷壁的吊杆螺母进行调节，使标高得到调整。由于水冷壁重量与大板梁挠度会影响安装效果，建议安装标高的时候提前提高15mm左右。针对加固处理，完成每层找正之后，使用槽钢和低压锅炉钢架进行加固处理，连接点不建议选在受热面周围。确定标高和水平度之后，还需确定相对位置和垂直度，使用吊线锤即可确定相关参数，要求水冷壁垂直度不宜超过总长度范围的10mm。安装完成后应将刚性梁调整好位置，检查密封拼缝是否有误差，及时找正水冷壁。水冷壁安装过程中尺寸控制难度比较大，为有效控制升角和水冷壁的外形尺寸，应科学控制管子标高与钢架间距，焊接对口之前通过修磨或者接长方法控制管控间隙过大问题，而不是将全部管子截短，减小尺寸偏差。如果需要接长管子，建议采取阶梯截断并错开接长的方式完成安装调整与尺寸控制。
总结：总而言之，本文以实际工程案 简述水冷壁安装要点和安装方法，以避免高空作业为前提，降低作业难度与安装成本，从而达到预期进度，实现对安装作业的质量控制。分析#2机组汽缸系统安装项目工程中关于水冷壁的安装要点，通过对水冷壁的预组合处理降低施工难度，再将组件管屏根据图纸设计按照编号顺序摆在组合架上，及时做好焊接变形控制，使水冷壁组件吊装和组件找正工作满足作业需求。
参考文献：
[1]常伟.燃煤锅炉水冷壁高温腐蚀区贴壁气氛测试技术导则正式发布[J].氮肥与合成气,2021,49(05):37.
[2]魏然,马升.电站锅炉水冷壁管减薄原因分析及改进措施[J].宁夏电力,2021(02):69-72.
[3]石建良,刘彦新.复杂煤种锅炉水冷壁结渣特性的数值模拟及防结渣配煤优化[J/OL].中国电机工程学报:1-12[2021-05-20].