超超临界机组锅炉空气预热器安装工艺探讨

黄仁冲

【摘要】阐述国电泰州发电有限公司一期2×1000MW超超临界参数变压运行垂直管圈水冷壁直流炉空气预热器原理、施工工艺以及施工中出现的一些问题进行探讨。

【关键词】 空气预热器 ； 工作原理；施工工艺

[ Abstract ] the Guodian Taizhou Power Company Limited is a 2× 1000MW ultra supercritical sliding pressure operation of vertical tube coils of the water walls of once-through boiler air preheater principle, construction technology and construction of some problems.

[ Key words ] air preheater; working principle; construction technology

中图分类号：U664.5+3文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

国电泰州发电有限公司一期2×1000MW机组工程为超超临界参数变压运行垂直管圈水冷壁直流炉，每台炉配备两台34-Ⅵ（T）-1850-SMR型容克式空气预热器，为垂直轴受热面回转式，三分仓结构，对称布置于锅炉尾部竖井后侧的钢结构上。主要部件有转子、外壳、模块仓格、支承轴承、导向轴承、端轴、冷端连接板、热端连接板、密封装置、传动装置、吹灰、清洗装置及润滑油系统。

容克式空气预热器从烟气中吸收热量，然后通过由特殊形状的金属板组成的连续转动的传热元件把热量传给冷空气。下面我简单阐述本工程空预器安装的工艺措施及质量控制方法。

在对炉架承载面进行基础划线后，按照图纸尺寸，沿横向、纵向中心线向两侧划出空预器膨胀装置中心线；测量膨胀装置基础水平，根据空预器安装标高以及膨胀装置布置图安装膨胀装置，要求每组膨胀装置上表面水平度偏差不大于1.5mm，标高偏差±5mm以内,每组膨胀装置相互标高应符合设备技术文件要求。安装时要注意使滑动垫聚四氟乙烯面朝上，底垫光洁度高的一面朝下，使垫铁组能形成相对滑动。冷端连接板安装时，由于冷端连接板组合起来的重量很重，超出起重机具吊装最大载荷，因此主要考虑进行散件安装。冷端中心桁架组件重量为68844kg，采用300t履带吊吊装到预先在13.7m层土坦克上，预先在2M60和2MB64两根大梁上安装4只30t土坦克，然后采用链条葫芦牵引到位，最后使用千斤顶顶起安装就位。 300t履带吊主臂54m，最大回转半径为R=46m，Q额=16t。最小回转半径R＝9m，Q额=166t；吊装最大回转半径R=16m，Q额=82t，负荷率为（68.844+5）/82=90%。冷端一次风中心桁架和冷端一次风中心扇形板组件重量为10831kg，考虑采用250t履带吊吊装就位。冷端梁运输和吊装需办理安全施工作业票。

冷端中心桁架和冷端一次风中心桁架找正时，应满足腹板铅垂偏差均不超过1.5mm的条件下，保证连接法兰钢板水平度偏差不大于2mm，然后，在两连接法兰钢板中心各取一基准点，以此两点为基准纵向找平梁，偏差不大于1.5mm；调整扇形板机加工面的水平度，使扇形板的横向水平偏差（在扇形板的大小头处测量）不大于0.4mm/m，纵向中心线应与连接法兰钢板的两基准点连线重叠，偏差不大于1.5mm。在冷端中心桁架上沿横向、纵向中心线向两侧划出空预器膨胀装置中心线；根据空预器安装标高以及膨胀装置布置图安装膨胀装置。安装时要注意使滑动垫聚四氟乙烯面朝上，底垫光洁度高的一面朝下，使垫铁组能形成相对滑动，不允许搞错。要注意将膨胀装置底板先点焊牢，再次复核每组膨胀装置上表面水平度和标高，符合要求后根据图纸要求在底板长度方向的两端各焊100mm长的焊缝，不能全焊，横向也不能焊。

膨胀装置安装好后，可以安装转子外壳的主座架和侧座架；主座架安装在冷端中心桁架上，侧座架安装在锅炉钢架上的膨胀装置上。当主支座架与冷端梁中心线相对尺寸符合图纸要求后，装焊临时支撑固定主支座板，临时支撑应从中间梁中心部位伸向主支座板的上部，绝不允许把临时支撑焊在扇形板上。焊接前要将焊接区域的锈垢等清理干净，焊缝必须符合要求。

冷端中心桁架就位并找水平后，检查轴承座的水平，采用铁水平尺和框式水平仪测量轴承座上部法兰面的水平度，水平度应在0.4mm/m范围内。同时要考虑到模块安装后整个下梁会产生一定的下挠度，为了保证转子的正常标高，因此在将轴承座标高调至图示尺寸后应再增加8mm厚的垫片。支承轴承安装前应先用汽油和不起毛的织物，将轴承座内部以及轴承球面清洗干净。装轴承和连接座进入箱体。测量必要的间隙并作好记录。尤其是需用塞尺对轴承箱和底板之间的间隙进行测量，保证间隙均匀，底板确认与轴承箱接触严密。要特别注意：支承轴承安装好后，在对支承轴承相连接的零件和其它设备进行施焊时，必须安装可靠的接地装置，防止焊接电流通过轴承而损伤轴承。

支承轴承安装完后可以将转子中心筒吊装就位，转子中心筒和端轴装置重量为24960kg，采用250t履带吊在炉后吊装就位；吊装前要注意区分两台空预器的转向，安装时可以通过观察端轴上铝制密封环的止动块来判别正反。注意转子中心筒吊装前应进行外观、主轴弯曲度和端轴面光洁度进行检查，符合图纸要求。中心筒就位于支承轴承上，拆除支承端轴保护罩，清理端轴的端部，清理法兰表面，去除毛刺和凸起部分。将过渡套和轴承内环装在支承端轴上，并用临时措施固定好。拆去冷端固定密封盘上的扇形弧板后，在冷端连接板中间梁上要布置好千斤顶和垫铁，起吊中心筒和端轴装置，先放到千斤顶上，对好中心，拆去过渡套和轴承外环的临时固定绳，慢慢放低千斤顶，使中心筒和端轴放到轴承座上，用水平仪校正好垂直度，用临时拉撑固定好中心筒。下部中心筒和端轴装入支承轴承内，确保中心筒和支承轴承转盘接触良好，以保证中心筒的突出部分盖住转盘；用保护罩、塑料布盖住中心筒和轴承座，防止污物进入。

在后续车削转子角钢过程中，我们发现支撑轴承箱内发出脆响，将转子采用千斤顶顶起，抽出支撑轴承检查，并根据厂家要求将轴承箱底板和垫板加工研配，装上后仍有响声。后未作处理，但经过启动运行到168时响声消除。后分析原因是轴承箱底板和垫板间隙配合不好所致，面接触不足，导致运转过程中垫板变形发出的声音，经过一段时间运行后垫板发生一定变形使得接触面增加，响声消除。此类事情在其他工程也发生过，值得借鉴。避免增加顶转子拆支撑轴承的工作。

热端梁的安装要根据热端连接板图、预热器轴侧分解图来安装热端连接板及管撑，安装时注意核对各部分之间的对接标记，防止装错。各部分之间除副支座中心板正上方的那块热端连接板中心板，在安装模件时需拆除外，其余均与冷端连接板一样，按相同要求进行密封焊接。热端连接板中间梁定位于主支座后，拆除扇形板和固定密封盘的临时支撑，把热端固定密封盘调平到适当的高度，使其与中心筒同心，偏差要小于1.5mm，在所有结合面上涂7304密封胶。6安装气封组件时要注意对接板上的正反，同时注意两块密封环组件的装配位置，上、下不要装反，将气封组件安装于热端静密封盘上，密封接合面均涂抹7304密封胶。用框式水平仪在转子中心筒端板或支承端轴上，沿径向放置，转动中心筒，调整导向轴承座，使中心筒与端轴的旋转中心线的铅垂度偏差小于0.4mm/m，同时用百分表测量轴承座上平面，并进行调整，使其端面跳动不超过0.25mm，合格后，紧固轴承座，装焊定位板。在导向轴承座和轴承内加入过滤好的680号重负荷工业齿轮润滑油至最高油位。外露金属表面涂以油或轻质油脂防生锈，同时须在各对接面及密封面上涂7304密封胶。中心筒与端轴的旋转中心线的铅垂度偏差控制应小于0.4mm/m，考虑模块安装后转子垂直度会发生改变，而转子垂直度将关系到预热器的最终安装质量与性能的好坏及轴承的寿命，故我们在安装模块前先将转子预找正并将轴承座止动块分段焊，待模块安装完后再重新进行复查、调整，从而保证这一重要工序的安装质量。

转子是空预器核心部件，我们用旋转手柄及中心筒销子转动中心筒来安装模式扇形仓；采用配套起吊梁起吊满载的模式扇形仓，起吊前应检查起吊梁工字钢是否完好，有无损伤。在起吊前先松开模式扇形仓与中间隔板及突缘装置的螺栓，吊点生根在模式扇形仓起吊装置上。每台预热器模式扇形仓共9组，为车间装配件，每组模式扇形仓内装有元件盒及传热元件。安装模式扇形仓组件后，插入转子中心筒销。注意：此时不要焊接中心筒！检查冷端突缘确保完全咬合。用同样方法继续安装其它模式扇形仓组件。安装中间隔板及突缘装置并插入转子中心筒销。用拉紧装置连接主径向隔板。首先在位置10开始，把拉紧装置与两块主隔板连接在一起，这个阶段只是粗调，应注意此时不要焊接中心筒，检查冷端突缘确保完全咬合。当18个拉紧装置装完后，测量模式扇形仓热端和冷端的弦长，测量时不能转动转子。按平均弦长尺寸作为基准进行最后调整，全部完成后安装栅架。开始安装最靠近热端和冷端的栅架，栅架靠在支撑销上，栅架插入到隔仓内以便栅架装在转子壳板内侧并保持内壁弦长平均尺寸。栅架只能点焊，以便能安装栅架够调节弦长尺寸。注意：栅架的安装图案是确定好的，图案可以通过翻转栅架得到，继续安装栅架，保证其在18个隔仓的同一平面内。在这里要特别注意：在转子或中心筒上进行焊接前，转子中心筒装置必须可靠的接地，否则会损坏轴承。

最后，我们进行了模块和传动装置的安装，首先要根据安装需要，转子外壳侧板靠近烟气侧的炉后一块缓装，作为传热元件吊装的开口，热端连接板的烟气侧管撑部分缓装，作为吊装模式仓的通道。所有模件块厂家都装配了起吊附件，并提供了专用的模件块起吊装置，安装时须利用这套专用起吊工具吊装模式扇形仓。为了保证轴承受力均衡，模式扇形仓必须按照转子装配组件图所示的安装顺序两两对称进行吊装。开始安装时，可采用转动手柄通过扳动手柄来转动中心筒，等相邻四块模件块装好且外部模件块连结螺栓紧固后，在模件块外圆壳板上装吊环螺钉来转动转子，直到装完所有模件块。如最后一块模块安装时发现间隙过大或过小，此间隙应通过改变相邻四个模块间的间隙来达到要求。模块安装好后，在模块某一点沿径向放置框式水平仪，用加垫片的方法将其调整至零位，盘动转子一圈，转子水平度变化范围应控制在0.40mm/m以内，且各仓格的弦长偏差≤2mm时，焊接中心筒销。模件块装完后，重新装上热端固定密封盘上的扇形弧板，再安装传热元件。 转子组装和焊接完后，开始安装中心传动装置。根据中心传动装置总图安装传动装置。应特别注意按照图纸要求在安装联轴器时预留一定的膨胀间隙(约30mm),用于预热器正常运行时吸收向上的热膨胀。 传动装置安装完后及时的将润滑油注入减速箱内。注意框架与传动支撑钢板的焊接应在传动装置调整完成之后进行。

径向、轴向、旁路、静密封安装与调整直接关系到空预器漏风率的大小，因此非常重要，我们在安装冷、热端中心筒密封，并调整到径向密封组件尺寸。松动冷、热端扇形板外端旁路密封挡板外面的固定螺栓，调整扇形板，重新上好这些螺栓。按照图纸要求安装转子中心筒密封、旁路、轴向及径向密封片。转子中心筒密封片安装可通过调整装于导向轴承座套上的密封盘调节杆，调平热端密封盘，并保证热端密封盘与中心筒中心线重合，然后按径向密封组件图要求，装焊中心筒密封片。中心筒密封与热端密封盘之间的间隙，在转子整圈转动过程内不得超过图纸规定间隙0～1.5mm，冷端密封盘亦须找正并调节到图纸规定位置。在确认转子的位置高度正确，冷端固定密封盘已调平后，即可安装转子径向密封片，安装前先调平一块扇形板，可利用制造厂提供的铝制摩擦指针装于径向隔板上为靠山来调整。径向密封直尺亦可通过此方法来安装，注意安装尺寸必需符合图纸要求，直尺加工面应朝向转子。再以密封直尺为靠山安装所有径向密封片，安装时应注意其配置、预留间隙、朝向、接头等都应严格按图装配。另外，与径向密封片有关的垫板、端板、压板和各补隙片都不能漏装漏焊，以减少不必要的漏风。安装时注意考虑到轴向密封板应有足够的调整余量，防止转子最大变形状态下密封片与密封板摩擦过度导致电流超标及转子卡死，亦可通过调节轴向密封片来减少此处的漏风。在安装静密封片时，应注意严格按图施工，特别注意部分密封钢板不要求全部焊，要做到既能保证各仓间的密封，又不影响扇形板、轴向圆弧板与密封盘的调节功能。安装旁路密封片时，按密封间隙调整图要求正确定位旁路密封片，留好密封间隙，旁路密封片间隙应以密封角钢最突出点为测量点，旁路密封片间隙调整时应通过调整壳体上的角钢而不是直接拨动密封片来实现。两层密封片应紧密叠合、平齐且槽口错开，扇形板侧面处的旁路密封片端部应修割至贴紧扇形板。所有密封片安装完毕后，通过主支座板上下的调节螺栓，将扇形板与圆弧板间的密封板调至贴紧冷端扇形板、热端连接板，扇形板尾部的旁路密封挡板亦需调至顶紧扇形板，以保证这些地方的密封。最后还要进行一次彻底的查漏补缺工作，特别是连接板法兰接头及其上未装螺栓处的孔洞及其它部位的易产生预热器内外及各仓间漏风的孔洞应全部堵漏。

空气预热器安装方面对我们来说是一个比较成熟的施工工艺但本工程是我公司承接的第一台百万千瓦级超超临界火电机组，空预器的安装质量关系到整个锅炉的热效率，我在此也是对施工方案的一个总结，同时对原理也进行了一些阐述，希望对今后空气预热器的安装工艺有所用途。