1240MW塔式锅炉钢结构顶板层次梁吊装技术的优化及应用

吴良波++郑小明++林贵生++宗晓晖++林森鹏++谭义

摘 要：顶板梁吊装是锅炉安装的关键节点，是锅炉安装大型机械选择的首要条件之一，其中大型机械布置的合理性直接关系到整个锅炉安装的机械费用及锅炉安装的进度。本文着重介绍华厦阳西电厂5、6号机锅炉采用延长梁双塔机抬吊次梁就位以及牛腿预存缓装次梁后拖运就位的新技术有效节约机械成本、优化现场机械布置的施工方法。

关键词：锅炉 顶板层次梁 双机抬吊 延长梁 牛腿 拖运

中图分类号：TU75 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0040-07

随着中国经济增速进入换档期，以及经济结构调整的持续深化，经历了十多年高速增长的电力工业，也将随之进行调整。与电力工业相伴而生的电力建设行业，亦将出现根本性的转折。因此，面对目前国内电力建设行业形势，众多的电建公司为获得国内少有的业务都会采取低价中标的策略。在这种情况下，电建公司如何在国内项目施工管理中开源节流、降本增效获得最大利润，已成为各电建公司重点研究的课题，其中优化施工方案是一个大方向。广东华厦阳西电厂二期5、6号机组（2×1240MW）工程是该公司低价中标的目前亚洲在建最大容量的常规火电发电机组，作为1240MW的火电机组，其设备无论是在重量、尺寸上都是其他小容量机组无法比拟的，因此，安装施工机械的合理选取对于降本增效尤为重要，特别是机械费用占大头的锅炉本体吊装的机械，如何创新锅炉本体施工技术，从而优化锅炉吊装大型机械配置、节省机械成本的研究是一个重要课题。

1 阳西华厦阳西电厂1240MW燃煤发电工程锅炉钢架简介

华厦阳西电厂5、6号机锅炉是上海锅炉厂设计的超超临界1240MW塔式锅炉。锅炉钢架采用全钢结构，共11层，宽58m，深58.8m，高135m；炉前为悬吊副钢架，炉后副钢架为支撑空预器、脱硝装置、烟风道钢架。其中主立柱最重件为49.3t，顶板梁最重为水冷壁前、后墙次梁均为92.5t。锅炉钢架设备单件主要质量统计如表1所示。

2 锅炉吊装机械布置与吊装方案优化

该炉型设备的吊装机械布置采取我司成熟塔式锅炉安装机械布置方案（以5号炉为例，机械布置图见图1）——前期在炉膛中心布置一台大型塔吊用来吊装锅炉钢结构，待锅炉钢结构安装到顶层的时候再在炉外布置一台大型塔吊用来拆除炉膛中心塔吊、吊装与炉膛中心塔吊塔身相碰的缓装次梁以及其他锅炉设备。

常规方案：按单机吊装锅炉钢构件来选取吊机，根据锅炉钢结构布置情况及相关塔机起重性能表经过计算，完成锅炉钢结构吊装炉膛要布置120t级塔吊才能完成顶板层最重件的吊装；炉外侧需要布置80t级塔吊才能拆除炉膛120t级塔吊，同时炉顶需布置80t履带吊与炉外侧80t级塔吊双机抬吊才能完成炉膛塔吊塔身相碰的缓装次梁的吊装。

一次优化方案：由于本台锅炉钢架单件质量超过70t的构件过少，仅两件次梁为92.5t，如果為了吊装这两件次梁在炉膛布置一台120t塔吊，不经济，进行优化——把顶板层大板梁、次梁重大件改为用炉膛内塔机及炉外侧塔机双机抬吊的施工方法，把炉内侧塔吊改为80t塔吊。经过核算，采取上述方案也能满足施工，顶板层各重大构件吊装负荷见表2。

二次优化方案：从一次优化吊装负荷表可以看出炉膛80t塔吊与炉外侧80t塔吊的机械布置方案能满足炉顶层大件的吊装要求，而且双机抬吊的时候两机的负荷较低，吊机能否再进一步优化——炉膛80t塔吊保持不变，将炉外侧80t塔吊改为64t塔吊，经过计算，顶板层各重大构件吊装负荷见表3。

由表3可见，此方案吊装水冷壁前墙次梁时两机负荷过大，超出了国家相关规范的要求，具有一定的安全风险；炉膛中心80t塔吊拆除时单件最重26t，炉外侧64t塔吊在炉膛中心位置最大吊重32t，可以满足要求；然而80t履带吊拆除后主机最重48t，炉外侧64t塔吊无法将其从大板梁顶上吊下来。综上述此机械布置方案不能满足吊装要求。

3 顶板层次梁吊装技术的优化

为了解决二次优化方案中存在的问题，华厦阳西电厂5、6号机锅炉顶板层次梁吊装采取以下技术：（1）水冷壁前墙次梁靠炉外塔吊侧端面焊接延长梁，将炉外塔吊吊点设置在延长梁；（2）缓装次梁两端面焊接牛腿，在炉膛中心塔吊拆除前将缓装次梁预存在塔身后面，待炉膛中心塔吊拆除后利用重物移动器将预存缓装次梁拖运就位。

3.1 关键技术

3.1.1 延长梁双机抬吊次梁就位技术

延长梁双塔机抬吊次梁就位就是在次梁靠炉外塔吊侧端头增加延长梁，将炉外侧塔吊吊点设置在延长梁上，减小次梁就位时炉外侧塔吊的作业半径，从而减小炉外侧塔机的负荷率，合理分配两塔机的负荷，使两塔机的负荷在国家相关法规的允许范围内，安全、合法、合规完成吊装作业。延长梁设计见图2。

由图2，图3所示，起吊时使用次梁腹板上吊耳，两机分配质量均为47.4t。起吊时抬吊工况选择：STT2200-80t塔吊作业最远半径35m，额定起重质量63.03t，分配质量47.3t，索具质量为1t，负荷率为：QTZ1200M64-64t塔吊作业半径20m，额定起质量为61t，分配质量为47.3t，索具质量为1t，负荷率为：。次梁抬吊至炉右钢架顶部临时存放，QTZ1200M64-64t塔吊改为延长梁上吊耳：STT2200-80t塔吊作业半径28m内，额定起重质量80t，分配质量62.6t，索具质量为1t，负荷率为：，QTZ1200M64-64t塔吊作业半径29m，额定起重质量为43.5t，分配质量为32.8t，索具质量为1t，负荷率为：。满足吊装要求。

3.1.2 牛腿预存缓装次梁后拖运就位技术

牛腿预存缓装次梁后拖运就位就是在与炉膛塔身相碰的缓装次梁顶面两端头各焊接一根牛腿，在炉膛中心塔吊拆除前将缓装次梁预存在塔身后面或前面，待炉膛中心塔吊拆除后利用重物移动器将预存缓装次梁拖运就位。牛腿设计如图4。endprint

3.1.3 延长梁、牛腿设计校核

（1）延长梁、牛腿强度校核。

延长梁、牛腿采用H型钢，直接焊接在次梁端面，延长梁、牛腿受力分析及截面如图6所示。

变形最大发生在B处：弯矩Mmax=FL，截面抵抗矩：，弯曲正应力，剪切应力。

延长梁选取H800×350×30×30，材质Q345，L=5000mm，代入上述公式得B处弯曲正应力B=171.9MPa<295MPa，剪切力B=62MPa<170MPa，可见延长梁选取可行。

牛腿选取H488×300×11×18，材质Q345，L=850mm，同理可得牛腿B处弯曲正应力B=94.1MPa<295MPa，剪切力B=64.1MPa<170MPa，牛腿选取可行。

（2）延长梁、牛腿焊缝强度校核。

对延长梁、牛腿与次梁焊接处受力分析及焊缝截面如图7所示。

焊缝受拉应力为：，焊缝受弯矩最大切应力，。

延长梁与次梁端面搭接焊接长度900mm，焊缝高度K=20mm，数据代入上式得焊缝受拉应力为MPa，焊缝受弯矩最大切应力=146.63MPa，=146.72MPa<200MPa，焊缝设计可行。

牛腿与次梁端面搭接焊接长度600mm，焊缝高度K=20mm，代入数据代入上式得焊缝受拉应力为MPa，焊缝受弯矩最大切应力=74.6MPa，=74.9MPa<200MPa，焊缝设计可行。

3.2 创新点

广东华厦阳西电厂二期5、6号机组（2×1240MW）工程5、6号锅炉采用延长梁双塔机抬吊次梁就位及牛腿预存缓装次梁后拖运就位的方法安装锅炉顶板层次梁是本工程实施的两项关键技术。二次优化方案要实现必须解决两塔机负荷过大的问题，本工程通过在次梁靠炉外塔吊侧端头焊接延长梁，在延长梁上增设一个吊点，吊装时先用水冷壁前墙次梁上吊点将次梁抬吊至炉顶钢架上临时存放，然后将炉外侧塔吊吊点换钩至延长梁吊点上将次梁抬吊就位，该方法减小次梁就位时炉外侧塔吊的作业半径，从而减小炉外侧塔机的负荷率，合理分配两塔机的负荷，成功解决了两塔机负荷过大的问题，使得二次优化方案实现看到了希望。解决缓装次梁吊装问题是二次优化方案得以顺利实施的另一个关键技术。本工程通过在缓装次梁顶面两端头各焊接一根牛腿，在炉膛中心塔吊拆除前将缓装次梁预存在塔身后面，待炉膛中心塔吊拆除后利用重物移动器将预存缓装次梁拖运就位。此方法很有效地解决了缓装次梁吊装问题，为二次优化方案实施扫清了障碍。

3 经济效益

广东华厦阳西电厂二期5、6号机组（2×1240MW）工程5、6号锅炉采用新技术的二次优化方案与常规施工方案进行对比，新技术二次优化方案所体现出的经济效益效果明显，具体如下。

（1）新技术二次优化方案与常规施工方案比较，单台炉机械费用统计见表4。

（2）新技术二次优化方案与常规施工方案相比，不用在炉顶布置履带吊，节约安装和拆除炉顶吊的人工费用：7人×10天×300元/人/天=2.1万元。

新技术二次优化方案与常规施工方案相比，新技术二次优化方案需要增加的延长梁、牛腿材料费用约为3万元，与常规施工方案需要布置履帶吊行走通道材料的费用基本持平。

由此可见，两台炉节省成本：（222+2.1）×2=448.2万元。

5 推广应用情况及前景

广东华厦阳西电厂二期5、6号机组（2×1240MW）工程5、6号锅炉采用延长梁双塔机抬吊次梁就位及牛腿预存缓装次梁后拖运就位的施工方法安装锅炉顶板层次梁的技术，使原本炉膛中心需要布置120t级塔吊改为布置80t级塔吊，炉外侧需要布置80t级塔吊改为布置64t级塔吊，优化了现场吊装机械布置，节省了机械成本。特别是牛腿预存缓装次梁后拖运就位法安装锅炉顶板层次梁的技术，该技术凡是采用在炉膛内布置大型吊机吊装锅炉钢架的机械布置方案的锅炉均可以采用，其施工简单，安全可靠，实施成本低，适应性强，具有普遍推广价值。

6 结语

《1240MW塔式锅炉钢结构顶板层次梁吊装技术的优化及应用》是该公司在继承《二次再热百万千瓦机组锅炉钢架吊装技术的优化与应用》基础上的又一次创新，已在该公司承建的广东华厦阳西电厂二期5、6号机组（2×1240MW）工程5、6号锅炉顶板层次梁安装施工中得到推广应用，并取得显著的经济效益，充分展示了该公司的科技水平及安装实力。

参考文献

[1] 陈锦池.谢誉军.黎世斌.二次再热百万千瓦机组锅炉钢架吊装技术的优化与应用[J].工程技术，2016（6）：255-266.

[2] 谢誉军.采用延长梁吊装大板梁[J].科学时代，2012（14）.

[3] 古海东.1000MW机组塔式锅炉大板梁的安装施工分析[J].沿海企业与科技，2009（4）：140-141.endprint