火力发电厂锅炉钢结构安装控制重点分析

龚小坤 倪筱莉

摘 要：锅炉是火电厂的重要主机。在火力发电厂建设施工中，若不注意锅炉钢结构的安装质量，会影响锅炉的性能，造成发电过程中能源消耗过大，火电厂运营成本失控，最终导致火电厂出现运营亏损。为此，本文将详细阐述火电厂锅炉钢结构安装环节上的各个重点问题，以期提高锅炉钢结构安装质量，提升火电厂建设施工质量。

关键词：火力发电厂；锅炉；钢结构；安装；重点

任何人工发电，都必须解决如何变机械能为电能的问题。水力发电依靠江河的流量提供旋转发电机所需的机械能，但要受到地域、季节、气候反常、降雨量的限制；而火力发电则依靠煤炭燃烧的化学能间接提供旋转发电机所需的机械能，不受地域、季节、气候变化、降雨量的限制，是我国电力生产的主力[1]。

锅炉是火电厂三大主机之一。在火电生产中，锅炉的任务是通过不断燃烧煤炭加热水，不停生产出具有一定温度、压力、数量的水蒸汽（变化学能为热能），推动汽轮机旋转（变热能为机械能），再带动发电机发电（变机械能为电能）。——这三次能量转换过程环环相扣，在每一个环节上都存在着能量损耗，其中锅炉热损失约占其能量损失的46%。

只有在建设施工时做好锅炉钢结构安装，保证锅炉的密封性和保温性，才能减少锅炉热损失，节约火电生产的运营成本。

1 锅炉及锅炉钢结构

火电厂锅炉结构复杂，由锅炉本体、汽水系统（包括受热面、汽包、连接管道等）、辅机（包括送风机、引风机等）、附件组成。

锅炉钢结构是锅炉本体的支撑构架，它承受着锅炉本体、炉墙、受热面、连接管道、蒸汽及附件的全部重量，决定锅炉本体的外形。锅炉钢架结构由立柱、横梁、水平支撑、垂直支撑、顶板组成。其中，关键构件是立柱与横梁。炉顶钢架由主梁、次梁、支吊梁組成。由于锅炉受热面悬挂在炉顶钢架上，所以炉顶钢架必须具有一定的强度、刚性，必须能够长期承重、长期经受热膨胀、振动而不变形（或将变形控制在可以接受的范围内），所以其材料一般选用高强度结构钢，如Q235、Q345、15CrMo等。

2 钢结构安装中的各个重点

2.1 安装立柱

在安装立柱时，上下立柱必须紧密衔接，它们之间还要有75%以上的接触面积，以保证钢结构受力性能。但由于一些立柱的断面不平整、不光滑（这通常是由于制造厂机铣工艺不规范造成的），导致安装后各层立柱无法紧密相连，在上下立柱间的接触面上留下很大的缝隙，而现场又找不到设备对断面进行加工处理[2]。

因此，应按照从下至上的顺序一次性安装全部立柱，逐层作业，直至安装炉顶主梁。待炉顶主梁安装完毕后，再回头检查各层立柱间的缝隙。由于下层立柱承受上层立柱的重量，会在挤压下发生沉降，压缩立柱间的缝隙（可以将缝隙高度压缩到一两毫米甚至完全消失）。这时，只需要填充垫片就可以解决这些缝隙。填充垫片前要精确测量缝隙的高度，若缝隙高度在0.7毫米左右，填充进一个0.5毫米厚度的垫片；若缝隙高度在2毫米左右，填充进一个1.5毫米厚度的垫片，这样就可以保证上下立柱受力稳定。

2.2 安装连接板

由于钢结构各层立柱承载的负荷各不相同，因此各层立柱的截面会逐渐收缩。连接不同截面的立柱时，上下层立柱的外侧面不在一个平面上，需要给上层立柱的连接板上加装梳形板，才能保证连接板与上下立柱间无缝隙。

但是，连接板、梳形板、立柱都是分别制造的，因此梳形板的厚度往往出现偏大或偏小的误差。梳形板厚度较小，就不能让连接板贴紧上层立柱，在上层立柱与连接板之间留下间隙；梳形板厚度较大，就不能让连接板贴紧下层立柱，在下层立柱与连接板之间留下间隙；如果不顾这些间隙直接紧固高强螺丝，就会在连接板与立柱间造成空腔。但这些间隙通常在0.5毫米～2毫米之间，可以先填充厚度适当的垫片，再紧固高强螺柱，这样就可以保证连接板与上下立柱间无缝隙。

2.3 安装多段斜撑

在安装钢结构时，有时会把一层钢结构分成三、四段，每段钢结构之间采用多段斜撑结构连接。这些斜撑结构有一定的倾斜角度，两端固定于横梁，可以加强钢结构的侧向刚度，提高整个结构的稳定性。但安装斜撑时，有时会出现斜撑过长，不能穿过横梁；或斜撑稍短，不能连接到横梁上。根据实际经验，这一般是由于大跨度的横梁出现下挠或上挠造成的，与斜撑的设计无关。

针对这种情况，需要校正横梁。要寻找每根横梁挠度最大的位置，在这些部位上安装上抱箍，再用电动葫芦校正每根横梁的挠度直到恢复水平位置，挠度误差控制在正负5毫米之间。这样就可以顺利安装多段斜撑。

2.4 紧固高强螺栓

高强螺栓由高强度钢打造，耐疲劳、抗拉强度高，结构特殊、承受载荷大，用它们连接钢结构，施工方便，传力均匀，还能大大提高钢结构连接后的稳定性和承载性能。

但在钢结构连接完成后，一些节点上会出现部分高强螺栓没有完全终紧的情况（差0.5个丝扣～1个丝扣）。这通常是由于作业顺序不正确造成的。紧固每个节点上的高强螺栓（它们的数量在12～80颗之间，呈矩形分布在节点上），正确的作业顺序是：要先从中心开始拧，再向四周拧，而且得对称拧螺栓，保证紧固力均匀分布；否则螺栓就会出现终紧度误差——拧完最后的螺栓，紧固力却让前面的螺栓松动了；拧完四周的螺栓，紧固力却让中间的螺栓松动了。

因此，紧固高强螺栓必须严格按照正确的作业顺序进行，而且还得注意整体作业的顺序：先紧固立柱，再紧固横梁；先紧固腹板，再紧固翼板；同一根节柱，要先紧固它上部的节点，再紧固它下部的节点，最后紧固它中间的节点[3]。矩形高强度螺栓，必须拧三次；每个螺栓的初紧、终紧，必须在一天内完成；钢结构连接完成后，还必须用扭力扳手检查每一个螺栓，发现问题，立即返工，确保钢结构整体框架万无一失。

2.5 控制钢结构整体标高

由于当前立柱的制作缺乏标准化、精确化，因此，每一根立柱的高度都存在一些偏差（大约在正负5毫米之内）。单独来看，问题不大；但多层立柱组装累积之后，就会让钢结构整体标高出现较大的误差（当钢结构为8层时，误差可达正负40毫米）。这会导致受热面不能正确定位，继而影响传热与锅炉性能。——除此之外，若钢立柱放置不当，吊装不合理、现场温度过高，也可能造成它的变形弯曲，最终导致钢结构整体标高出现误差。

因此，在安装钢结构时，必须做好钢立柱的保护，严禁乱堆乱放互相挤压，防止它们发生挤压变形；吊装钢立柱时，必须控制好起吊和旋转半径；发现变形，必须及时处理。——发现多层立柱组装之后出现累积偏差，则必须立即联系生产厂家，与生产厂家的工程师现场勘测误差，再根据这些实际的误差值重新设计、制造、组装新的钢立柱，把钢结构整体标高控制在设计标高之内。

3 结束语

当前我国火电经营困难，这就要求我们必须着眼火电建设、生产的每一个细节，实行全过程管理，提升火电事业的质量。钢结构是锅炉的核心构架，控制好钢结构安装上的各个重点，可以有效降低火电生产能耗，节约火电厂运营成本。

参考文献：

[1]王鹏，李春雷.锅炉钢结构安装质量通病防治措施[J].城市建设理论研究（电子版），2018（02）：90.

[2]柳明，任杰.锅炉钢结构安装质量通病防治措施[J].现代工业经济和信息化，2017，7（16）：84-86.

[3]魏学杰. 火力发电厂锅炉钢结构安装质量控制的重要环节研究[A]. 《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会.2016智能城市与信息化建设国际学术交流研讨会论文集V[C].《智能城市》杂志社、美中期刊学术交流协会：，2016：1.

作者简介：

龚小坤（1987.4-），汉族，男，四川，大专，助理工程师，研究方向为产品设计与开发、项目管理。