超临界机组锅炉模块化施工技术探讨

郭富甲，闫彬

（中电投电力工程有限公司，上海 200233）

模块化施工的雏形最早在国外石油化工建设中应用，如加热炉辐射段炉管分片预制后组装。梯子、平台在地面预制成块后再空中组对。20世纪90年代，当时从国外引进的乙烯装置，由于裂解炉安装工作量大、高空作业多，为了充分利用大型塔吊的吊装能力，将裂解炉部件模块化，尽量在地面进行预制组装，最终得以便利、高效地安装完成。这些都属于模块化施工的范畴，但没有系统地去总结提高，提炼为一种通用的、系统的、科学的施工管理理念和方法。

近年来，随着国内电力建设工程的迅速发展，设备、参数等不断被刷新，大型起重机械的研发投入，工程BIM的技术应用，使项目对工程建设进度、安全风险、成本管理等方面的要求越来越高，促使电力建设工程领域不断探索、总结新技术，模块化施工的概念越来越明确。

中电投白音华电厂2×35万超临界机组工程，是国家电投集团十三五规划期间的标杆示范性工程，推行两大创新技术，区域分层施工和模块化施工。本文旨在模块化技术在大型锅炉施工上的应用，进行介绍和推广。

1 工程概况

中电投白音华电厂2×35万机组配套两台哈尔滨锅炉厂生产的1226t/h超临界直流锅炉。锅炉型号HG-1226/25.4-HM6，型式为单炉膛、一次再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、Π型、全钢构架。锅炉本体采用全悬吊结构，炉膛断面尺寸宽×深为15067.3mm×15067.3mm，后烟道断面尺寸宽×深为15042.3mm×13970mm。构成炉膛的水冷壁及后烟井的包墙过热器均采用膜式屏。尾部后烟井为双烟道，前后分别布置有低温再热器、低温过热器。

2 模块设计

根据锅炉整体结构、受热面设计特点、起重机械吊装力能、现场安装场地等情况，本项目把锅炉本体划分了22个大模块，136个小模块，并运用BIM技术，模拟模块吊装过程，模块所有设计尺寸均满足锅炉吊装通道要求。

表1 模块设计一览表

22个大模块包括垂直水冷壁、包墙过热器的上、下两段等组件。垂直水冷壁和包墙过热器的施工工艺相似，除了吊挂管组件，管屏类组件最大化集成了集箱、管屏、刚性梁及其附件、门孔等。垂直水冷壁、包墙过热器的吊装方案都是考虑主吊车塔吊和汽车吊、履带吊等辅助机械一起抬吊，起吊后，辅助机械松钩，由塔吊吊装就位。

136个小模块包括水平低温再热器、水平低温过热器，以及分隔屏集箱。水平低温再热器、水平低温过热器主要集成蛇形管排、防磨瓦、固定件等，吊装方案考虑由25t汽车吊吊配合塔吊起吊，从炉顶一侧的预留通道内吊入，后用生根在悬吊管过渡梁上两台10t电动葫芦接钩滑到安装就位。

3 机械配置

模块化施工与起重机械的力能有直接和重要的关系，最大模块的包容重量必须保证在起重机械的允许荷载内，充分保障人身、设备、机械安全。模块的组装也尽量在主起重机械吊臂的覆盖之内，减少模块二次搬运的工作量。

两台锅炉机械如下配置：主要吊车各配置1台大起重量附着自升式塔机和1台龙门吊，其他辅助吊车配置1台350t履带吊、2台50t履带吊、1台60t轮胎吊、2台25t汽车吊等。两台塔机分别布置在1#锅炉左侧和2#锅炉右侧，BG和BH排柱之间，两台塔机的吊臂最大幅度均是70m，能覆盖整个锅炉本体区域，承担模块化施工的组件吊装就位、地面组合等工作。两台龙门吊布置在组合场，主要承担模块化施工的地面组合以及辅助抬吊等工作。350t履带吊等其他机械，主要承担模块化施工的辅助抬吊、设备搬运等工作。

4 模块施工实施过程

4.1 关键工序

设备检查→合金钢光谱分析→管子磨口→管子通球、集箱吹扫→集箱找正划线→管屏模块化拼装→对口焊接→焊口检测→拼缝密封→刚性梁及附件安装→门孔安装→验收→吊装就位。

4.2 质量控制

（1）严格执行集箱、管子的清理、通球签证制度。（2）集箱及所有通球完毕的管屏，应及时牢靠封口。（3）管屏拼装应留出焊接收缩余量，密封焊接应先点焊完再密封，禁止边点焊边密封焊接，以防产生永久变形。（4）施工完毕后将临时加固焊件割除，打磨光滑，割除时严禁割伤母材。（5）焊口一次合格率大于98%。（6）所有合金件100%光谱，禁止用错材质。

4.3 安全措施

（1）施工人员必须保持良好精神状态，严禁酒后、带病、疲劳作业。（2）当作业地点的风力达到五级时，不得吊装受风面积大的物件；当风力达到六级及以上时，不得进行吊装作业。（3）受热面寄存件应采取倒链牵引在钢架上，或用槽钢加固在钢架上，定期检查。（4）进行两车抬吊或吊车负荷达90%以上时，应办理安全施工作业票，并设专人指挥。（5）钢丝绳要防止割磨，有棱角处加垫衬瓦或道木，进行吊装用的钢丝绳安全系数不小于8倍。（6）临时吊耳、加固等应经计算，使用前必须经验收合格。

5 实施效果

5.1 实施效果

图1 垂直水冷壁下段模块

图2 折焰角水冷壁模块

图3 分隔屏集箱模块

图4 模块吊装后炉膛效果

5.2 典型垂直水冷壁下段模块介绍

垂直水冷壁下段组件传统方案是垂直管屏与中间过渡集箱做为1个组件，不与下部螺旋段组合。本项目进行模块设计后，如图1～4，将垂直水冷壁下段及中间过渡集箱与螺旋段部分管屏进行集成，把大量的焊接密封工作在地面完成，减少了高空作业劳动强度，提高了施工效率。通过集成也把螺旋段管屏找正安装的基准线引到预拼装的下部螺旋段上，从工艺、技术上大大降低了螺旋段管屏安装角度偏转的质量风险。

5.3 典型模块安装方案的技术经济分析

以垂直水冷壁下段单个组件为例，进行技术经济分析，详见表2。

表2

6 结语

从典型模块施工的技术经济分析看，单件模块化设计后的方案比传统方案降低了15185元。机组整台锅炉本体模块158件，估算节约施工成本上百万元，经济性要远远高于分片散吊或小组件安装，同时降低了高空作业的安全风险及劳动强度，并能够缩短工期，具有在电力建设工程领域推行的示范意义。