垃圾焚烧发电厂锅炉施工优化与探讨

2022-09-21上海电力安装第二工程有限公司邵朝忠

电力设备管理 2022年15期

上海电力安装第二工程有限公司邵朝忠

引言

锅炉设备是发电厂的核心设备之一。随着垃圾焚烧发电厂建设项目越来越多，如何更高效地落实锅炉区域施工管理逐渐成为热门话题。垃圾焚烧发电厂锅炉专业工期跨度长、牵涉设备多、系统庞大复杂。在传统管理与策划思路之外，探索新的优化措施是本文讨论的重点。本文从大件施工方案与力能布置，工艺与工序，区域进度优化三个方面进行优化探讨。

1 垃圾焚烧发电厂锅炉区域介绍

1.1 焚烧炉与余热锅炉

垃圾焚烧厂锅炉区域设备布置紧凑且不规则，施工方案的制定对整体施工效率有很大影响。焚烧炉大体分为：垃圾料斗、炉排框架、炉排、推料器、出渣机。垃圾由垃圾抓斗放入料斗中，经过通道由推料器推入炉排燃烧。随着推料器、炉排运动，垃圾经过干燥、燃烧后变成灰渣，由出渣机排至渣坑。余热锅炉大体分为钢架、汽包、垂直烟道、水平烟道、保护性蒸发屏、过热器系统及过热蒸汽调节系统、省煤器、灰斗等，整套设备全部布置于余热锅炉平台上。

1.2 锅炉区域施工重、难点

大件施工方案、工艺工序管理与进度控制是锅炉区域三大关键点，也是前期策划中需要重点关注的方向。大件施工方案是综合场地情况、机械配置、安装素质等方面得出的综合性方案。结合垃圾焚烧发电厂场地狭小、土建结构密集、炉型结构不规则等特点，需在策划方案时更加关注受热面组合形式、土建结构缓建预留、钢结构缓装件选定、组合件临抛策划、本体就位先后次序等。锅炉专业牵涉系统多而杂，施工工艺、安装工序也非常丰富，需要富有专业能力的技术人员、质量管理人员做好全过程的支持与监督。由于牵涉垃圾储运、垃圾焚烧、灰渣处理等，所以锅炉专业的进度管理与控制更是决定整个项目能否如期完成的重点之一。

1.3 锅炉区域关键路径

锅炉专业关键线路贯穿整个垃圾焚烧发电厂施工，是最为重要的安装主线。结合项目里程碑节点，一般分为：钢架开吊、汽包就位、锅炉水压、烘煮炉、吹管、垃圾投料、整套启动。根据主线，进一步完成二三级进度的编制。通过三级计划的梳理，可以更有针对性地做好进度梳理和施工优化，在之后章节再做阐述。下面，将从力能布置及大件施工方案、工艺与工序和区域进度优化三个方面进行浅析。

2 大件施工方案及力能布置

2.1 大件设备施工方案

2.2 锅炉区域力能布置

常规垃圾焚烧发电厂一般布置两条及以上焚烧线，主力机械布置主要分为两种：塔式起重机或履带式起重机。塔式起吊效率高、操作视野好，而履带式灵活性强、载荷更大，两者各有特色。

首先谈谈塔式起重机的选择。布置20t 及以上塔吊布置在两台炉中间位置，大多选择余热炉平台前后两侧，方便塔体附着。此类布置利用塔吊完成绝大多区域内的设备吊装，超大件例如大阪梁、汽包等会另行安排大型履带机械进场完成。但会产生几个问题。首先，两台炉大件吊装施工周期在6～8个月，塔吊基础、附着及拆除的成本均摊后是否还具有较好的经济效益；其次，受塔吊最大起重量限制，受热面超大件、垃圾料斗等超大件的组合会被迫增加高空施工的难度和风险；第三，工程前期的板梁、汽包，以及后期的垃圾吊均为整件到货，势必牵涉到大型移动机械的反复进场，综合机械成本是否有优势值得商榷。

图1 塔吊布置案例图

选用履带式起重机作为施工主力机械，一般布置在焚烧炉侧面，如果为多条线布置，遵循先中间后两边的原则进行施工。根据目前国内500t/d 及以上炉型，常规选择260t 以上履带式起重机械即可满足全部吊装任务。进场时间控制在二层钢架施工完成后，撤场时间为垃圾吊就位后。履带吊的使用也有着自身弊端：首先，需要高标准处理机械占位及行走路径上的场地，对于下方设备基础需严格保护；第二，常规垃圾焚烧厂布置紧凑，履带吊的占位会影响周围土建结构的施工，缓建是否影响全局进度，需全局考虑；第三，履带吊的选取主要考虑大件吊装的便捷，对锅炉区域内设备供货情况要求较高，从而保障施工连续性。

图2 履带吊布置案例图

大件吊装是锅炉专业的重中之重，而现场力能的针对性布置将更好地降低施工风险、提升施工进度、保障施工质量。

3 工艺与工序

3.1 烟风系统

烟风系统具有设备占地大，组合拼装、焊缝数量多等特点。对系统设备提前预制、穿插临抛、焊接保障等方面提出了更高要求。

烟风道焊接设计常规采用双面焊接，一面满焊一面段焊。在焊接工艺上，采用气保焊可大幅提高施工效率。但气保焊对焊工素质要求较高且烟风道多为薄壁钢板，对质量提出了更高要求；第二，合理做好内外焊缝的满焊和段焊选择。例如：工期紧张、场地狭小等因素，在完成部分焊接、满足强度的情况下就需临抛，此时高空遗留焊缝的施工难易程度是需密切关注和综合考评的。此外，对于烟风系统管道焊缝位置的渗油实验和保温前的风压实验，是相关质量监督部门必须严格把关落实的检验项。

烟风系统尤其是风系统，从工序优化的角度出发，需要更多考虑大体积管道和设备的就位问题。无论是一二次风管道、风机还是空气预热器，需要在前期策划时结合区域力能覆盖与周边土建结构施工情况确定好就位时间窗口与运输路线。例如：锅炉区域内风系统管道在受热面大件吊装的过程中就应开始地面组合；一次风母管在土建垃圾坑侧墙结构到顶后就应马上着手临抛；结合烘煮炉系统投用先后情况，烟风管道施工先后顺序上做好侧重等。

3.2 汽水系统

汽水系统分为大口径管道与小口径管道。前者讲究施工先后顺序，后者更注重排布走向。垃圾焚烧炉设备布置紧凑，大口径管道需要合理策划就位先后次序，避免后期费时费力。下降管、再循环管道的先行施工可以避免与风系统管道、疏放水管道甚至钢架平台的碰撞。除此之外，把握管道就位前支吊点的施工节奏，强调合金钢材质强调焊接与热处理工艺等，也是工序与工艺上的重点。

建筑力学这门课程是建筑类专业的学生的必修课。从该课程本身的内容来看，理论性非常强，一般教材都会以绪论、静力平衡[1]作为开篇。从学生的角度来看，很多学生本身高中时是文科类的，对物理学习的很少，看到这样的教材，可能会立即失去兴趣。因此教师在此课程的教学中，如何能将学生的学习兴趣吸引回来，讲好入门课程非常关键。此时多媒体教学就是一个非常好的方法。随着科学技术的发展和普及，高职院校多媒体教室已较为常见，电脑、音响、投影已经是常用的教学辅助工具。相比起白纸黑字的课本，和黑底白字的板书，色彩丰富、内容精彩的多媒体教学方法，更能吸引学生的注意力。

小口径管道的施工常规置于大口径管道之后，尤其是疏放水管道的集中布置，除了讲究施工工艺更要考虑检修操作与整体美观。强调小口径管道的设计策划，其中包含：膨胀弯设置，集中管路走向，阀门组占位等，可借用当下流行的BIM 技术快捷解决小管道二次设计与防碰撞检测。

3.3 锅炉密封

与常规火力发电厂不同，垃圾焚烧发电厂的锅炉密封比较复杂、繁琐。由于焚烧燃料采用垃圾，所以更需重视密封作业防止臭气泄露；由于炉型不规则，密封作业难度更高涉及区域更多；由于密封工艺众多，施工标准与人员素质要求更加严格。强调两点密封管理优化；施工工序及工艺要求。

3.3.1 施工工序从两方面出发

焚烧炉炉型不规则，很多组件固定完毕后不利于后续设备进入，所以例如隔墙、挡板等组件可先行临抛，待相关内部施工完成后再进行定位与密封焊接。另一方面，要注重密封焊接的先后顺序——从内向外逐层闭环施工。焚烧炉内部存在多层结构，并且每层都有不同的密封要求。施工前交底清晰、施工中注意工序、施工后及时报检，保持密封作业始终受控。

3.3.2 密封工艺要求

是单面焊还是双面焊、是双面满焊还是段焊满焊结合，焊缝的长度、高度、材质选择等,这些都需要技术人员认真审核图纸，向焊工详细交底的。除焊接之外，现场还存在门孔和法兰位置需要密封处理。需要注意不同位置的密封介于温度不同、膨胀量不同、介质不同等存在施工工艺区别，需格外注意。

本章通过烟风系统、汽水系统和锅炉密封三个方面就工序和工艺做了探讨，此外受热面组合、辅机设备安装、液压炉排等位置同样具有优化的空间。

4 区域进度优化

垃圾焚烧发电厂作为民生工程常伴随时间紧、任务重的特点，此类项目的进度优化可聚焦关键路径与交叉作业。

4.1 进度策划

进度的优化需紧紧依托各项节点，任何一项计划的开始、完成都应在上级计划或者总进度的范围之内。通过梳理，让我们对每阶段进度管理重点一目了然，对于可控的进度滞后也做到胸有成竹。

举一个例子。炉排系统施工贯穿于项目始末，从第二层钢架吊装时就开始进行炉排框架预存，液压滤油合格后才能开始炉排液压动作试验，中间历经炉排片就位、初次传动校验、液压缸设备安装、整体密封焊接、油管路布置等。结合总体工期有近一年时间，看似相对宽松的施工周期却往往升级为很多垃圾焚烧发电项目的关键路径。过程中对难度预估不足、对工期缺乏紧迫感，很多工序步骤前后逻辑关系的不清晰，造成炉排系统施工成为了老大难。根据整体工期制定炉排系统各阶段施工的节点目标，合理组织各阶段富裕劳动力完成施工任务提高效益，这些需要提前策划、提前布局。

4.2 交叉作业

交叉作业分为时间与空间两个维度来考虑。

从时间上说，同一时间段开辟多施工作业面。例如：在锅炉钢架吊装完成之后，可根据工期要求制定焚烧炉与余热炉同步施工的计划。利用焚烧炉上部受热面与尾部余热炉受热面中间的金属膨胀节作为前后分界，对前后炉膛分别找正并用型材固定四角，从而形成整体框架，随即可同步进行前后炉膛内隔墙、管排等设备的安装作业。

空间意义上的交叉作业比较常见，同时也是比较常规的提高施工效率、缩短整体周期的方法。结合垃圾焚烧发电厂布置紧凑、空间狭小的特点，在开辟多个作业面的过程中强化安全意识，落实现场旁站管理制度。隔离措施到位，必要时采取硬隔离；高空作业做好工器具防坠、焊接接火措施；上方执行吊装作业时严禁下方继续施工，其他安全措施在此不一一列举。