干熄焦余热锅炉系统安装工艺研究

王 宽

中国化学工程第九建设有限公司 辽宁盘锦 124000

1 余热锅炉的主要组成及特性

余热锅炉主要组成有汽包、膜式水冷壁、过热器、蒸发器、省煤器、减温器和消音器、锅炉钢架、强制循环泵、连续排污膨胀器、定期排污膨胀器等。

干熄焦锅炉采用膜式水冷壁及整体悬吊式结构，此外，干熄焦锅炉还采取了二次过热器上部喷涂镍合金、省煤器外表面镀镍- 磷、吊挂杆设保护管、膜式水冷壁加防磨板等防腐耐磨措施，有效解决了干熄焦锅炉的防腐、磨损、膨胀、密封问题，提高了干熄焦锅炉的热效率，延长了干熄焦锅炉的使用寿命。干熄焦炉系统图如图1 所示。

图1 干熄焦炉系统图

2 余热锅炉施工工艺

2.1 锅炉安装程序及安装工艺流程

锅炉安装流程示意图如图2 所示。

图2 锅炉安装程序及安装工艺流程

干熄焦工程锅炉安装时按照以往的施工顺序先安装下部省煤器然后才进行吊顶管、过热器、蒸发器的安装。悬挂式锅炉安装好下都省煤器后大大影响了过热器、蒸发器的安装，增加了施工难度，影响了工程进度。因此在悬挂式锅炉的受热面管子、水冷壁、联箱等内部构件安装时受其结构形式的影响，现场安装采用卷扬机进行分体从上往下安装，即按水冷壁、吊顶管、过热器、蒸发器、下部省煤器的顺序进行。悬挂式锅炉安装时须特别注意各部位的密封，为后步的整体气密性试验打下基础。

2.2 基础检查及验收

在设备安装之前，依据基础中心线和永久基准点对土建专业移交的基础竣工资料和实测的技术数据进行一次详细的实测检查，使之达到设计安装要求。同时返测锅炉安装中心。

2.3 垫铁的布置

垫铁的安装采用座浆墩法为主，一般采用一组矩型斜垫铁和一块平垫铁组合，以便于设备安装时的标高调整和找平。垫铁的布置为每根钢柱下设4 组垫。

2.4 锅炉钢架安装

锅炉钢架安装采用50t 汽车吊进行单体吊装，其安装质量将直接影响其他部件的安装质量，故安装调校必须仔细进行。同时在调校过程中还应注意的是横梁与柱在点焊固定后，在同一平面内进行对称施焊，以控制焊接变形。锅炉框架校正要领如图3 所示。

图3 锅炉框架校正要领

锅炉钢架安装允许误差如表1 所示。

表1 锅炉钢架安装允许误差 mm

2.5 受热面管道、设备的安装

受热面管道、设备安装流程如图4 所示。过热器、蒸发器及省煤器安装允许偏差如表2 所示。

图4 受热面管道、设备安装流程

表2 过热器、蒸发器及省煤器安装允许偏差 mm

2.6 汽包、联箱安装

汽包的安装采用150t 桅杆式履带吊进行，汽包、联箱的安装基准中心和基准标高，是锅炉框架安装结束后投入在框架上的基准中心和1m 标高点。汽包、联箱的支座或吊环，在安装前应检查接触部位。在90°接触范围内，圆弧应吻合，接触应良好，个别间隙≤2mm。

汽包、联箱的支座应符合下列要求：支座与横梁接触应平整严密；支座的预留膨胀间隙应足够，方向应正确。

吊挂装置应符合下列要求：吊挂装置的吊耳、吊杆、吊板和销轴等的连接应牢固，焊接工艺应符合设计要求；球形面垫铁间应涂粉状润滑剂，以防粘合；吊杆紧固时应注意负荷分自己均匀，水压前应进行吊杆受力复查。

2.7 锅炉本体管道安装、焊接

2.7.1 配管对口质量标准

配管对口质量标准如表3 所示。

表3 配管对口质量标准

受热面管子应尽量采用机械切割，用坡口倒口机、角向磨光机和内圆磨光机进行坡口加工、清扫。管径DN≤60mm 管子对口，应尽量采用管子对口钳（专用工具）。D＞60mm 管子对口应采用能灵活拆装的对口卡具严禁在管子上焊接“拉码”强行对口。

2.7.2 焊接工艺

（1）管子焊接允许的最低环境温度：低碳钢（如20钢、20g)≥- 20℃；低合金钢（如l2CrMo、15CrMo)≥- 10℃；中、高合金钢≥0℃。

（2）焊前预热：一般中压、次高压锅炉上的合金钢管子都是低合金钢管（如12CrMo、l5CrMo），这类管子的焊前预热温度：壁厚＞6mm，环境温度≥0℃时，焊前预热温度为150～200℃。环境温温度＜0℃时，焊前预热温度200～220℃；壁厚≤6mm，环境温度＜0℃时，焊前预热温度100～150℃；壁厚＞15mm 的碳素钢管子、当环境温度＜0℃时，焊前亦应预热，预热温度100～150℃；焊前预热宽度从焊缝中心算起，每侧不得少于管壁宽度的3 倍。

（3）焊后热处理：焊后热处理是为了降低焊接接头的残余应力，避免焊缝内应力产生微细裂纹，改善焊缝金属的组织与性能，应严格按照热处理规范及有关规定进行。下列焊接接头焊后应进行热处理：壁厚＞30mm 的低碳钢管子与管件；壁厚＞32mm 的低碳钢容器；壁厚＞28mm 的普低合金钢容器；耐热钢（如12CrMo、15CrMo）管子与管件。其他要求：壁厚≤10mm，管径≤108mm 的15CrMo、12CrMo 和 壁 厚≤6mm, 管 径≤63mm 的12CrlMoV 管子，当采用焊前预热后进行低氯型焊条或氩弧焊，焊后适当缓冷，及焊接接头可免做热处理。

（4）焊后缓冷的方法：焊接完毕后立即采用火焰加热，加热温度比焊前预热温度提高50℃，加热宽度与焊前预热相同，停止加热后立即用石棉包裹3- 4 层，让其自然冷却（适当缓冷）。焊后热处理的温度与恒度时间根据材质和壁厚按规范要求执行。焊接接头热处现后，应做好记录和标记，并打上热处理工代号钢印。

2.7.3 主要焊接工艺及技术保证措施

（1）锅炉管子焊接的焊工必须是经劳动局及其指定单位焊接培训、考试合格的锅炉焊工，且合格证上的合格项目必须与所焊内容相符。

（2）焊接规范必须与焊接指导书及焊接工艺评定上所列《焊按规范》相同。

（3）配管对口质量不合格的焊缝不得施焊。

（4）雨天或风速大于2m/ s 而未采取防风、防雨措施时，不得施焊。

（5）壁厚小于4mm 的管子宜采用全氩弧焊焊接，壁厚大于4mm 的管子，应采用氩弧焊打底，电焊盖面。为了确保焊接质量，锅炉受热面管道采用全氩弧焊焊接。

（6）多层焊焊缝的接头（起弧点和收弧点）应错开，错开的最小距离不得小于10mm。应特别注意收弧和接头质量（充分熔合、熔池饱满）。

（7）薄壁管子（壁厚约3mm 的管子）不得采用一次焊接成形工艺，必须二次成形，两层焊肉的接头必须错开8～10mm，以确保焊缝内、外成形和接头质量。

（8）严禁在被焊件上引燃电弧，试验电流或焊接临时支撑物等。

（9）施焊过程中应始终保持各焊层的温度（层间温度）不低于“预热温度”，每道焊缝应尽量一次连续焊完。大直径厚壁管子可采用二人对称施焊，以确保层间温度并减少变形。焊接联络管的锅炉焊工，上岗前必须经过模拟障碍培训、考试。

（10）焊接接头的检查方法、范围及数量按设计和规范要求执行。

2.8 锅炉总体水压试验

2.8.1 水压试验前须具备的条件

锅炉所有汽水压力系统及附件安装完毕，并经监理、锅检所验收合格；锅炉试压用水己进入除盐水箱，压缩空气及试压管道安装吹扫、试压完并经检验合格：锅炉本体检查准备工作已完成：全面检查炉内各部件，确认受压部件内无杂物，管子无堵塞；装设校验合格的压力表不少于2 只，精度不少于1.6 级；装设排水管道和放空阀，有充足的检查用照明；图纸规定的安装膨胀指示器点，膨胀指示器是否全部装好，是否调整到0 点；安全阀不参加水压试验，须采用措施隔离。

2.8.2 水压试验技术要求

水压试验的室温应高于5℃。试验用水应保持高于周围露点温度以防锅炉表面结露，但也不宜温度过高以防止气化和过大的温差压力，一般为20～70℃，对合金钢材料温度不低于15℃； 整体水压试验压力为汽包最高工作压力的1.25 倍。试验后应将水全部排除，应采取措施保证锅炉本体及过热器和其它部件内不留有积水。

2.8.3 水压试验操作步骤

水压试验流程如图5 所示。

图5 水压试验系统流程

（1）水压试验暂设：水压试验时汽包须保证其外壳温度，沿汽包周围，搭设防风围墙。安全阀用堵板堵上。

（2）气密试验及吹扫：气密试验进气方式，拟使用标高28.6m 处压缩空吹扫管道。接软管至汽包氮气进口管上，加压到0.3MPa，检查气密性，气密试验过程中同时进行吹扫，即气密试验放气处理泄漏时就进行吹扫工作。

（3）冲洗：先将除盐水罐注水，再用除氧泵房内的除氧给水泵向系统供水，系统上各个排污口均须逐个冲洗，确保系统的清洁。

（4）排气：当锅炉水位计指示满水，同时锅炉最高点的空气阀向外冒水并无冒汽泡时，再等3～5min 关闭排气阀，暂停进水，然后对锅炉进行一次全面检查，看有无泄漏和反常现象，并将各部分膨胀指示器数值记录下来。

（5）升压：升压速度为每分钟0.2～0.3MPa；升压至试验压力的10%时，暂停升压，进行一次初步检查，如未发现泄漏和缺陷方可继续升压。升压至工作压力的过程，应特别注意压力的上升速度，必须均匀缓慢。升到工作压力时，立即停止升压，进行全面检查，观查5min 内压力下降情况，并作好记录。工作压力5min 内水压未降及没有渗漏现象发生，才可继续缓慢均匀地升压进行超压试验，否则应放水、降压，消除缺陷后，再重新进行水压试验。

（6）超压试验：将所有水位计与锅筒相连的阀门关闭，水位计不进行超压试验；

（7）受压件设定监察点，以便观察水压前后有无残余变形；

（8）从工作压力升到试验压力，上升速度每分钟不超过0.1MPa，上升到试验压力8.6MPa 后保压20min，观察压力下降情况，并对压力下降的速度与数值作具体分析；

（9）20min 后缓慢降至工作压力进行全面检查，并做好标记及记录，检查期间保持工作压力不下降；

（10）检查完毕，慢慢降压每分钟只许下降0.3～0.5MPa；

（11）压力降至0.3～0.5MPa 时利用剩余压力打开疏水阀，排污阀进行冲洗；

（12）用压缩空气将锅炉本体内积水全部吹出；

（13）全阀复原。

2.9 锅炉化学清洗

锅炉用板材和管材在轧制、加工过程中形成了高温氧化鳞皮及油污，锅炉本体在制造、组装、运输、存放过程中又形成焊渣、氧化垢和灰尘等污染物。如果新建锅炉不经清洗和钝化预膜而直接投入使用，将导致锅炉管内腐蚀、降低锅炉寿命、恶化蒸汽品质，严重的甚至堵塞炉管、引起爆管，业主为了保证锅炉一次试车成功，提高锅炉水汽品质和使用寿命，考虑对该CDQ 锅炉进行化学清洗和饨化预膜，以彻底清除锅炉内部的污染物和积垢，形成良好的保护膜。

CDQ 锅炉的水汽循环流程为强制循环＋自然循环型，其流程如图6 所示。

锅炉清洗范围：锅炉主供水控制后阀至锅炉汽包部分，所有走水或水汽混合介质的锅炉部件，包括部分锅炉供水管道、省煤器、水冷壁及联箱、光管蒸发器和翅片管蒸发器、汽包及其他工艺管道。锅炉给水泵、强制循环泵、一、二次过热器等部件不在清洗之列。

锅炉清洗标准按设计及规范要求执行。

3 结语

干熄焦余热锅炉安装工艺是针对干熄焦系统余热锅炉安装施工的专项施工工艺，运用本施工工艺指导施工，施工组织合理，施工工序和施工方案优化，提高了工作效率，经济效益显著。施工实践证明干熄焦余热锅炉施工工艺，无论从施工质量还是施工进度方面都能满足干熄焦施工保质保量的完成，而且安全生产事故为0，得到了业主以及监理的认可。