鍋爐大板梁更換作業(yè)方法簡介

胡起宏

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司，山西 太原 030012）

引言

某電廠新建鍋爐機(jī)組在水壓前發(fā)現(xiàn)鍋爐承重大板梁MB-6（承受全部懸掛受熱面質(zhì)量）的下翼緣在拉應(yīng)力的作用下，撕裂斷開。該梁為疊梁式工字型梁，截面為 H7 000×1 350－42 100，下翼板截面為1 350 mm×120 mm，見圖1。建設(shè)方要求在不拆除已安裝受熱面結(jié)構(gòu)的前提下，更換該受損大梁，通過鍋爐廠家的配合，中國能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)有限公司成功完成了該項(xiàng)作業(yè)?，F(xiàn)將作業(yè)方法簡介如下，以方便同行在遇到相似問題時能有所借鑒。

圖1 某電廠鍋爐機(jī)組承重大板梁（mm）

1 概述

1.1 鍋爐簡介

該鍋爐為亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、“W”型火焰、“∏”型汽包鍋爐。鍋爐型號為XG 2060／17.6—∏3，額定出力為600 MW。除去布置在鍋爐尾部的空氣預(yù)熱器外，鍋爐縱向、橫向尺寸為39 100 mm×61 000 mm。鍋爐鋼結(jié)構(gòu)左右四跨五列分別為B1到B5，前后四跨五列分別為F、G、H、J、K。左右外側(cè)B1、B5兩排鋼柱為輔助性鋼柱，為內(nèi)側(cè)鋼柱提供側(cè)向支撐，以保證內(nèi)側(cè)主柱在承受垂直荷載時的側(cè)向穩(wěn)定。鍋爐大板梁簡支于左右CHB2、CHB4、CJB2、CJB4、CKB2、CKB4六根主鋼柱上，前后各大板梁之間通過次梁連為一個整體，次梁與大板梁之間的連接為高強(qiáng)螺栓的剛性連接。受損大板梁MB-6簡支于CJB2、CJB4。鍋爐吊掛梁生根于次梁上，為多跨式簡支梁，直接坐落于次梁上翼緣板上。鍋爐前視與側(cè)視圖見下頁圖2所示。

鍋爐受熱面包括將水從高壓水變?yōu)檫^熱蒸汽的各級工作結(jié)構(gòu)，約分為：水冷壁、包墻過熱器、高溫過熱器、再熱器等。該型鍋爐全部受熱面總質(zhì)量約6 000余t，這些受熱面通過吊桿懸掛于鍋爐吊掛梁上。

1.2 作業(yè)難點(diǎn)

1.2.1 臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難

圖2 XG 2060／17.6—∏3鍋爐

建設(shè)方要求在不拆除已安裝受熱面結(jié)構(gòu)的前提下，更換該受損大梁 MB-6。則MB-6大梁承載范圍內(nèi)的所有受熱面構(gòu)件荷載必須有新的大梁來承載并傳載至MB-6大梁下方主柱B2 K、B4K上。該主柱柱頭正上方被MB-6梁完全覆蓋，沒有空間可以利用。該柱前后兩側(cè)柱頭附近也有結(jié)構(gòu)梁，此結(jié)構(gòu)梁在維持各主鋼柱穩(wěn)定性方面起著重要作用，不能拆除且不足以承受如此之大的載荷。

1.2.2 轉(zhuǎn)移荷載難

如果采取大拆除的方式鍋爐共計(jì)拆除6 000余t，在新裝臨時結(jié)構(gòu)安裝結(jié)束后，這些載荷必須轉(zhuǎn)移到臨時結(jié)構(gòu)上，方可拆除MB-6。這些受熱面構(gòu)件是通過若干根吊桿的形式懸掛于鋼結(jié)構(gòu)上的，每根吊桿的直徑約100 mm左右，承載約20 t左右。轉(zhuǎn)移單根吊桿的載荷沒有什么難度，難點(diǎn)在于把所有吊桿的荷蘭載轉(zhuǎn)移到新裝臨時結(jié)構(gòu)后，轉(zhuǎn)移前后各根吊桿的荷載不變，受熱面各構(gòu)件間相互位置不變，否則受熱面構(gòu)件之間會產(chǎn)生過大內(nèi)應(yīng)力，會給以后鍋爐的安全運(yùn)行帶來隱患。

1.2.3 下疊梁拆裝難

下疊梁下翼板寬度為1 350 mm，而 MB-6前后次梁去掉連接角鋼后對應(yīng)次梁間離僅為100 mm，遠(yuǎn)小于此值，故下疊梁無垂直吊裝通道，這是下疊梁拆裝時的難點(diǎn)。

2 作業(yè)方法簡介

2.1 機(jī)械配置簡介

鍋爐左右兩側(cè)分別布置1臺DBQ3 000 t·m和1臺1 000 t履帶吊，作為拆裝作業(yè)的主力吊車。

2.2 臨時鋼結(jié)構(gòu)支撐件（牛腿）安裝

臨時鋼結(jié)構(gòu)支撐件（共12件）焊接生根于鍋爐鋼柱 CHB2、CHB4、CJB2、CJB4、CKB2、CKB4左右兩側(cè)，支撐件頂標(biāo)高為EL63 737 mm。

2.3 承重梁的安裝

承重梁（共4件）生根于支撐件上，相鄰的兩根承重梁之間使用槽鋼焊接固定，承重梁頂標(biāo)高為EL65 937 mm。承重梁的采取雙跨連續(xù)梁的形式，而非單跨簡支梁的形式，目的在于使荷載更集中的傳遞至CJB2、CJB4，在更換大板梁過程中，鋼結(jié)構(gòu)各桿系的內(nèi)力狀況與實(shí)際工作時更加接近。截面為2 200×450×40×30 mm，梁長為18 200 mm。此時B2軸和B4軸的梁可分別視為一獨(dú)立箱式梁，上下翼板為相互分隔的2塊板。見圖3。

圖3 承重梁上下翼

2.4 立柱的安裝

立柱（共8件）焊接生根于承重梁上翼緣的上表面，每根承重梁上焊接2根立柱，立柱為H形截面柱H650×300×30×20 mm。相鄰的兩根立柱之間使用槽鋼焊接固定，立柱外側(cè)與鍋爐鋼結(jié)構(gòu)梁之間布置有斜支撐，立柱柱頂標(biāo)高為EL 74 450 mm。此時8根立柱實(shí)為4根格構(gòu)式立柱，把每根格構(gòu)式柱的柱頭結(jié)構(gòu)處理好，即可在柱頭上安裝臨時承重大梁，如圖3所示。

2.5 短柱的安裝

短柱（共24件）焊接生根于鍋爐K3、K5頂板梁上表面，短柱間布置有槽鋼斜支撐，短柱柱頂標(biāo)高分別為 EL 75 150 mm、75 450 mm 和75 650 mm。

2.6 臨時大梁的安裝

大梁（共2件）生根于立柱柱頂上，通過定位螺栓與立柱相連接，大梁頂標(biāo)高分別為EL 79 650 mm和80 450 mm。

2.7 次梁的安裝

次梁（共24件）分別生根于短柱和臨時大梁腹板上，次梁與短柱采用焊接連接，次梁與大梁采用高強(qiáng)螺栓連接，次梁間布置有槽鋼水平支撐，次梁頂標(biāo)高為EL76 950 mm。

2.8 吊掛梁的安裝

吊掛梁（36件）生根于次梁或拖架上平面，吊掛梁與次梁或拖架采用螺栓連接固定，吊掛梁頂標(biāo)高分別為EL 77 650 mm、77 950 mm和78 150 mm。

2.9 臨時吊桿的安裝與調(diào)轉(zhuǎn)移荷載

在所有臨時結(jié)構(gòu)安裝并找正固定結(jié)束后，進(jìn)行臨時吊桿的安裝與調(diào)整，吊桿采用整體預(yù)放，單根穿裝就位的方法進(jìn)行。在全部臨時吊桿安裝到位后，即右進(jìn)行吊桿的荷載轉(zhuǎn)移。操作時，應(yīng)根據(jù)應(yīng)變儀所顯示的數(shù)值，反復(fù)調(diào)整吊桿，以保證吊桿的受力均勻以及集箱標(biāo)高。具體步驟如下：

1）把所有吊桿全部安裝到位，保障各自位置正確即對應(yīng)吊桿的正上方，點(diǎn)焊固定墊板。

2）所有吊桿吊裝完畢且墊板固定后再進(jìn)行吊桿對接調(diào)整的工作。

3）將應(yīng)變儀的貼片按照要求安裝在原吊桿上，并且將應(yīng)變儀讀數(shù)調(diào)整為0。

4）吊桿對接調(diào)整應(yīng)按集箱為單位對稱進(jìn)行，并逐根進(jìn)行，對接一根調(diào)整一個，保證對接前后原吊桿所受載荷相同。

5）利用液壓扳手將原吊桿螺母拆除，將原吊桿上部與臨時吊桿下部使用吊桿接頭連接。

6）利用液壓扳手將臨時吊桿墊板上的螺母擰緊。在吊桿擰緊過程中，應(yīng)隨時觀測應(yīng)變儀顯示的數(shù)值，當(dāng)顯示的數(shù)值達(dá)到0時錄數(shù)值時，停止對吊桿的擰緊工作。

7）按照上述方法將所有吊桿逐一對稱的進(jìn)行對接調(diào)整。

8）由于鋼材受力后會產(chǎn)生變形，梁會產(chǎn)生撓度，因此在對接調(diào)整過程中，要反復(fù)巡視已調(diào)整吊桿應(yīng)變儀，發(fā)現(xiàn)其顯示數(shù)值發(fā)生變化時，要重新調(diào)整該吊桿，以確保荷載轉(zhuǎn)移完成后，所有吊桿應(yīng)變儀所顯示數(shù)值與作業(yè)前完全相同。

9）通過保證各吊桿作業(yè)前后荷載值完全相同來保證受熱面各部件之間的相對位置有變。

2.1 0 次梁固定裝置安裝

在載荷轉(zhuǎn)移完畢后，進(jìn)行次梁固定裝置的安裝。次梁固定裝置由上下兩個過度梁以及連接吊桿組成，固定裝置安裝完成后形成一閉合的矩形結(jié)構(gòu)，把臨時次梁及對應(yīng)次梁剛性連為一個整體。按照圖紙尺寸調(diào)整過度梁的空間位置，將連接吊桿初步緊固。

2.1 1 拆除 MB-6頂板梁

在所有載荷全部轉(zhuǎn)移以及原次梁與受損MB-6解列后，進(jìn)行舊 MB-6頂板梁的拆除工作，MB-6頂板梁拆除分為兩部分，上疊梁采用雙車（100 t塔吊和1 000 t履帶吊）平均分配負(fù)荷、4點(diǎn)垂直整體提升。上疊梁整體提升前，應(yīng)將上疊梁的下翼緣板與腹板使用等離子切割機(jī)（割矩）割開，此時上疊梁可視為—T形結(jié)構(gòu)梁；下疊梁采用空中解體，單車（塔吊DBQ 3 000 t·M 和1 000 t履帶吊）分段水平抽出。下疊梁采取水平抽出的方式，自爐膛中心向外移動，解決了沒有垂直吊裝通道的問題。

2.1 2 新MB-6大板梁的安裝

MB-6頂板梁安裝分為兩部分，下疊梁采用地面預(yù)組合、單車（100 t塔吊或1 000 t履帶吊）分段水平穿裝、高空拼接；上疊梁采用地面組合、雙車（100 t塔吊和1 000 t履帶吊）平均分配負(fù)荷、4點(diǎn)垂直吊裝就位。上疊梁就位后，緊固疊梁間的螺栓、焊接相疊翼板間的焊縫、安裝各種連接件，使上下疊梁成為一個整體。

由于該梁幾何尺寸過大，為保運(yùn)輸，在垂直方向中分為兩梁疊加，每梁水平方向上又分為兩部分。

2.1 3 次梁的重新安裝

在新MB-6頂板梁安裝并找正固定后，重新將原次梁與新MB-6頂板梁連接在一起。二者連接時，上下位置通過調(diào)整次梁間固定裝置，左右以及前后方向通過倒鏈或千斤頂調(diào)整，次梁的安裝順序?yàn)閺膬蓚?cè)向鍋爐對稱中心靠攏。

2.1 4 吊桿荷載從臨時結(jié)構(gòu)向正式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移

在原次梁重新安裝完畢并找正固定結(jié)束后，再進(jìn)行吊桿置換（載荷恢復(fù)）工作。吊桿置換時，應(yīng)以集箱為單位對稱進(jìn)行，并且應(yīng)根據(jù)應(yīng)變儀所顯示的數(shù)值，反復(fù)的調(diào)整吊桿，以保證吊桿的受力均勻以及集箱標(biāo)高。具體做法如下：

1）吊桿轉(zhuǎn)移荷載應(yīng)按集箱逐個進(jìn)行置換，每次一根，完成一根再下一根嚴(yán)禁同時置換兩根或多根。

2）利用液壓扳手將臨時吊桿螺母拆除，并將吊桿接頭拆除。

3）將原吊桿的墊板與螺母按照編號重新安裝。

4）利用液壓扳手將吊桿擰緊，在吊桿擰緊過程中，應(yīng)實(shí)時監(jiān)視應(yīng)變儀的讀數(shù)。

5）當(dāng)讀數(shù)達(dá)到原記錄數(shù)值或?yàn)?時，說明吊桿已經(jīng)達(dá)到原承受載荷，同時停止對吊桿的擰緊。

2.1 5 拆除臨時鋼結(jié)構(gòu)頂棚

當(dāng)加載在臨時鋼結(jié)構(gòu)頂棚的所有載荷全部轉(zhuǎn)移后，即可進(jìn)行臨時鋼結(jié)構(gòu)頂棚拆除工作。臨時鋼結(jié)構(gòu)頂棚的拆除順序：拆卸新舊次梁間固定裝置→拆卸臨時吊桿→拆卸臨時吊掛梁→拆卸次梁間支撐→拆卸次梁→拆卸短柱→拆卸大梁→拆卸立柱間支撐→拆卸立柱→拆卸承重梁（牛腿）。

3 結(jié)語

該方法在原頂棚結(jié)構(gòu)上方又設(shè)置了一個幾乎完全一樣的結(jié)構(gòu)、并通過四根格構(gòu)式鋼柱與四根梁巧妙地將荷載傳遞給原受損大梁的支撐柱，在不改變原鍋爐鋼結(jié)構(gòu)桿系的情況下，更換受損大板梁，在建鍋爐機(jī)組同類問題的處理上提供了一個良好思路，對在役鍋爐的類似問題處理也有一定借鑒意義。