1000MW塔式鍋爐箱型截面立柱形式與十字柱截面形式鍋爐鋼架安裝探討

蘇樂全

摘 要：針對1000MW塔式鍋爐箱型截面立柱形式與十字柱截面形式鍋爐鋼架安裝技術進行了論述。

關鍵詞：鍋爐箱型截面立柱形式；十字柱截面形式；鍋爐鋼架安裝

上海鍋爐廠生產的超超臨界1000MW塔式鍋爐，引進阿爾斯通技術并進行消化吸收。鍋爐承載結構有兩種；一種是早期的箱型截面柱主框架為井字型獨立承載；一種為現在的十字柱截面立柱桁架結構承載；對著兩種類型的鋼架鍋爐安裝及起重機械布置截然不同。根據已經投產的江蘇和安徽機組如彭城華潤，中電投常熟，國電諫壁，國信新海，國華徐州，華能南通，皖能銅陵等電廠均采用的為箱型截面立柱的鋼結構；而國電泰州二期超超臨界二次再熱，沙洲電廠二期采用全新設計的十字柱截面立柱桁架結構的鋼結構。從下面兩張鋼架圖片中我們可以看出，四根箱型截面立柱自成框架，然后輔鋼架依附在主鋼架兩側，前側懸掛爐前鋼架，爐后懸掛尾部煙道；空預器鋼架獨成結構，不傳遞載荷；大板梁前后布置，并設置有前后外挑牛腿，以滿足爐前平臺懸掛和爐后煙道懸掛的需求。此種鋼架典型特點為主立柱尺寸大通常為2.5*2.5m截面，整個主鋼架分為5層，單根立柱最重達到108噸，橫梁最重達到93噸，主斜撐最重達到35噸，對現場的吊裝機械提出更高要求，鋼架構件少，前期吊裝機械需求少，大板梁組合后重量96噸。

而下面的圖中可以看到，鍋爐鋼架是一個整體結構，通過28根立柱，其中6根十字柱，22根H型截面柱互相連接，形成一個穩定的承載結構。大板梁左右布置，爐前通過每層平面的斜拉撐將每層平面懸吊在對應層的爐前，爐后煙道懸掛在爐后K5-K6/B2-B5之內。此種結構的鋼架主立柱截面尺寸小1.25*1.25m，最重件46噸，主橫梁重量輕，主斜撐重量輕。但是整體鋼架層數多，構件多。要求有多臺吊裝機械，大板梁組合重量大約96噸。

從以上兩種鋼結構布置，我們分析各自鋼結構及大板梁吊裝特點：

對于箱型截面柱，首先吊裝立柱，然后吊裝橫梁，然后吊裝斜撐；一層吊裝結束吊裝另一層，輔鋼架同步進行，爐前鋼架和爐后脫硝鋼架不影響大板梁吊裝。待四根主立柱形成框架后，滿足以下條件即可進行大板梁吊裝：主鋼架吊裝到頂，螺栓終緊結束，形成獨立的井字型結構。

十字柱結構由于是整體桁架承載體系，首先吊裝立柱，然后吊裝斜撐，然后吊裝橫梁，一層吊裝結束吊裝另一層，并且必須將爐前外挑和爐后K4/K5排同步吊裝結束，方可進行大板梁吊裝。

顯然兩種形式的結構，大板梁吊裝的條件是不同的。前者大板梁吊裝時間可以提前，后者必須等到鋼架整體到頂。根據以上兩種結構的布置方式和施工單位自身的大型機械持有情況，決定現場吊車布置形式和安裝步驟：

箱型截面的鋼架，主力吊車必須滿足箱型截面立柱和大板梁的吊裝需求，最重件立柱約108t；鍋爐左右方向寬51米，前后方向深53米，結合主力吊車布置在爐內，考慮爐后吊裝場地需要和大型機械設備布置，又要保證現場大件吊裝場地需要，將爐后空預器鋼架暫緩安裝，確保主鋼架順利到頂。主力吊裝機具通常采用一臺2400塔式起重機（改良型滿足110t吊裝能力），布置爐內，距鍋爐橫向中心偏后2米，縱向中心與鍋爐中心線重合，此種布置可以確保鍋爐主鋼架和大板梁吊裝需要。鍋爐兩側輔助鋼架安裝同步進行，并及時安裝鍋爐一側布置1380塔式起重機，也是靠爐后安裝，另一側預留2400塔式起重機安裝位置。大板梁吊裝完成以后，立即拆除2400塔式起重機移位到右側重新立起。此時兩臺吊車同步安裝兩側輔助鋼架和爐后空預器鋼架以及爐前鋼架。在安裝輔助鋼架的同時可以繼續水冷壁吊裝，從而保證整體工期不受影響。但是由于爐后空預器鋼架沒能同步安裝，導致受熱面吊裝完成以后，整體鍋爐尾部煙道和脫硝安裝拖后，還增加大型吊裝設備的使用時間，增加了額外費用。對于箱型截面大立柱塔式鍋爐如果采用大板梁爐內吊裝，則爐外布置的吊車起吊能力將是更高要求，并且還需要兩臺。成熟通用的施工做法為一臺主力吊車布置爐內，另一臺輔助吊車布置在爐外，爐后緩裝，大板梁爐后單機起吊就位。

對于十字柱結構塔式鍋爐，由于大板梁左右布置，爐前鋼架靠每層的斜撐將每層結構與立柱連接，安裝必須從下往上進行；爐后空預器和脫硝鋼架與鍋爐鋼架形成整體結構，所有必須同步安裝；由于大板梁左右布置，所以采用單臺2400塔式起重機布置在爐內吊裝鍋爐鋼架已經不能滿足大板梁吊裝要求，所以必須將2400布置在爐外側，由于2400布置在外側所以不能在空預器鋼架緩裝的條件下單機將板梁吊裝就位，所以必須采用雙機抬抬吊就位，在鍋爐另一側對應布置一臺1380塔式起重機。由于2400和1380布置位置已經確定，大板梁只能在爐內進行雙擊抬吊，所有對應的爐內左右一側必須預留大板梁起升通道，對應的爐內挑平臺必須緩裝。這樣保證大板梁雙機抬吊就位又可以將脫硝和空預器鋼架同步進行。經過沙洲電廠二期現場實踐，此種方法可行，并確實將空預器安裝和脫硝以及鍋爐尾部煙道安裝可以大大提前，從而大大加快了鍋爐水壓后到空氣動力場時間，從而能從技術角度推進整體安裝進度。

經過兩種方式的比較可以看出，塔式鍋爐鋼架吊裝的機械選擇和布置主要方式取決于鋼架形式，要想能夠提高施工進度，不管哪種鋼架布置形式，鍋爐鋼架整體同步安裝是最優選擇。因為塔式鍋爐受熱面安裝從上到下一條線，不能組織更多的作業面，只有等到空預器鋼架吊裝完成以后，才開始安裝空預器和脫硝以及尾部煙道。要是空預器鋼架和主鋼架同時結束，則可以有兩個作業空間，可以同時進行。這樣直接就是縮短鍋爐水壓后空氣動力場時間，即是縮短鍋爐水壓后到分部試運時間，從而對整個機組的安裝工期能大大給予幫助。根據每個項目特點和施工單位能力，選擇的吊裝機械可能不盡相同，但是對于箱型截面的大立柱結構，一臺具備110噸起重能力的吊車是必備之選；對于十字主桁架結構，一臺100噸和一臺60噸起重能力的吊裝也是必不可少；如果單就上海鍋爐此兩種鋼結構對于現場施工來說，確實后者對于現場施工以及項目整體進度是有很大優勢的。