火力發電廠鍋爐鋼結構安裝控制重點分析

龔小坤 倪筱莉

摘 要：鍋爐是火電廠的重要主機。在火力發電廠建設施工中，若不注意鍋爐鋼結構的安裝質量，會影響鍋爐的性能，造成發電過程中能源消耗過大，火電廠運營成本失控，最終導致火電廠出現運營虧損。為此，本文將詳細闡述火電廠鍋爐鋼結構安裝環節上的各個重點問題，以期提高鍋爐鋼結構安裝質量，提升火電廠建設施工質量。

關鍵詞：火力發電廠；鍋爐；鋼結構；安裝；重點

任何人工發電，都必須解決如何變機械能為電能的問題。水力發電依靠江河的流量提供旋轉發電機所需的機械能，但要受到地域、季節、氣候反常、降雨量的限制；而火力發電則依靠煤炭燃燒的化學能間接提供旋轉發電機所需的機械能，不受地域、季節、氣候變化、降雨量的限制，是我國電力生產的主力[1]。

鍋爐是火電廠三大主機之一。在火電生產中，鍋爐的任務是通過不斷燃燒煤炭加熱水，不停生產出具有一定溫度、壓力、數量的水蒸汽（變化學能為熱能），推動汽輪機旋轉（變熱能為機械能），再帶動發電機發電（變機械能為電能）。——這三次能量轉換過程環環相扣，在每一個環節上都存在著能量損耗，其中鍋爐熱損失約占其能量損失的46%。

只有在建設施工時做好鍋爐鋼結構安裝，保證鍋爐的密封性和保溫性，才能減少鍋爐熱損失，節約火電生產的運營成本。

1 鍋爐及鍋爐鋼結構

火電廠鍋爐結構復雜，由鍋爐本體、汽水系統（包括受熱面、汽包、連接管道等）、輔機（包括送風機、引風機等）、附件組成。

鍋爐鋼結構是鍋爐本體的支撐構架，它承受著鍋爐本體、爐墻、受熱面、連接管道、蒸汽及附件的全部重量，決定鍋爐本體的外形。鍋爐鋼架結構由立柱、橫梁、水平支撐、垂直支撐、頂板組成。其中，關鍵構件是立柱與橫梁。爐頂鋼架由主梁、次梁、支吊梁組成。由于鍋爐受熱面懸掛在爐頂鋼架上，所以爐頂鋼架必須具有一定的強度、剛性，必須能夠長期承重、長期經受熱膨脹、振動而不變形（或將變形控制在可以接受的范圍內），所以其材料一般選用高強度結構鋼，如Q235、Q345、15CrMo等。

2 鋼結構安裝中的各個重點

2.1 安裝立柱

在安裝立柱時，上下立柱必須緊密銜接，它們之間還要有75%以上的接觸面積，以保證鋼結構受力性能。但由于一些立柱的斷面不平整、不光滑（這通常是由于制造廠機銑工藝不規范造成的），導致安裝后各層立柱無法緊密相連，在上下立柱間的接觸面上留下很大的縫隙，而現場又找不到設備對斷面進行加工處理[2]。

因此，應按照從下至上的順序一次性安裝全部立柱，逐層作業，直至安裝爐頂主梁。待爐頂主梁安裝完畢后，再回頭檢查各層立柱間的縫隙。由于下層立柱承受上層立柱的重量，會在擠壓下發生沉降，壓縮立柱間的縫隙（可以將縫隙高度壓縮到一兩毫米甚至完全消失）。這時，只需要填充墊片就可以解決這些縫隙。填充墊片前要精確測量縫隙的高度，若縫隙高度在0.7毫米左右，填充進一個0.5毫米厚度的墊片；若縫隙高度在2毫米左右，填充進一個1.5毫米厚度的墊片，這樣就可以保證上下立柱受力穩定。

2.2 安裝連接板

由于鋼結構各層立柱承載的負荷各不相同，因此各層立柱的截面會逐漸收縮。連接不同截面的立柱時，上下層立柱的外側面不在一個平面上，需要給上層立柱的連接板上加裝梳形板，才能保證連接板與上下立柱間無縫隙。

但是，連接板、梳形板、立柱都是分別制造的，因此梳形板的厚度往往出現偏大或偏小的誤差。梳形板厚度較小，就不能讓連接板貼緊上層立柱，在上層立柱與連接板之間留下間隙；梳形板厚度較大，就不能讓連接板貼緊下層立柱，在下層立柱與連接板之間留下間隙；如果不顧這些間隙直接緊固高強螺絲，就會在連接板與立柱間造成空腔。但這些間隙通常在0.5毫米～2毫米之間，可以先填充厚度適當的墊片，再緊固高強螺柱，這樣就可以保證連接板與上下立柱間無縫隙。

2.3 安裝多段斜撐

在安裝鋼結構時，有時會把一層鋼結構分成三、四段，每段鋼結構之間采用多段斜撐結構連接。這些斜撐結構有一定的傾斜角度，兩端固定于橫梁，可以加強鋼結構的側向剛度，提高整個結構的穩定性。但安裝斜撐時，有時會出現斜撐過長，不能穿過橫梁；或斜撐稍短，不能連接到橫梁上。根據實際經驗，這一般是由于大跨度的橫梁出現下撓或上撓造成的，與斜撐的設計無關。

針對這種情況，需要校正橫梁。要尋找每根橫梁撓度最大的位置，在這些部位上安裝上抱箍，再用電動葫蘆校正每根橫梁的撓度直到恢復水平位置，撓度誤差控制在正負5毫米之間。這樣就可以順利安裝多段斜撐。

2.4 緊固高強螺栓

高強螺栓由高強度鋼打造，耐疲勞、抗拉強度高，結構特殊、承受載荷大，用它們連接鋼結構，施工方便，傳力均勻，還能大大提高鋼結構連接后的穩定性和承載性能。

但在鋼結構連接完成后，一些節點上會出現部分高強螺栓沒有完全終緊的情況（差0.5個絲扣～1個絲扣）。這通常是由于作業順序不正確造成的。緊固每個節點上的高強螺栓（它們的數量在12～80顆之間，呈矩形分布在節點上），正確的作業順序是：要先從中心開始擰，再向四周擰，而且得對稱擰螺栓，保證緊固力均勻分布；否則螺栓就會出現終緊度誤差——擰完最后的螺栓，緊固力卻讓前面的螺栓松動了；擰完四周的螺栓，緊固力卻讓中間的螺栓松動了。

因此，緊固高強螺栓必須嚴格按照正確的作業順序進行，而且還得注意整體作業的順序：先緊固立柱，再緊固橫梁；先緊固腹板，再緊固翼板；同一根節柱，要先緊固它上部的節點，再緊固它下部的節點，最后緊固它中間的節點[3]。矩形高強度螺栓，必須擰三次；每個螺栓的初緊、終緊，必須在一天內完成；鋼結構連接完成后，還必須用扭力扳手檢查每一個螺栓，發現問題，立即返工，確保鋼結構整體框架萬無一失。

2.5 控制鋼結構整體標高

由于當前立柱的制作缺乏標準化、精確化，因此，每一根立柱的高度都存在一些偏差（大約在正負5毫米之內）。單獨來看，問題不大；但多層立柱組裝累積之后，就會讓鋼結構整體標高出現較大的誤差（當鋼結構為8層時，誤差可達正負40毫米）。這會導致受熱面不能正確定位，繼而影響傳熱與鍋爐性能。——除此之外，若鋼立柱放置不當，吊裝不合理、現場溫度過高，也可能造成它的變形彎曲，最終導致鋼結構整體標高出現誤差。

因此，在安裝鋼結構時，必須做好鋼立柱的保護，嚴禁亂堆亂放互相擠壓，防止它們發生擠壓變形；吊裝鋼立柱時，必須控制好起吊和旋轉半徑；發現變形，必須及時處理。——發現多層立柱組裝之后出現累積偏差，則必須立即聯系生產廠家，與生產廠家的工程師現場勘測誤差，再根據這些實際的誤差值重新設計、制造、組裝新的鋼立柱，把鋼結構整體標高控制在設計標高之內。

3 結束語

當前我國火電經營困難，這就要求我們必須著眼火電建設、生產的每一個細節，實行全過程管理，提升火電事業的質量。鋼結構是鍋爐的核心構架，控制好鋼結構安裝上的各個重點，可以有效降低火電生產能耗，節約火電廠運營成本。

參考文獻：

[1]王鵬，李春雷.鍋爐鋼結構安裝質量通病防治措施[J].城市建設理論研究（電子版），2018（02）：90.

[2]柳明，任杰.鍋爐鋼結構安裝質量通病防治措施[J].現代工業經濟和信息化，2017，7（16）：84-86.

[3]魏學杰. 火力發電廠鍋爐鋼結構安裝質量控制的重要環節研究[A]. 《智能城市》雜志社、美中期刊學術交流協會.2016智能城市與信息化建設國際學術交流研討會論文集V[C].《智能城市》雜志社、美中期刊學術交流協會：，2016：1.

作者簡介：

龔小坤（1987.4-），漢族，男，四川，大專，助理工程師，研究方向為產品設計與開發、項目管理。