爐底大包桁架承載式W形火焰爐桁架安裝方法探討

袁勝波，蔣治其

(四川電力建設三公司，四川　內江　641005)

爐底大包桁架承載式W形火焰爐桁架安裝方法探討

袁勝波，蔣治其

(四川電力建設三公司，四川內江641005)

介紹了爐底大包式W形火焰鍋爐的拱區(qū)承載桁架施工，分析了該類桁架在安裝現(xiàn)場的施工難度，提出對水冷壁安裝有直接影響的垂直桁架的幾種吊裝方法，通過比較各種吊裝方法的優(yōu)劣性，表明小型吊機吊裝法更適合于該類爐型桁架安裝。

W形火焰鍋爐;爐底大包;桁架;安裝

W形火焰是燃燒低揮發(fā)分煤種的一種燃燒技術，燃燒劣質煤，特別是無煙煤時，在著火、燃盡、低負荷穩(wěn)燃和防止爐內結渣方面具有優(yōu)勢。W形火焰鍋爐特有的拱形結構，需配置桁架承載拱部及以下區(qū)段載荷。爐底大包式W形火焰鍋爐的桁架安裝時，往往爐頂懸浮層(頂板層)和中、上部受熱面部件已大量安裝形成，桁架吊裝空間和吊裝方式受限，且爐膛的施工進度壓力集中到桁架安裝，因此，選擇合理的桁架安裝方法對搶水壓進度來說具有重要意義。

筆者分析了W形火焰鍋爐爐底大包桁架的作用和結構、爐底大包桁架安裝存在的問題，并結合實際情況探討了大包垂直桁架吊裝方法的優(yōu)缺點，以期對W形火焰鍋爐爐底大包桁架的實際安裝給予一定的指導意義。

1　爐底大包桁架作用及結構

為實現(xiàn)鍋爐W形燃燒，爐膛前、后水冷壁下部設計為拱形，見圖1。拱部以下本體、燃燒設備、風箱、爐內澆筑、灰渣等總載荷，與常規(guī)爐通過中上部水冷壁及吊桿傳遞到爐頂懸浮層不同，是采用特定的支撐構架——桁架來傳遞載荷［1］。

W形火焰鍋爐爐底大包桁架爐膛前、后各一榀，通常前后對稱，重量相當。單榀桁架包括垂直桁架和水平桁架。垂直桁架是承載主構件，熱態(tài)運行期間，本體向下膨脹，所以垂直桁架并不與鋼架剛性連接，而是采用彈簧等柔性連接方式。如目前大多分布于爐膛左、右側的降水管上設計承重環(huán)，桁架兩端座落在承重環(huán)上(見圖2和圖3)，載荷通過降水管和彈簧座架傳遞到懸浮層上。受運輸限制，垂直桁架一般分上、下兩層，多段供貨，現(xiàn)場焊接組裝。水平桁架為輔助結構，由眾多單梁、小立柱相互或與垂直桁架焊接連接，起到保持桁架結構穩(wěn)定以及支撐冷灰斗水冷壁作用。

2　安裝爐底大包桁架存在的問題

爐底大包桁架安裝時存在的問題如下:

(1)安裝工作量大。

水冷壁拱部依靠垂直墻底端坐落垂直桁架上平面，爐底大包桁架必須有足夠剛性，自身重量就達數(shù)百噸［2］。作為承載主構件的垂直桁架，板材厚度達到80～90 mm，接頭焊縫坡口深而寬，焊接費時長。水平桁架構件眾多，為增加穩(wěn)定性，接頭基本上也采用焊接連接。由此桁架的安裝工作量大。

(2)施工時間緊迫。

爐膛區(qū)域空間有限，本體上、中部水冷壁安裝階段，一部分設備需從爐膛區(qū)域中轉吊裝，無桁架組合和吊裝的空間地勢條件;搶水壓進度初始階段，降水管等桁架支撐點尚未安裝，未達到承載條件，不能施工。當桁架支撐點具備后，中、上部水冷壁已基本形成，只待桁架安裝后，拱部以下水冷壁才能施工。此時，桁架施工進度直接關系到搶水壓進度，所以施工時間十分緊迫。

(3)吊裝空間受限。

前已述及當?shù)状蟀旒馨惭b時，上部、中部水冷壁趨于形成，吊裝桁架高度受限，一般在標高30 m以下;此外，爐頂懸浮層的次梁、多數(shù)隔條梁已安裝，若使用大型吊機吊裝桁架，其機械的臂、吊鉤和吊繩活動均受懸浮層梁限制。

上面的問題反映出桁架安裝進度直接影響到拱區(qū)以下本體安裝，是搶水壓進度的一個關鍵環(huán)節(jié)?？朔臻g條件限制，縮短安裝工期，是選擇爐底大包桁架安裝方法考慮的主要因素。水平桁架主要起到穩(wěn)定桁架結構和支撐冷灰斗作用［3］。事實上，垂直桁架安裝后，即可進行拱部以下水冷壁安裝，冷灰斗可采用前、后對拉來維持傾角，而水平桁架則可待水冷壁施工結束后安裝，且施工簡單，因此擯棄枝葉、垂直桁架安裝才是水冷壁系統(tǒng)施工乃至搶水壓進度的焦點。

3　爐底大包垂直桁架吊裝方法

垂直桁架分段供貨到場，且支撐點位于爐左、右側，中間沒有支點，所以通常將垂直桁架上層在爐膛區(qū)域組合后吊裝，組裝后質量可達60～70 t。桁架下層是否組合則相對靈活，可視吊裝機具而定。對于坐落在降水管承重環(huán)上的垂直桁架，一般單獨吊裝桁架生根件，更靈活，焊接時間充裕。

垂直桁架吊裝方法多樣，大體上可以分為以下幾種:

(1)卷揚機吊裝法。在爐頂或者爐膛左、右側鋼架上布置滑車組支點，左、右側各使用一臺卷揚機牽引，在垂直桁架組裝件兩端選擇捆綁吊裝點，抬吊桁架就位，與生根件焊接。

(2)液壓提升裝置吊裝法。在爐頂懸浮層左、右側各布置一臺液壓提升裝置，通過垂下的數(shù)支鋼絞索及錨頭連接垂直桁架組裝件兩端，同時提升桁架就位。

(3)主吊機吊裝法。搶水壓進度階段，鍋爐區(qū)域往往配置有主吊機械，如附臂吊、履帶吊，有軌塔式起重機，且位于爐兩側居多。可從爐頂延伸落下吊鉤，吊裝桁架。根據(jù)一般鍋爐安裝主吊機配置等級，垂直桁架組件載荷往往超過單臺主吊機到鍋爐中心幅度的額定負荷，需要兩臺主吊機抬吊桁架。

(4)小型吊機吊裝法。在爐膛區(qū)域布置兩臺小型吊機，如100 t等級履帶吊、汽車吊，使用較短的臂桿，但臂桿應足以起升桁架就位高度，雙車抬吊桁架組裝件左、右端就位。

4　垂直桁架吊裝方法優(yōu)劣性分析

垂直桁架吊裝方法雖多，在鍋爐安裝現(xiàn)場實際應用中，效果卻不盡相同，比較各種吊裝方法優(yōu)劣性十分必要。下面為幾種吊裝方法優(yōu)缺點:

(1)卷揚機吊裝法。

優(yōu)點:對主吊機的依賴度低，占用主吊機時間短。

缺點:①吊裝重達六七十噸的桁架組裝件，需使用多門滑車組及數(shù)股鋼絲繩。若將滑車組支點布置于爐頂，使用兩臺5 t卷揚機，單臺卷揚機需要鋼絲繩十來支，長達數(shù)百米，準備工作較復雜，耗時較長。②對滑車組支點要求高。爐頂懸浮層構件，其抗彎強度和位置不一定與桁架就位點吻合，需另外加裝臨時支撐結構;同時上部局部部件需為穿過鋼繩而緩裝。如果將滑車組支點布置于兩側鋼梁，需對鋼梁加固，且隨著組件提升，夾角變大，負荷增加，風險增大。③吊裝不夠靈活，就位、找正難度較大，需要借助輔助牽引工具。④需要人員多，時間長。

(2)液壓提升裝置吊裝法。

優(yōu)點:除了布置液壓提升裝置使用主吊機，使用主吊的時間較短。

缺點:①準備工作復雜，耗時長。液壓提升裝置布置于爐頂，需為液壓提升裝置安裝專用支撐梁。鋼索穿裝及校正時間長。②液壓提升裝置垂直提升，要求構件擺放在特定位置組合，起吊后水平位移難，對支撐點位置要求更高。類似卷揚機吊裝，需預留緩裝鋼索穿過區(qū)域的上部部件。③不能橫向移動，就位找正難度大。④需要預留一些鍋爐鋼梁，影響鍋爐結構整體穩(wěn)定性。

(3)主吊機吊裝法。

優(yōu)點:①準備工作少，組裝完桁架后，即用主吊機吊裝就位。②吊裝較為靈活，就位、找正容易。

缺點:①桁架組合、吊裝過程耗時長，僅垂直桁架就需3～4周，占用主吊機資源，對其他作業(yè)面影響較大。②主吊機吊鉤從爐頂落下伸入，需預留、緩裝件，且使用體積較大的主鉤，不易從上部復雜空間落下。③主吊機機具使用成本高。

(4)小型吊機吊裝法。

優(yōu)點:①安裝桁架期間，僅需一次性將小型吊機臂桿改到合適長度，就可完成所有桁架構件吊裝，吊裝準備工作少。②由于小型吊機在爐內區(qū)域，不受爐膛上部結構影響，吊裝靈活性強，就位、找正容易;在吊裝下層桁架時，既可單件吊裝，又可組合吊裝。③小型吊機除了吊裝桁架，還可用作組合桁架。④釋放出主吊機，其他工作面不會因桁架吊裝而受到較大的機具牽制。

(5)小型吊機成本低。

缺點:小型吊機起吊能力有限，吊裝垂直桁架組裝件時，即使選用較短的臂桿，雙車抬吊，負荷率也較高，需雙車密切配合。

通過對以上幾種垂直桁架吊裝方法分析比較，不難看出，小型吊機吊裝法靈活性強，操作簡單，不占用主吊機，對其他工作面影響小，比較之下，更適應搶水壓進度要求需要。

5　應用實例

筆者所在的越南沿海電廠，一期2臺鍋爐是600 MW W形火焰鍋爐，底大包桁架支撐結構。兩榀桁架前、后對稱布置，單榀垂直桁架除了兩側座落在降水管上的生根件，上、下兩層各分三段(供貨)。上層三段組合后重70 t，下層三段組合后重68 t。

僅就垂直桁架而言，施工中，2臺鍋爐均是將上層組合吊裝，下層散吊。根據(jù)機具情況，1號鍋爐桁架安裝時，使用主吊機——附臂吊與布置在爐膛區(qū)域的100 t履帶吊搭配，抬吊上層桁架，下層桁架被100 t履帶吊單獨分段吊裝就位。2號鍋爐桁架安裝時，在爐膛區(qū)域布置2臺100 t履帶吊，將上層桁架組裝件抬吊就位，下層桁架分段用單機吊裝就位。

從2臺鍋爐桁架開始組合到兩榀垂直桁架安裝結束，過程中工人數(shù)量和技能基本相當，1號爐耗時27天，2號爐耗時21天。由于2號鍋爐未使用主吊機，僅吊裝兩榀垂直桁架上層組裝件，比1號機節(jié)省主吊機2個臺班。從對搶水壓進度影響來看，垂直桁架吊裝方法的小差異，使2號鍋爐比1號鍋爐節(jié)省約一周時間。

6　結語

為了實現(xiàn)鍋爐W形燃燒，爐底大包桁架通過特定的結構發(fā)揮著重要作用;但是爐底大包桁架安裝過程中常常存在安裝工作量大、施工時間緊迫和吊裝空間受限等問題。爐底大包桁架安裝的關鍵在于垂直桁架吊裝，實際的垂直桁架吊裝主要有卷揚機吊裝、液壓提升裝置吊裝、主吊機吊裝和小型吊機吊裝四種方法。這四種方法有著各自的優(yōu)缺點，從滿足搶水壓進度需求以及工程應用實際情況來看，爐底大包垂直桁架吊裝時建議優(yōu)先選擇小型吊機安裝法。

［1］查庚忠，陳文鈞，凌麟，等.東方——福斯特·惠勒300 MW、600 MW“W”型火焰鍋爐介紹［J］.東方電氣評論，1994，8 (1):1-13.

［2］上海電力建設公司.起重與運輸［M］.2版.北京:水利電力出版社，1985.

［3］包頭鋼鐵設計研究總院.鋼結構設計與計算［M］.2版.北京:機械工業(yè)出版社，2006.

Installation of Supporting Truss for Bottom Penthouse of a W-flame Boiler

Yuan Shengbo，Jiang Zhiqi
(Sichuan No.3 Electric Power Construction Company，Neijiang 641005，Sichuan Province，China)

An introduction is presented to the installation of supporting truss for bottom penthouse located in arched area of a W-flame boiler，together with an analysis on the difficulties during installation，to which several hoisting schemes are proposed for vertical trusses that have direct influence on the water wall erection.By comparing the advantages and disadvantages of above schemes，it is pointed that small hoisting mechanisms are suitable for installation of similar trusses.

W-flame boiler;bottom penthouse;truss;installation

TK226

A

1671-086X(2016)01-0064-04

2015-07-21

袁勝波(1983—)，男，助理工程師，主要從事電力建設火電廠鍋爐安裝。

E-mail:385723023@qq.com