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(shù)進(jìn)行了論述。

關(guān)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(chǎn)的超超臨界1000MW塔式鍋爐，引進(jìn)阿爾斯通技術(shù)并進(jìn)行消化吸收。鍋爐承載結(jié)構(gòu)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(xiàn)在的十字柱截面立柱桁架結(jié)構(gòu)承載；對著兩種類型的鋼架鍋爐安裝及起重機(jī)械布置截然不同。根據(jù)已經(jīng)投產(chǎn)的江蘇和安徽機(jī)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(jié)構(gòu)；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(shè)計的十字柱截面立柱桁架結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)。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(cè)，前側(cè)懸掛爐前鋼架，爐后懸掛尾部煙道；空預(yù)器鋼架獨成結(jié)構(gòu)，不傳遞載荷；大板梁前后布置，并設(shè)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(dá)到108噸，橫梁最重達(dá)到93噸，主斜撐最重達(dá)到35噸，對現(xiàn)場的吊裝機(jī)械提出更高要求，鋼架構(gòu)件少，前期吊裝機(jī)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(jié)構(gòu)，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(wěn)定的承載結(jié)構(gòu)。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(yīng)層的爐前，爐后煙道懸掛在爐后K5-K6/B2-B5之內(nèi)。此種結(jié)構(gòu)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(shù)多，構(gòu)件多。要求有多臺吊裝機(jī)械，大板梁組合重量大約96噸。

從以上兩種鋼結(jié)構(gòu)布置，我們分析各自鋼結(jié)構(gòu)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(jié)束吊裝另一層，輔鋼架同步進(jìn)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(jìn)行大板梁吊裝：主鋼架吊裝到頂，螺栓終緊結(jié)束，形成獨立的井字型結(jié)構(gòu)。

十字柱結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)束，方可進(jìn)行大板梁吊裝。

顯然兩種形式的結(jié)構(gòu)，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(jù)以上兩種結(jié)構(gòu)的布置方式和施工單位自身的大型機(jī)械持有情況，決定現(xiàn)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?qū)?1米，前后方向深53米，結(jié)合主力吊車布置在爐內(nèi)，考慮爐后吊裝場地需要和大型機(jī)械設(shè)備布置，又要保證現(xiàn)場大件吊裝場地需要，將爐后空預(yù)器鋼架暫緩安裝，確保主鋼架順利到頂。主力吊裝機(jī)具通常采用一臺2400塔式起重機(jī)（改良型滿足110t吊裝能力），布置爐內(nèi)，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(cè)輔助鋼架安裝同步進(jìn)行，并及時安裝鍋爐一側(cè)布置1380塔式起重機(jī)，也是靠爐后安裝，另一側(cè)預(yù)留2400塔式起重機(jī)安裝位置。大板梁吊裝完成以后，立即拆除2400塔式起重機(jī)移位到右側(cè)重新立起。此時兩臺吊車同步安裝兩側(cè)輔助鋼架和爐后空預(yù)器鋼架以及爐前鋼架。在安裝輔助鋼架的同時可以繼續(xù)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(yù)器鋼架沒能同步安裝，導(dǎo)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(shè)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(nèi)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(nèi)，另一臺輔助吊車布置在爐外，爐后緩裝，大板梁爐后單機(jī)起吊就位。

對于十字柱結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與立柱連接，安裝必須從下往上進(jìn)行；爐后空預(yù)器和脫硝鋼架與鍋爐鋼架形成整體結(jié)構(gòu)，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(jī)布置在爐內(nèi)吊裝鍋爐鋼架已經(jīng)不能滿足大板梁吊裝要求，所以必須將2400布置在爐外側(cè)，由于2400布置在外側(cè)所以不能在空預(yù)器鋼架緩裝的條件下單機(jī)將板梁吊裝就位，所以必須采用雙機(jī)抬抬吊就位，在鍋爐另一側(cè)對應(yīng)布置一臺1380塔式起重機(jī)。由于2400和1380布置位置已經(jīng)確定，大板梁只能在爐內(nèi)進(jìn)行雙擊抬吊，所有對應(yīng)的爐內(nèi)左右一側(cè)必須預(yù)留大板梁起升通道，對應(yīng)的爐內(nèi)挑平臺必須緩裝。這樣保證大板梁雙機(jī)抬吊就位又可以將脫硝和空預(yù)器鋼架同步進(jìn)行。經(jīng)過沙洲電廠二期現(xiàn)場實踐，此種方法可行，并確實將空預(yù)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(shù)角度推進(jìn)整體安裝進(jìn)度。

經(jīng)過兩種方式的比較可以看出，塔式鍋爐鋼架吊裝的機(jī)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(jìn)度，不管哪種鋼架布置形式，鍋爐鋼架整體同步安裝是最優(yōu)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(yè)面，只有等到空預(yù)器鋼架吊裝完成以后，才開始安裝空預(yù)器和脫硝以及尾部煙道。要是空預(yù)器鋼架和主鋼架同時結(jié)束，則可以有兩個作業(yè)空間，可以同時進(jìn)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(jī)組的安裝工期能大大給予幫助。根據(jù)每個項目特點和施工單位能力，選擇的吊裝機(jī)械可能不盡相同，但是對于箱型截面的大立柱結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)對于現(xiàn)場施工來說，確實后者對于現(xiàn)場施工以及項目整體進(jìn)度是有很大優(yōu)勢的。