電廠塔式鍋爐主吊機械布置淺談分析

上海電力安裝第二工程有限公司 顧紅凱 孫琳玲 王國興

某電廠新建工程#2機組鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產的1000MW超超臨界參數變壓運行螺旋管圈加垂直管水冷壁燃煤直流鍋爐，單爐膛、二次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結構、塔式、半露天布置、爐頂設全覆蓋式輕型防雨屋蓋。脫硝裝置布置在空預器構架上方位于爐后K4～K6軸區(qū)域，前煙道支架采用鋼結構設計位于爐后K6軸至電除塵區(qū)域。鍋爐爐鋼架由輔鋼架、主鋼架及板梁組成，主鋼架的主立柱為箱型鋼柱。立柱縱向中心間距30.9m、橫向中心間距29.3m，板梁頂標高122m。外圍輔鋼架構件重量較輕主要承擔平臺扶梯、煙風道和管道重量。

鍋爐廠為提高燃煤效率、降低吊裝及制造難度，對鍋爐設計進行了優(yōu)化。將主鋼架立柱分為十段進行吊裝，段與段之間用螺栓連結，主立柱重量不大于55t。板梁采用主梁及次梁結構設計，使用高強度螺栓連接。主梁為上下疊梁設計，上梁6根、下梁4根，下梁吊裝時須先進行兩兩組合，組合后吊裝重量約為122t。次梁采用單梁設計、共13根，其中水冷壁前、后墻次梁為最重件，約70t。

表1 鍋爐板梁統(tǒng)計表

參考以往1000MW火電機組塔式鍋爐施工經驗，吊裝機械多采用動臂塔式起重機作為主吊。因動臂塔式起重機具有平衡臂短、起重臂角度可調、群塔作業(yè)易避讓的特點，塔式鍋爐主吊機械布置可采用爐中爐側布置或爐兩側布置。兩種布置方案在具備鍋爐板梁設備吊裝的前提條件下，均能滿足鍋爐區(qū)域全覆蓋及吊裝效率要求。

圖1 鍋爐板梁平面布置圖

1 主吊機械爐中爐側布置方案

1.1 主吊機械參數

電建企業(yè)用于火電施工的典型動臂塔式起重機多為法福克公司及上海電力機械廠生產的140t級動臂塔式起重機，此型塔式起重機具有起重能力大、覆蓋范圍廣、速度快、群塔作業(yè)時可有效實現安全避讓等優(yōu)點，起重臂可在36.6～64.2m范圍內自由轉換。采用36.6m起重臂時，17.5m工作半徑內主鉤最大起重能力可達140t，在140t負荷時主鉤提升速度0～5.7m/s。采用64.2m起重臂時主鉤最大起重幅度63.3m，起重能力達到22.1t。小鉤全幅度范圍內起重能力可達19t。

表2 140t塔式起重機36.6m起重臂性能表

表3 140t塔式起重機63.3m起重臂性能表

1.2 機械布置

根據爐中爐側布置原則，鍋爐中間140t塔式起重機布置于K2～K3軸與B3～B4軸中間位置，140t塔式起重機拆除時無需降節(jié)，由布置在爐側擴建端140t塔式起重機在高空直接拆除。為降低起重機高空拆除的難度，實現122t主梁1（主梁下梁）單機吊裝的要求，鍋爐中間140t塔式起重機選用36.6m起重臂。鍋爐鋼架吊裝期間，140t塔式起重機可實現鍋爐K0～K5軸、B1～B6軸全區(qū)域覆蓋。待板梁吊裝至爐中間最后一根次梁4（懸吊管梁）時，鍋爐中間的140t塔式起重機須先進行拆除。

鍋爐外側140t塔式起重機布置于擴建端K3～K4軸之間，距B6軸7.5m位置，選用64.2m起重臂，實現吊裝區(qū)域最大化。鍋爐中間的140t塔式起重機拆除后，為確保最后一根次梁4（懸吊管梁）的吊裝就位，同時為滿足后續(xù)鍋爐受熱面設備及蒸汽管道的施工進度，在爐頂固定端靠爐后位置另安裝1臺20t平臂塔式起重機作為后續(xù)輔助機械。20t平臂塔式起重機選用40m起重臂，采用壓重式基礎，安裝高度為27m。

圖2 主吊機械爐中爐側平面布置圖

1.3 板梁吊裝

根據鍋爐中間140t塔式起重機性能，板梁須由爐后K4～K6軸區(qū)域起吊。為保證吊裝的順利進行，爐后K4～K6軸與B1～B6軸區(qū)域（即鍋爐脫銷及空預器區(qū)域）須暫緩施工，待所有板梁吊裝完成后，方可進行施工作業(yè)。

主梁1（主梁下梁）由運輸車輛運至爐后K4～K6區(qū)域后，在K5軸位置組合，組合后吊裝重量約為122t，由鍋爐中間140t塔式起重機單獨完成吊裝。選用預先制作好的吊耳做吊點，將塔式起重機主鉤、索具、卸扣與板梁上的起吊吊耳連接，起重機起升吊鉤，將大板梁吊裝至其下平面離開地面200mm后停止，檢查起重機的結構強度及制動情況以及大板梁的水平情況，無異常后將大板梁繼續(xù)吊起至爐頂上方，塔式起重機慢速回轉、調整作業(yè)半徑，直至將板梁吊裝到就位位置。起重機負載率分析以最重件為例：140t塔式起重機起吊時，工作半徑20m、額定起重量130t、負載率93.8%；就位時，工作半徑12.7m、額定起重量140t、負載率87.1%。

其余主梁2（主梁上梁）、次梁1（爐中水冷壁側墻）、次梁2（爐前、爐后水冷壁側墻）、次梁3（爐前、爐后水冷壁墻）、K1～K2軸與K3～K4軸之間次梁4（懸吊管梁）由鍋爐中間140t塔式起重機單獨吊裝就位。K2～K3軸之間2根次梁4（懸吊管梁）因距離鍋爐中間140t塔式起重機太近，因此需要與鍋爐擴建端140t塔式起重機雙機抬吊就位。位于鍋爐中心位置的次梁4（懸吊管梁），由鍋爐中間140t塔式起重機將其先行起吊至爐頂，并在爐后臨時擱置，待鍋爐中間140t塔式起重機拆除后，由鍋爐擴建端140t塔式起重機與后期爐頂安裝的20t平臂塔式起重機抬吊就位。

圖3 主吊機械爐兩側平面布置圖

2 主吊機械爐兩側布置方案

2.1 機械布置

根據爐兩側布置原則，鍋爐兩側140t塔式起重機分別布置于鍋爐擴建端及固定端，兩臺起重機對向布置可實現鍋爐K0～K6軸、B1～B6軸全區(qū)域無死角覆蓋。鍋爐擴建端140t塔式起重機布置于K3～K4軸之間、距B6軸7.5m位置，選用64.2m起重臂。鍋爐固定端140t塔式起重機布置于K2～K3軸之間偏爐后方向，避開疏水擴容器鋼架基礎，距B1軸7.5m位置，選用64.2m起重臂。為確保鍋爐爐后K4～K6軸區(qū)域（即鍋爐脫銷及空預器區(qū)域）可與鍋爐鋼架同步施工，鋼架與板梁均由爐內起吊。鍋爐爐后K6軸至電除塵區(qū)域（即鍋爐煙道支架區(qū)域）須暫緩施工，待鍋爐固定端側140t塔式起重機拆除后方可進行施工。

2.2 板梁吊裝

為確保鋼架主立柱及板梁在爐膛內的順利起吊，鍋爐擴建端B6軸位置、K2～K3軸之間17m層以下鋼梁暫緩施工，以便板梁等設備運輸通道暢通。主梁1（主梁下梁）吊裝時，首先吊裝距離2臺塔式起重機較遠位置的K2軸，再吊裝較近位置的K3軸。

K2軸2根主梁1（主梁下梁）組件分別由運輸車輛運至爐膛中間位置，利用爐兩側的2臺塔式起重機進行卸車，并在爐膛內45度對角放置組合，組合后吊裝重量約為122t。選用預先在主梁1（主梁下梁）兩端制作好的吊耳做為吊點，將2臺塔式起重機主鉤、索具、卸扣與板梁上的起吊吊耳連接，2臺塔式起重機同時起升吊鉤，將大板梁吊裝至其下平面離開地面200mm后停止，檢查起重機的結構強度及制動情況以及大板梁的水平情況，無異常后將大板梁繼續(xù)吊起至爐頂上方，2臺塔式起重機慢速回轉、調整作業(yè)半徑，直至將板梁吊裝到就位位置。

起重機負載率分析以最遠、最重件為例：固定端140t塔式起重機起吊時，工作半徑22m、額定起重量103t、負載率59.2%；擴建端140t塔式起重機起吊時，工作半徑21m、額定起重量105t、負載率58%；固定端140t塔式起重機就位時，工作半徑22m、額定起重量103t、負載率59.2%；擴建端140t塔式起重機就位時，工作半徑25m、額定起重量96.1t、負載率63.4%。

位于板梁兩端的主梁2（主梁上梁）由爐兩側塔式起重機單獨吊裝就位，板梁中間位置的主梁2（主梁上梁）由爐兩側塔式起重機抬吊就位。其余次梁1（爐中水冷壁側墻）、次梁2（爐前、爐后水冷壁側墻）由爐兩側塔式起重機分別吊裝就位。次梁3（爐前、爐后水冷壁墻）、次梁4（懸吊管梁）吊裝工藝參考主梁1。

爐中爐側布置：機械配置數量。2臺140t塔式起重機，1臺20t平臂塔式起重機；機械安拆時間。爐中140t塔式起重機在爐架吊裝前完成安裝，板梁吊裝基本完成后拆除。擴建端140t塔式起重機可延至板梁吊裝前完成安裝，至鍋爐施工結束拆除。20t平臂塔式起重機在爐中140t塔式起重機拆除后完成安裝，爐頂防雨屋蓋安裝基本結束前拆除；爐后區(qū)域施工影響。爐后K4～K6軸之間的脫銷及空預器區(qū)域設備，待板梁吊裝完成后方可施工。脫銷及空預器施工周期短，勞動強度較大；機械力能配置影響。爐中140t塔式起重機拆除及爐頂20t塔式起重機安裝需要擴建端140t塔式起重機配合，這將導致15天左右時間，鍋爐施工缺少主吊機械配合。

爐兩側布置：機械配置數量。2臺140t塔式起重機；機械安拆時間。爐兩側140t塔式起重機爐架吊裝前完成安裝。擴建端140t塔式起重機至鍋爐施工結束拆除。固定端140t塔式起重機在爐后前煙道鋼架吊裝前拆除；爐后區(qū)域施工影響。爐后K4～K6軸區(qū)域可與爐架同時施工，K6軸至電除塵之間的前煙道鋼架待固定端塔式起重機拆除后施工。前煙道鋼架施工周期無較大變化。脫銷及空預器施工周期相對放寬5～6個月；機械力能配置影響。機械力能配置充裕、利于施工作業(yè)。

3 結語

主吊機械采用爐中爐側布置時，鍋爐中間140t塔式起重機使用周期僅需6個月左右，在完成板梁吊裝后可立即轉場至下一個工程項目。且由于鍋爐中間140t塔式起重機實現了鍋爐區(qū)域的全覆蓋，在鍋爐鋼架吊裝初期，鍋爐擴建端的140t塔式起重機可延后至板梁吊裝前完成安裝。因此爐中爐側布置方案更能滿足企業(yè)同時承接多個火電工程時的施工的要求，有效提高140t塔式起重機的使用效率，減少外租大型塔式起重機械的需求，大大降低企業(yè)成本與資金支付壓力。但由于爐中爐側布置方案將照成一定時期的機械力能配置不足，對保證鋼架吊裝進度帶來一定難度，鍋爐脫銷及空預器的開工時間滯后，也對項目部的機械協(xié)調能力、施工進度管理提出了較高要求。

主吊機械如采用爐兩側布置，鍋爐脫銷及空預器區(qū)域可與鍋爐鋼架同時開始吊裝，避免了脫銷及空預器施工周期被壓縮的難題。2臺140t塔式起重機同時完成安裝，使得鍋爐區(qū)域機械力能配置得到全面保障，為加快鍋爐施工進度提供了可能，但也將導致大型機械成本提高，主吊機械周轉效率下降。

通過對兩種主吊機械布置方案的比較分析，可以看到兩種布置方案在電廠塔式鍋爐施工過程中各有優(yōu)劣，項目決策者應根據實際情況靈活選擇主吊機械布置方案，以期實現施工成本最低化、機械效率最大化、現場管理最易化、施工進度最優(yōu)化。