亚临界超临界机组锅炉水冷壁安装施工工法secret文档格式.docx
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它是受热面组合前的通用性原则，是保证设备安全运行的关紧因素。
4.2超临界锅炉水冷壁结构复杂，主要由上中下三大部分组成。
上部主要由垂直段水冷壁、出口集箱和刚性梁组成；
中部主要由过渡段水冷壁、中间集箱、螺旋管圈式水冷壁、搭接板和刚性梁组成；
下部主要由螺旋管圈式水冷壁、进口集箱、搭接板和刚性梁组成。
这种结构的水冷壁管径较小、刚性较差、零散部件较多，全部散件安装工作繁重，高空作业量大，安全、质量得不到保证。
因此尽可能的将零散部件与管屏在地面组合，组合时需根据起重机械的工况和锅炉构架的结构特点，划分水冷壁的组件大小，制定水冷壁组合件的加固与吊装方法。
上部水冷壁刚性梁如果起重机械工况允许，可将刚性梁与水冷壁组合在一起吊装，也可提前预挂。
中部螺旋水冷壁刚性梁不采取预挂方法，可在螺旋水冷壁吊装找正后再进行吊装。
下部螺旋水冷壁与刚性梁在炉膛内组合后用卷杨机整体吊装。
4.3炉顶构件的缓装应根据水冷壁组合件尺寸的大小和吊装顺序进行预留。
4.4螺旋水冷壁地面预组合、高空分层找正定位法是利用组合架定位拼装螺旋管屏，有利于复核螺旋角、组件尺寸、安装拼缝尺寸，并根据实际测量结果综合考虑，使之符合设计要求，最后在组合架上定出管屏基础中心线，并做安装记号，以保证螺旋角尺寸准确。
设三层标高控制点，以锅炉钢架主柱标高与矩形截面为准，校核螺旋管水冷壁中心线与标高，安装一层找正一层，固定一层，可防止总体标高误差过大与水平扭转。
4.5在水冷壁组合、安装过程中，由于焊接工序，易发生纵向收缩变形和横向收缩变形。
纵向收缩变形主要产生在对口焊接过程中，而横向焊接变形主要产生在密封焊接过程中。
这种变形是客观存在的，问题是如何控制这种变形量，从而保证内应力对水冷壁管屏在运行状态下不致引起破坏。
五、施工工艺流程及操作要点
5.1水冷壁施工工艺流程见图1.1
图1.1
5.2操作要点
5.2.1水冷壁施工前准备工作
5.2.1.1组织专业技术人员进行图纸会审，仔细研究，编制吊装方案，制定吊装顺序清册。
由专业技术负责人对施工人员进行安全与技术交底。
5.2.1.2所有施工人员必须经过三级安全考试，并组织施工人员进行体检。
合格后领取上岗证。
特殊工种人员均已取得特种工证，并已报审。
5.2.1.3根据水冷壁组件划分情况预留炉顶钢构件，作为水冷壁吊装开口。
5.2.1.4根据水冷壁组件形状和尺寸情况搭设水冷壁组合平台（尽可能在主吊机械工况范围内），在炉顶布置两台10t卷扬机作为中部、下部水冷壁组件及刚性梁的吊装机械。
5.2.1.5制作专用脚手架作为水冷壁高空对口、安装作业平台。
5.2.2水冷壁组合
5.2.2.1组合平台搭设
1、根据水冷壁组件的尺寸和形状来设计、搭设组合平台，以缺保组件的几何尺寸、形状正确。
2、搭设组合平台的场地必须坚实，排水系统良好。
搭设的组合平台要做好可靠的接地保护。
3、组合平台选用型钢搭设，搭设必须稳固牢靠，要求能够承受组件重量，其平整度不大于5mm。
4、组合平台应方便组合工作，有利于找正、对口、焊接工序正常进行。
5、组合平台高度一般设计尺寸以0.9～1.0m为宜。
6、在满足上述条件下，应尽量减少组合支架钢材消耗量。
5.2.2.2设备复检
1、设备清点：
应根据供货清单、装箱单和图纸进行全面清点。
2、设备外观检查：
检查管子有无裂纹、重皮、龟裂、压扁、砂眼和分层现象，以及运输过程中的严重变形或挤伤、划伤。
检查管子外径和厚度是否符合设计要求。
检查管屏和组件有关尺寸是否符合技术规范。
3、材质复检：
设备、零部件凡属合金钢的在组合前必须进行材质复检，并在明显位置做可靠标记。
表1-1通球球径选用表mm
管子外径
管弯曲半径
D1≥60
32≤D1＜60
D1＜32
R≥3.5D1
0.85D0
0.80D0
0.70D0
2.5D1＜R＜3.5D1
1.8D1＜R＜2.5D1
0.75D0
1.4D1＜R＜1.8D1
R＜1.4D1
0.65D0
注：
D0为管子内径
4、通球试验：
为保证管道通流面积、减少热偏差，对受热面在组合前、安装前必须进行通球试验。
试验用球应为钢质球，且必须编号、登记和严格管理。
通球后设备、管道应及时进行可靠的封闭。
如通球未过，必须对管子进行处理，处理后再次通球。
集箱在组合安装之前，必须进行清扫和内窥镜检查，必要的时候也可采用数码相机进行拍照检查，以保箱内净，管内空。
通球用压缩空气压力不低于0.59Mpa（6kgf/cm2）,通球球径按表1-1规定选定。
5.2.2.3水冷壁组件划分原则
1、应充分考虑水冷壁的结构特点，划分组件时应尽量保持水冷壁的完整性，尽量不拆、不破坏原设备；
对于个别超重件不宜从集箱分段，应采用甩管排方式。
2、组合件的大小应根据起重机械的起重能力来确定，但应对个别超重组件采用辅助起吊机械或其它起吊方案。
3、在划分组件时，对组件零部件、零星件、易损件力求组合在组件上。
起吊后不易施工部位应力求进行组合。
4、组合件的外形尺寸，在起重机械起重范围内和安装工序条件允许的情况下，力求达到最大。
尽可能的减少高空作业，对带有危险性作业部件应组合在组件上。
尽量减少高空焊口作业。
5、组件划分时，应适当考虑组件在起吊、运输的加固量最小，或采用通用加固件方式。
应充分注意到组件之间衔接的科学性。
应综合考虑各种条件后，考虑费用最低的方案。
6、实例：
霍州“上大压小”工程1#锅炉上部水冷壁组件划分见表1-2。
河曲二期扩建工程3#锅炉水冷壁组件划分见图1.2、表1-5
5.2.2.4水冷壁组合质量标准：
水冷壁组合质量标准见表1-2、表1-4。
5.2.2.5水冷壁组合实例
1、根据霍州“上大压小”工程1#锅炉水冷壁的组合角度分析，由于上部管屏式膜式水冷壁与中部、下部螺旋管圈式水冷壁的不同，其组合时既有相同之处，又有各自不同要求。
小管径水冷壁其刚度、强度较小，对焊口、鳍片焊接收缩影响较大，组合中应注意控制，管屏式水冷壁除上述应考虑外，还应控制其长度和宽度尺寸。
而螺旋管圈式水冷壁应重点控制其起升角及同心圆度，而保持管节距两者是相同的。
2、上部垂直管屏水冷壁组合方法
2.1控制焊接变形方：
超临界直流锅炉水冷壁主要用小管径膜式管屏，在其组合、安装过程中，由于焊接鳍片工序，易发生横向收缩变形。
变形都发生在大片水冷壁焊口处的边部，变形管子的数量约占焊管数量的1/4，越靠边部的变形越大，变形以焊口为中心，向上向下都有，是较典型的波浪变形的情况。
控制这种水冷壁鳍片密封焊接的方法为：
第一步：
焊接所有的单数焊缝，这种隔一条焊一条的方法可以将焊接完成的焊缝收缩量消耗在未焊接的焊缝上。
第二步：
再焊接余下焊缝的单数焊缝。
注意不要将焊完的焊缝算上。
第三步：
将上述步骤再进行一次，但还要注意不要将焊完的焊缝算上。
上述三步焊完后，留下的正好是所有8倍数的焊缝。
将这些焊缝留下，随后将组件背面的鳍片焊缝按上述三步焊完。
焊好鳍片焊缝后，还要按步骤将焊口处密封焊好，这些工作全部做完后，再焊接留下的焊缝。
2.2管屏组合步骤
2.2.1对照图纸识别管屏，分清管屏上下位置，里外方向，并作清楚的标识。
2.2.2利用吊车将组件的管屏按照图纸编号顺序摆开（注意管屏正反件）。
摆放时必须将上下管屏之间留500mm----700mm的空间，便于通球、磨口。
2.2.3管屏摆开后，对每片管屏按照第5.2.2.2条要求对管屏进行外观检查和通球试验。
检查中发现的缺陷要及时处理并做好自检记录，如有大的尺寸误差，要及时通知厂家。
2.2.4管屏拼缝时必须以管屏上的基准线作为依据调整管排尺寸、对角线符合要求后，将管屏之间的鳍片点焊，并在最外边管屏两边平台上焊上限位。
2.2.5在管排的两端拉钢丝检验管口是否整齐，将超出钢丝的管子进行修整，保证管口在一条直线上。
2.2.6管屏对口时要从中间开始焊接，每隔2～3道口焊完一个，利用已焊焊口起到固定间隙的作用，当焊完这一组管屏3～4道焊口后，再对对称区域管屏按上述方法进行打底层，待全部打底层完成后再进行盖面焊接。
这样可减小管屏在焊口过程中发生的纵向收缩变形。
3、螺旋水冷壁组合方法
3.1螺旋管圈式水冷壁的组合与安装质量要求高，并且有自身的独特要求，除防止前述的焊接变形外，还应对螺旋上升角进行控制，防止水冷壁整体扭转，在施工过程中采取相应的措施才能保证组合、安装质量。
由于国内施工螺旋管式水冷壁经验不多，现仅就河曲二期扩建工程中***公司的施工方法做一介绍。
由于制造和运输等因素的制约，总重311455.5Kg螺旋管圈式水冷壁分成176件供货，前后墙的直管段与角部弯头为一体供货。
螺旋管圈管子规格为φ38.1×
7.3，材质为15CrMoG的合金钢管组成。
中部管屏的螺旋上升角为18.736°
，如果螺旋角偏差1°
，位于远转层中心处就要偏转339mm。
因此组合时就必须采取相应有效措施，以保证其施工质量。
3.2采取地面组合、预控尺寸，高空分层找正定位，有效的防止扭转及螺旋角偏差过大。
在组合场地上，根据吊装顺序和吊车的工况，每次组合4～5片（场地较大，可将管屏全部预拼）。
组合时，复查管排外形尺寸，主要检查管排的长度、管间距、对角线长、角度和平整度。
首先用粉线绷直后，校对每片管排的安装基准点，确保每片的基准点都在同一条直线上（每片管排两边的管子上出厂时已做出安装基准点）。
然后用同样的方法检查两端管口中心是否在一条直线上。
用测量仪器测定组合后各管排的平整度，根据实际情况予以调整，确保所用管排均在同一平面内。
用自制的角度测量工具检查每片管屏的上升角度，测量方法见图1.3。
根据图纸要求，对管排的间隙进行调整。
在相临管排组件间用白漆笔做“⊙”的符号，便于在吊装后的空中对齐找正。
图1.3
中部螺旋管屏尺寸高达36m，为防止上述方法积累误差造成超差，在全高度中分段控制误差值，以保证总尺寸不超差。
在最上层燃尽风喷口的中心标高，最下层燃烧器喷口的中心标高分设三个控制点，以锅炉钢架主柱标高和矩形截面为准，校核中部螺旋管屏标高和中心，安装一层找正一层，固定一层，可防止总标高误差过大和水平扭转。
安装时采用倒装法，安装第一层为经过预测预控的管屏，以此为准进行标高调整和中心找正。
标高误差控制在±
2mm范围之内，如有误差，可利用管节距进行调整。
5.2.3水冷壁安装
1、水冷壁组件的吊装原则
1.1在已选定的安装方法、起重机械选择基础上，必须制定详细的吊装方案。
1.2必须在综合分析基础上编出科学的吊装顺序及开口方式或分段开口要求。
必要时应对锅炉钢结构稳定性进行核算。
1.3吊装方案及吊装顺序中力求创造多作业面条件，以利于加快工期。
1.4吊装方案应尽量保持设备的完整性，施工环境较好，以及力求减少加固量，并能有效地保证设备安装质量。
1.5组件起吊过程中采取防变形措施。
为防止组件在起吊运输过程中变形，除经过计算采取加固措施外，一般可利用多点起吊方案进行，以减少加固量。
在设计起吊方案时，对可能产生变形部位采用多点起吊法，在起吊点布置上应保持被吊件受力一致为最好，将不一致转移到绳索上。
如被吊件受力一致，应考虑互相影响，并且每一区间均在弹性变形范围之内。
1.6全悬吊锅炉结构水冷壁组件均采用空中倒钩作业，将不能直接就位的组件临时悬吊相应次梁上再次起吊就位。
2、水冷壁安装质量标准：
水冷壁组件及单片安装质量标准见表1-5；
水冷壁联箱安装标准见表1-6；
螺旋水冷壁安装标准见表1-7。
表1-5水冷壁组件及单片安装允许偏差单位：
mm
表1-6螺旋水冷壁安装允许偏差单位：
表1-7水冷壁联箱安装允许偏差单位：
序号
检验项目
性质
单位
质量 标准
1
联箱划线
联箱两端面有纵横中心线标志（铳眼）
2
联箱标高偏差
主控
±
5
3
联箱纵横水平度偏差
≤3
4
联箱纵横中心线与炉中心线距离偏差
联箱间中心线距离偏差
6
联箱、接管座内部清洁
无尘土、锈皮、积水、金属余屑等杂物
3、水冷壁吊装实例
3.1水冷壁简介
3.1.1国电霍州发电厂“上大压小”工程为600MW燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次再热、平衡通风、半露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构∏型锅炉。
本锅炉炉膛宽为19419.2mm，深度为15456.8mm，高度为68000mm，整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁和中间汇合集箱转换连接，炉膛角部为R150mm圆弧过渡结构。
炉膛冷灰斗的倾斜角度为55°
，除渣口的喉口宽度为1243.2mm。
炉膛下部水冷壁（包括冷灰斗水冷壁和中部螺旋水冷壁）采用螺旋盘绕膜式管圈。
中部螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角60°
的内螺纹管，共456根，管子规格φ38.1*7.5，材料为SA-213T2。
冷灰斗处管子采用光管，共456根，管子规格φ38.1*7，材料为15CrMoG。
冷灰斗处管子节距为50.8及19.827mm，冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为19.471°
，管子节距50.8mm。
3.1.2山西鲁能河曲发电有限责任公司二期工程2×
600MW国产超临界直接空冷机组，锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造的，锅炉为超临界参数变压直流炉、一次再热、墙式切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢结构、全悬吊结构∏型锅炉。
锅炉水冷壁由前、后、左、右四侧水冷壁，燃烧器喷口管屏，水冷壁延伸包墙管，水冷壁排管及角部散管组成。
四侧水冷壁组成锅炉炉膛，锅炉炉膛宽为19082.3mm，深度为19082.3mm，高度为65300mm，整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛46696mm标高以下采用螺旋水冷壁、上部为垂直膜式水冷壁。
水冷壁管的节距分别为55mm、53mm、65.73mm、220mm。
管规格分别为Φ38×
7.3mm、Φ31.8×
6.2mm、Φ42×
7mm、Φ63.5×
14mm、Φ44.5×
7mm，材质为15CrMoG。
四侧水冷壁分为上部、中部和下部水冷壁，前、后侧水冷壁下部管屏内折形成冷灰斗，冷灰斗与水平夹角为55°
。
冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为18.736°
3.2水冷壁组件划分
3.2.1上部垂直管屏式水冷壁组件划分及技术数据以霍州“上大压小”工程1#锅炉上部水冷壁为例。
见表1-2
3.2.2中部螺旋水冷壁组件划分及技术数据以河曲二期扩建工程3#锅炉中部侧墙螺旋水冷壁为例。
见图1.2、表1-8
表1-2霍州“上大压小”工程1#锅炉水冷壁组件划分
名称
外形尺寸（长×
宽×
高）
数量
组件重量
备注
前墙左侧组件
20348×
10970.6mm
件
40384Kg
上部管屏式水冷壁组件由水冷壁管屏、集箱、刚性梁、炉墙附件等组成。
前墙右侧组件
8227.4mm
35917Kg
左（右）侧前组件
20048×
9233.8mm
38847Kg
左（右）侧后组件
8687.7mm
28602Kg
后墙凝渣管组件
11350×
9710mm
10000Kg
后墙折焰角左组件
10454.8×
10991×
3967mm
29148Kg
7
后墙折焰角右组件
8247.8×
21861Kg
8
水平烟道底部水冷壁左组件
9710×
4500mm
15000Kg
9
水平烟道底部水冷壁右组件
图1.2
3.3水冷壁组件吊装方法
3.3.1水冷壁组件吊装流程见图1.4，左为霍州“上大压小”工程超临界直流锅炉水冷壁吊装流程，右为河曲二期扩建工程超临界直流锅炉水冷壁吊装流程。
3.3.2水冷壁两车板起实例见图1.5，为霍州“上大压小”工程超临界直流锅炉上部垂直水冷壁侧前组件板起情况。
3.3.3前墙、右侧墙水冷壁组件吊装就位后的实例见图1.6，为霍州“上大压小”工程超临界直流锅炉上部垂直水冷壁组件现场安装情况。
3.3.4后墙、左侧墙水冷壁组件吊装就位后的实例见图1.7，为霍州“上大压小”工程超临界直流锅炉上部垂直水冷壁组件现场安装情况。
3.3.5水平烟道水冷壁组件吊装就位后的实例见图1.8，为霍州“上大压小”工程超临界直流锅炉上部垂直水冷壁组件现场安装情况。
图1.4
图1.5图1.6
图1.7图1.8
3.3.5霍州国电“上大压小”工程1#锅炉上部垂直管屏组件吊装方法
3.3.5.1水冷壁吊装前准备工作：
吊装水冷壁前先将要预放的刚性梁、燃烧器等大尺寸的设备预放在相应的安装位置；
炉顶板梁之间的次梁根据水冷壁的尺寸进行预留；
检查炉顶吊挂梁的连接螺栓是否都终紧完毕；
检查吊车的机械性能是否完好；
检查吊具、钢丝绳是否齐全；
检查吊装过程中的安全设施是否到位。
以上各项都必须具备条件，否则不能进行吊装作业。
3.3.5.2水冷壁的吊装：
为了减少高空倒钩数量，在安装前水吊挂梁之前先将侧水冷壁组件吊装吊装就位。
吊装前墙水冷壁组件时，前墙水冷壁组件必须先预挂在K2板梁下，然后用吊车从K2板梁前将其提起吊装到位。
前水组件吊装到位后将水平烟道底部水冷壁组件用吊车水平吊起，从K3—K4之间投入，预放在其安装位置下方的钢梁上，待高再吊装完后，再用卷杨机和倒链吊起安装。
水平烟道底部水冷壁预放完后，把后水吊杆安装完，之后将后水凝渣管从K3板梁后投入，预挂在K3板梁上，然后吊车从K3板梁将其吊起就位。
凝渣管安装完后，将折焰角组件同凝渣管一样吊装到安装位置，用4个10t倒链预挂，调整焊口与凝渣管对接。
3.3.5.3水冷壁组件吊装机械采用两台吊车多点板起吊装，板起时由80t平臂吊和400t履带吊两车共同完成，经划图计算，所有组件扳起和就位时均在两车工况范围之内，见图。
组件吊装就位由80t平臂吊单车从炉顶预留开口吊入，缓慢的将管屏靠近安装位置，然后施工人员安装吊杆销轴，要将能安装的销轴全部安装完毕方可松钩，拆除吊具及钢丝绳。
为了防止水冷壁组件在刮风时摇摆，必须将水冷壁组件与钢架进行固定。
各组件吊装投入位置见图1.9、图2.1。
图1.9
图2.1
3.3.5.4组件吊装分为板起和吊装两个过程。
组件板起过程就是将已组合好的组件用两台或三台大型起重机械把组件安全的板起。
组件吊装过程就是将板起的组件由一台大型起重机械把组件按预定的方法安全的吊装就位。
根据组件划分表1-2，上部垂直水冷壁分前、后、侧墙组件共9件，其中前墙左侧组件截面尺寸最大、重量最重，就以此组件为例校核吊具、钢丝绳、吊车的强度。
吊耳的布置与制作：
因水冷壁上联箱为分段联箱组成，所以起吊吊点不能设在联箱上。
根据其组件的结构特点只能将吊点布置在靠近第一层刚性梁的上方，这样在两车板起时吊点处的力可均匀分布。
吊点处安装的吊耳必须经过计算符合要求,吊耳的制作见图2.2。
图2.2
吊车强度校核：
此组件吊点距80t平臂吊距离为32m，在此幅度下吊车起吊能力为62t。
组件安装位置距80t平臂吊为31m,在此幅度下吊车起吊能力为64t。
两种情况下吊车起吊能力均大于组件重量，因此80t平臂吊的工况满足吊装要求，吊车工况见图2.3、图2.5。
组件选择400t履带吊进行抬吊，组件板起时，400t履带吊承担组件90%的重量约36t，80t平臂吊仅用绳子提起吊点以上的管屏和联箱的重量约5t。
但实际中为了保证安全因素400t履带吊的载荷要按全部重量考虑（包括组件41t、吊具1t、加固料1t、钩重3.5t等重量）。
根据400t履带吊工况表选择超起桅杆塔式工况（主臂78m，副臂36m，幅度28m）,在该工况下最大可吊55t，大于组件重量，满足扳起要求，吊车工况见图2.4、图2.5。
钢丝绳强度校核：
主吊机械80t平臂吊采用两根Φ43钢丝绳四股受力，组件重约42t，四个35t的卡环。
组件板起后，绳子承担组件全部重量，经计算单股绳约承担10.5t。
抬吊机械400t履带吊采用二根φ43的钢丝绳四股受力，单根绳长30m。
在板起时，四股绳子承担全部组件重量约42t，经计算单股绳子承受重量约为11.5t。
查表（1-9）φ43钢丝破断拉力为97.17t,取8倍安全系数后允许拉力为12t。
两台吊车使用的绳子所承受重量都小于允许拉力，钢丝绳安全。
表1-96*37+1钢丝绳起重性能表
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