百万火电机组塔式锅炉及侧煤仓机械布置设计谭江平

百万火电机组塔式锅炉及侧煤仓机械布置设计谭江平

谭江平

中国电建集团核电工程有限公司山东济南250100

摘要：山东华电莱州二期2×1000MW超超临界机组设计按汽机房-除氧间-锅炉房布置，其中侧煤仓间位于两台塔式炉之间，锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的超超临界参数二次中间再热、单切圆燃烧方式塔式锅炉。由于侧煤仓间空间狭小给建筑施工带来了极大的困难，特别是钢煤斗等大型钢结构的吊装及侧煤仓间上部结构施工材料倒运，其次为百万机组塔式锅炉超高、超重构件是影响机械布置的几个关键因素。本文通过我单位施工实例对锅炉及侧煤仓区域机械布置的优缺点进行了细致的阐述以供同类型工程作为技术参考。

关键词：塔式锅炉；侧煤仓；机械布置；塔吊

引言：目前国内火电厂设计为了节约用地及降低建设成本，主厂房从传统按汽机房+除氧煤仓间布置优化为汽机房+除氧间+侧煤仓间布置设计，已成国内设计主流，该设计方案关键是节约用地并且节省项目投资。我公司承建的山东华电莱州二期2×1000MW超超临界机组工程，侧煤仓间位于两台塔式炉及主厂房之间，侧煤仓间设计为钢筋混凝土结构，端头最高为63m，其中侧煤仓与锅炉轴线距离为9m，与主厂房C列柱轴线距离为5m；东西向布置，柱网尺寸为39mx76m。

锅炉钢架及柱底板由上海锅炉厂设计，钢架前后方向63.34米，分为8排，以K0-K6标记；左右方向52.76m，分为8列，以B1-B6标记。锅炉钢架主结构共有38根立柱组成，第一层立柱自带柱底板。炉膛内6根立柱采用十字柱结构，其余立柱均为H型钢结构。

本锅炉钢架共15个刚性平面，分别是13m、17m、26m、34.2m、42.6m、53.2m、60.6m、66.6m、77m、88.3m、100.2m、109m、115.6m、123.9m、131.4m。其中大板梁顶标高为+131.4m。

主要机械布置方案：

1、工程施工难点、特点

1.1、侧煤仓施工区域空间狭小，位于两台锅炉及主厂房之间；

1.2、煤斗单体重量较大，单座煤斗最重为42t，单体构件最重为23t；

1.3、侧煤仓间两侧锅炉超高，锅炉最高为131.4m，侧煤仓间最高处为63m；侧煤仓间为狭长型，总长为76m。

1.4、侧煤仓间设计为钢筋混凝土结构，施工周期长，周转性材料倒运量大，混凝土浇筑困难。

1.5、锅炉大板梁单体超重，单体构件最重为110t。

2、区域吊装机械布置

综合考虑现场施工空间、施工工期、施工材料垂直运输及超重构件的吊装需求，确定了主要吊装机械的布置方案。首先确定侧煤仓间建筑结构施工主要垂直运输采用10t塔机，其额定起重量10t，最终安装高度为65m，起重臂工作幅度为75m。考虑侧煤仓狭小空间且纵深较长，其两侧锅炉钢架施工较快，同时结合尽量减少塔机对侧煤仓施工影响的因素，因此将塔机布置于侧煤仓最东侧一跨，吊装口位置处。其次，因侧煤仓部分构件10t塔机无法满足需求，因此综合考虑侧煤仓钢煤斗吊装及锅炉吊装机械的布置及选型，根据锅炉的结构型式并满足施工要求，其布置方案如下：在#3锅炉左侧距B1列钢架7m，机身在K3列和K4列钢架之间，距K3列柱4.615m，布置一台120t附着塔吊，机身高172m，臂长80m，作为锅炉钢架施工的主吊机械；在#3锅炉右侧距B6列钢架5m，机身在K2列和K3列钢架之间，距K2列柱6.52m，布置一台80t附着塔吊，机身高154m，臂长70m，作为锅炉钢架板梁抬吊机械；PR120/120t履带吊和QUY50A履带吊布置在锅炉炉左，负责锅炉钢架的卸车、喂料、煤斗翻身、倒运等。钢架采用PR120/120t履带吊进行吊装，布置在锅炉炉膛内；QUY50A履带吊负责外围钢架吊装和喂料。

3、主要吊装方案

3.1钢煤斗吊装

为减少高空作业量结合塔吊性能，钢煤斗吊装分三部分：筒体+顶盖、裙体、锥体。吊装顺序共分两个区域C1-C4列，C4-C7列，自C1列向C7列流水顺序吊装。

（1）吊装裙体，自起吊点#3锅炉基础B4-B5轴线之间#3烟道支架区域（共两处），由80t塔吊起吊就位，起吊点最大半径59.29m，额定起重量为30t（按作业半径60m计算），裙体总重为23.44t，负荷率为78.1%；就位最大半径为44.36m，额定起重量为42.2t（按作业半径45m计算），负荷率为55.5%。

（2）吊装锥体，自#3电除尘区域临时存放区由120t塔机（80m作业半径额定起重量为32.5t，负荷率69.5%）吊至#3烟道支架起吊点或120t履带吊自炉后道路处（18m作业半径额定起重量为23.3t，负荷率97%）吊至#3烟道支架起吊点。由80t塔吊、120t履带吊进行翻身作业，翻身施工作业区域为#3烟道支架区域。然后进行吊装施工（同裙体），安装就位后与裙体进行焊接。

（3）吊装筒体及顶盖，由120t履带吊将解体后的筒体吊至机组排水槽区域进行组装或在#3烟道支架区域（裙体起吊点）进行组装，组装后由120t履带吊吊至机组排水槽区域起吊点（12m作业半径额定起重量为40.5t，负荷率97%），由80t塔吊起吊就位，起吊点最大半径为42.24m，就位最大半径为44.36m（C6-C7列34b-35轴处钢煤斗），在45m半径范围内，额定起重量为42.2t，筒体及顶盖总重为39.23t，负荷率93%，就位到煤斗裙体上。

3.2锅炉本体吊装

（1）锅炉第一层钢架采用PR120/120t履带吊进行施工。吊装顺序按自炉前向炉后、炉右向炉左方向依次吊装相应区域的立柱及横梁。第一层钢架立柱共38根。

一层钢架最重件为K3-B2十字主柱，G=48.5t，L=14.8m，PR120履带吊使用31m主臂工况，吊装半径Rmax=9m，额定起重量Q=57.5t，钢丝绳使用φ47mm×6m一对，g=0.1t，吊车负荷率η=（48.5+0.1）/57.5×100%=84.5%，钢丝绳四股使用，每股受力12.125t，安全系数n=9.1，满足安全施工需要。

（2）第二层钢架在第一层钢架找正验收完、二次灌浆合格后方可吊装。

（3）二层以上钢架吊装主要采用120t塔吊施工，PR120/120t履带吊辅助。

（4）钢架吊装必须在下一层钢架验收合格后方可进行上一层钢架吊装。

3.3锅炉大板梁吊装

K2板梁下叠梁在锅炉零米组合后吊装，使用80t塔机和120t塔机配合将下叠梁翻身立起并进行防倾倒加固，下叠梁组合后整体尺寸为：长30350mm×宽1600mm×高3250mm，重量为：110t，下叠梁吊装时需预先搭设上叠梁就位安装作业通道，同时考虑吊装吊耳、卡环及钢丝绳，下叠梁实际吊装重量按照113t计算，吊装时由80t塔机配合120t塔机抬吊就位。

其中80t塔机最大工作半径Rmax=25m，Q额=80t，吊板梁炉右两个吊点，吊点位置距板梁左右中心线10.4m，分配载荷56.5t，塔机钢丝绳重量为g1=（152m-120m）×4×4kg/m=0.5t，吊车负荷率η=（56.5t+0.5t）/80t×100%=71%，钢丝绳使用φ72mm一根，长度小于等于40米，钢丝绳四股受力，每股受力F1=57000kg×9.8N/kg&pide;4=139650N，φ72mm钢丝绳最小破断拉力2690KN，安全系数n=2690N/139650N=19，卡环使用50t卡环两个，满足使用要求；120t塔机最大工作半径Rmax=30m，Q额=90.5t，吊板梁炉左两个吊点，吊点位置距板梁左右中心线10.4m，分配载荷56.5t，塔机钢丝绳重量为g2=（172m-120m）×8×4kg/m=1.8t，吊车负荷率η=（56.5t+1.8t）/90.5t×100%=64%，钢丝绳使用φ72mm一对，四股受力，每股受力F1=57000kg×9.8N/kg&pide;4=139650N，φ72mm钢丝绳最小破断拉力2690KN，安全系数n=2690N/139650N=19，卡环使用55t卡环两个，满足使用要求。吊装时使用专用的吊耳通过锅炉厂供备用M30×150高强螺栓连接到板梁的上翼板法兰面上。

吊装过程中两台塔机缓慢起钩将板梁提升，当板梁高于就位位置后80t塔机向后缓慢跑小车并微调起重臂方向，120t塔机起重臂及小跑车随动，当板梁炉右端接近就位位置后120t塔机起重臂向右摆动并向前跑小跑车，当板梁炉左端接近就位位置后两车微调跑车位置和起重臂角度直至板梁到达安装位置，之后两车缓慢落钩将板梁放置在垫板上，当两车卸载确认无误后摘除钢丝绳及吊具（以上方向描述均指塔机操作工方向）。

4、结束语

通过现场工程实践证明，在侧煤仓及塔式锅炉机械布置中，上述方案所进行的机械布置及吊装方案非常成功。以合理的机械布置，最快的施工效率以及安全、优质的施工方案，顺利完成了侧煤仓结构施工及锅炉钢架的吊装工作，通过交叉施工有效的提高了机械利用率，同时取得了较大的经济效益。为我公司施工超超临界机组塔式锅炉及侧煤仓工程积累了宝贵的经验，为安全、高效、保质保量的完成发电任务打下了坚实的基础。同时我单位坚持创新发展，坚持以技术引导施工，积极鼓励开发新成果、新工艺、新技术得到了监理、业主等单位的一致好评。

作者简介：

谭江平男（1979-），中国电建集团核电工程有限公司；项目副经理，工程师，电力建设施工技术管理；