燃煤电厂 2×660MW 机组钢煤斗制作与安装技术

王操

中国电建市政建设集团有限公司 天津 300384

一 引言

本技术成果依托巴基斯坦卡西姆港2×660MW燃煤电站项目，#2机组煤斗布置在煤仓间CD排的11-17轴之间，共计有6个煤斗，单煤斗重约76.18t，6个煤斗总工程量约457t，均为钢结构筒承式圆筒仓，支撑在煤仓间34.2m层的钢梁上，煤斗主体直径9.0m，标高在22米～40.4米，总高度为18.4m。煤斗壁板采用Q235B钢，圆筒段板厚12mm,裙座段板厚最大40mm,圆筒中部37.20米至锥筒下部22.00米标高之间的煤斗内壁衬3mm厚1Cr13不锈钢板,采用塞焊连接。钢煤斗的形状复杂，体积大、重量重、高度高，因此把2×660MW机组钢煤斗制作与安装技术作为专业技术进行研究。

通过本项技术研究实施，解决了巴基斯坦卡西姆港2×660MW燃煤电站#2机组煤斗特定施工条件下制作安装技术难题。采取了有效技术措施，不受工程施工场地的客观条件限制，利用现场既有设备，高效、安全优质的完成钢煤斗制作安装，节省大量国际运输成本，缩短施工工期，提高工作效率。

二 技术原理

根据现场既有起重机械的起重能力，为减少高空拼装工作量，将钢煤斗合理划分为五个单元，在地面拼装成组合单元体后，机械吊升至设计位置组焊。煤仓间钢结构施工期间，钢煤斗在加工车间进行制作，待煤仓间结构满足钢煤斗安装条件时，将钢煤斗各单元运到煤仓间现场单元吊装至设计位置组焊，技术原理流程图如图2.1所示。

图2.1 技术原理流程图

三 钢煤斗制作技术

根据现场的实际情况将每只煤斗本体分为锥段、裙座段、直筒段、盖板(含5个直段）四单元段，如图3.1-1所示。加上煤斗顶盖布置水平止晃撑，主要工程量如表3-1所示。

图3.1-1 钢煤斗单元段分解示意图

表3-1主要工程量

序号	部位	数量（个）	单位重量（t）	总重（t）
1	盖板	6	7.7	46.2
2	筒体	6	17.41	104.46
3	裙座	6	18.97	113.82
4	锥斗	6	27.7	166.2
5	水平支撑晃	6	4.4	26.4
6	合计		76.18	457.08

3.1钢煤斗制作工艺流程

放样→制作样板和排料→切割下料→坡口→卷板→拼装→焊接→打磨焊疤→成品检验→除锈→涂装→编号→成品保护。

3.2 钢煤斗加工制作

3.2.1 放样、号料、下料

根据图纸中煤斗各段尺寸，定板尺采购板料。放样后确定所需板料实际长宽尺寸，进行号料、下料。下料时采用套材下料法，把同形状或不同形状的同厚度零件合理安排，使每张钢板得到充分利用，借助软件CAD首先对板料排版，如图3.2-1所示，钢板排版对接焊缝，纵横两个方向的焊缝可采用T型交叉，交叉的距离不得小于300mm，钢煤斗锥段壳体排版图如图3.2-2所示。

图3.2.1-1 板料排版示意图

图3.2.1-2 单个煤斗锥段展开排版示意图

煤斗锥体段放样前要求先计算好每节锥体的上下口直径、周长以及锥体展开后成扇形的两圆弧的半径，接着再进行放样。两圆弧周长均考虑放一定的焊接收缩量，按每道竖向接缝2～3 mm计算。扇形的内圆弧沿半径方向放3～4mm的磨损量，以免在卷板机上卷制时磨损太大。号料，利用其中一下料板作为样板，该样板力求准确，号料时结合定尺板进行。

本工程煤斗壳及附件采用半自动切割机切割下料，曲线部分采用手工切割，不锈钢内衬板采用等离子切割或剪板机剪切，型钢采用气割下料。对钢板料时先修去不规则的轧边侧边和端头，并划出板料直角线，作为下料工作基准线，当材料弯曲较大时，须先矫正后下料。下料时应注意实际的切割线与号料线(或冲点)之间的偏差不得大于±1.5mm，钢板坡口切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。切割面缺棱为1～3mm时，应修磨平整，缺棱超过3mm时，应用不超过3.2mm的低氢型焊条补焊，并修磨平整。

严格按照备料给定的材料，规定工艺、作业指导书要求进行下料。每件材料需先下料后抛丸喷漆，最后开坡口，注意坡口方向，坡口详图如图3.2.1-3：

图3.2.1-3 坡口详图

3.2.2 压头、卷制

煤斗圆形及锥体部分的瓦块需在三辊卷板机 卷制成型。 钢板卷弧前，应按钢板卷弧大小制作圆弧样板，且样板长度不小于1000mm。滚曲时应先卷制压头，裙座板厚δ=30mm，待卷板两端预留一直段约150 mm，以备卷制完毕以后割去，周长预留6～8 mm焊接收缩量，划线时各割缝留2～3 mm切割余量。与裙座相连的一节锥体，按有6道竖向拼缝考虑展开，利用弧形定尺板进行放样、号料与划线。T型底部法兰状板厚δ=30mm，结合所供板材的宽度，考虑采用相应等份拼接，拼接坡口加工成v型，划线时各割刀缝预留2mm左右切割余量。

压制时预制作压头，压头长度1/2L±（30～50mm），（L为下辊中心距）。两头压弧成型完成，用弧形样板测量弧度，测量扭曲变形度，如果间隙超过规范，用卷板机进行校正，直到合格为止，取掉压弧垫板，进行整张板圆弧卷制。半成品进入卷板机后要找正，以免卷板机轧辊的中心线偏移，以至卷出的材料作废。卷弧时，应多次卷压轧成,不允许一次卷压成形，配合卷制的龙门吊的行走及起降，应根据板弧移动和升降进行，保证动作同步。卷制过程中，用样板靠在半成品上，待与样板弧度一致后方可取出。钢板卷制完成后，对将要拼装的圆弧板进行检查，确认无误后方可进行拼装。

卷锥筒时，应使两滚轴保持平行，上滚轴保持倾斜状态，在两个下滚轴的外侧安置两根滚柱，以增加小口边缘在滚弯时的摩擦力，使移进速度低，而大口边缘没有任何阻挡，移进速度较快，从而达到滚弯圆锥型。

3.2.3 拼装焊接

钢板卷制完成后，对将要拼装的圆弧板进行检查，确认无误后方可进行拼装。锥体瓦片检查合格后，在地面平台进行组圆，考虑到管段自重较大，组圆吊装时提前焊接内支撑，防止管壁产生侧向压力。组圆后各段的直径误差±12mm，瓦片表面齐平，错边量不大于1mm。组圆时，先局部点焊牢固，再进行壁板纵向拼接缝焊接，每条焊缝自上而下均匀布置几块圆弧板进行加固，以减少焊接变形。每条纵焊缝在距上下边缘150mm范围内不得焊接，待纵焊缝焊接完毕后，与环向焊缝一起焊接。待组圆焊接、校正完毕后再进行构件单元组装。组装时，应按内壁尺寸为基准，保证内壁尺寸的准确性。

（1）筒体拼接

拼接筒体时，在样板台上先以筒体内径划定位圆，直径放大2～3 mm余量，以内侧为定位点，分别放置拼接板，进行拼接，最后一道纵缝收拢前，测量一下外周总长，比较与实际总长的偏差值，然后将最后一道纵缝对接好。每道竖缝的口部要留一段不焊接，以利锥体之间的组合。上加固环时，先将纵缝与加固环交错处焊接，经检查合格后，再安装加固环的拼接钢板及加筋板。

2. 裙座拼焊，

将裙座主体吊到样板台上，划好与锥体相连接的定位线，焊上定位挡铁，接着按倒装的顺序进行组合，将第一节锥体大口向下吊上，组合好以后，再安装相应的加筋板，接着进行总体焊接。注意锥体与裙座的结合缝一定要熔透。上加固环时，先将纵缝与加固环相交处焊接，经检查合格后，再安装加固环的拼接钢板。支座底板考虑到安装时的定位，在制作时不安置，于吊装前将该底座板先放置于煤斗支撑梁上并利用螺栓紧固，待煤斗裙座吊装后划正结束再与裙座斗体相焊，制作完毕的裙座如图3.2.3-1所示

图3.2.3-1裙座制作图

（3）锥斗组合

为保证煤斗的几何尺寸，锥筒各节采用倒装法进行拼装，即大斗在下，小斗在上。煤斗各节拼装时，应用楔子将上下两节对接固定完后，检查对接缝错口度、缝隙大小是否符合验评标准后再进行点焊。且上下板拼接缝不能在一道线上，应错开至少300mm，如下图3.2.3-2所示单个煤斗锥段焊缝排列图。组对时错边≤1mm，上下口直径偏差±19mm，煤斗总高度偏差±10mm，上下两端面偏心度偏差±10mm。环向对接焊缝属于长焊缝，可采用分段、对称焊接。首先在外侧打底焊接，进入内部焊接，再进行焊缝外侧焊接，采用多人同时对称焊接，可采用两人或多人按统一旋转方向的对称焊接，要求焊接位置、焊接速度均匀，沿同一方向施焊。

图3.2.3-2煤斗锥段焊缝排列示意图

（4）内衬施焊

内衬不锈钢在煤斗按规定分段组对、焊接、焊缝检测合格后，在组合场进行内衬不锈施工，内衬安装采用塞焊，确保内衬与内壁粘贴牢固。为使内衬不锈钢板固定牢稳及防止焊缝出现裂纹，焊接时应先焊钢板间焊缝再铆焊圆孔处，预留安装接口位置，以焊缝位中心两边不少于300mm，待安装焊接完成后，进行预留处的不锈钢补贴施工。

3.2.4试验检验

焊接完毕，按《钢结构工程施工及验收规范》中的二、三级焊缝质量等级标准进行验收，其中角焊缝质量等级为三级，但主要承重构件连接件的角焊缝外观缺陷检查应符合等级二级要求，对不考虑疲劳的构件凡要求与母材等强的对接焊缝，应予以焊透，焊缝质量等级为二级。根据图纸要求成型及施焊按《钢结构工程施工及验收规范》中的有关要求进行验收。

3.2.5 防腐施工

煤斗本体各单元严格按照防腐工艺进行。按设计及规范规定喷射除锈达Sa2.5级，做到表面无可见的油脂和污垢、氧化皮等附着物，任何残留的痕迹应仅是点状或条状的轻微色斑，钢结构表面处理后，其表面的灰尘应清除干净。涂底漆、涂中间及面漆，制作完成后的成品如图3.2.5-1所示锥斗段构件，图3.2.5-2直筒段及裙座单元构件图。

图3.2.5-1锥斗单元构件图

图3.2.5-2直筒段及裙座单元段成品图

四 钢煤斗安装技术

煤斗各部件根据分段表在金属加工场制作完毕后，由40T平板车转运至临时组合场，煤斗分二次吊装，第一次吊装11-14轴内三个，第二次吊装14-17轴内三个，250t履带吊布置在BD间跨C轴，从11轴往17轴方向吊装，吊装布置图如图4.1-1所示，履带吊在CB间14-16轴之间位置进行煤斗吊装7#、8#，9#，在CB间18轴外位置进行煤斗吊装10#、11#、12#。

4.1 起吊能力验算

根据现场设备情况，选用SCC2500C履带吊，参数选取范围表4.1-1所示，采用250t履带吊按构件单元吊装，250t履带吊工况选用主臂54m、附臂33m、主臂角度77度时。煤斗吊装半径最大，R=32m，查吊车性能表，额定载荷为26.7t。，根据预分单元构件，煤斗单件最重为18.97t（裙座段），满足负荷要求。选定站车位置，验算吊装各个煤斗的起吊安全性：

①7#煤斗幅度33米，额定起重量为33t，负荷率为：19.12/33*100%=57.93%；

②8#煤斗幅度23.9米，额定起重量为50t，负荷率为：19.12/50*100%=38.24%；

③9#煤斗幅度23.9米，额定起重量为50t，负荷率为：19.12/50*100%=38.24%。

4.2 钢丝绳计算

吊装最大重量为18.97t，按煤斗支座均匀布置4个吊点，每个吊点垂直方向的受力为4.75t,起吊时钢丝绳与竖直方向夹角48°，则钢丝绳承受最大载荷为：4.75/cos24°=5.19t。

取动载荷系数1.1，不平衡系数1.05，取6倍安全系数，则钢丝绳承受拉力载荷必须满足：5.19×1.1×1.05×6=35.94t

选用φ28钢丝绳型号6x37+FC，每根长度10米。

4.3 煤斗吊耳及连接焊缝强度核算

（1）吊耳强度核算。

采用焊接吊耳通过卸扣连接四点吊装，煤斗单件最重为18.97t(裙座)，4个吊耳，分配到每个吊耳载荷为：189.7/4=47.425kN.

按此最重构件选择吊耳，所有吊耳采用板厚t=30mm，材质为Q235B的钢板制作，抗剪强度设计值fv＝120N/mm²，吊耳尺寸如图4.3-1所示，强度计算：

σ=F/td=47.425kN ×1000/(30mm×40mm)=39.52N/mm²＜fv, 满足要求。

d -吊耳孔直径；F -F-单根吊索的拉力。

（2）吊耳连接焊缝强度核算

吊耳双面坡口焊透，30mm吊耳焊缝高度18mm。

焊缝强度设计值τ0＝170N/mm2。

30mm吊耳吊耳焊缝数量两条，焊角高度hf＝18mm，长度lw＝(250-20)mm，

正面拉力N＝F*Cos68.5°=17.4KN,垂直方向V＝F*Sin68.5°=44.1KN，

吊耳吊点到焊缝距离L=110mm。

焊缝所受应力

τ＝[（V/(2*0.7*hf*lw)）²+（N/(1.22*2*0.7*hf*lw)＋6V*L/(1.22*2*0.7*hf*lw²)）²]^1/2 =21.73＜120 N/mm2。

满足焊缝安全性能指标。

吊耳加设时，需加设侧面筋板以增加吊耳受部分侧向力的强度和稳定。

4.4 煤斗起吊翻面

煤斗锥段制作时均采用大口向下（倒扣）的方式，故起吊前煤斗部分组件需翻面。组件翻面采用双车或双钩的方式进行。翻面方法如下图4.4-1所示：

图4.4-1 锥斗起吊翻面顺序示意图

A —250t履带吊钢丝绳 B—50t汽车吊钢丝绳

在支座T形环筋上均布四个吊耳a、b、c、d，锥斗第二圈T形环筋一侧四分之一圆周处加设两个吊耳e、f与支座吊耳a、b在同一截面处。

①250t履带吊A起吊a、b吊耳，50t汽车吊B起吊e、f吊耳，同时提升，将工件提离地面一定距离后亮风。

②250t履带吊A提升，50t汽车吊B缓慢下降，使工件慢慢倾斜。

③250t履带吊A继续提升，50t汽车吊B下降至完全由A单独受力。

④将50t汽车吊B换至吊耳c、d后，50t汽车吊B缓慢提升将工件逐渐扳正。

两吊车同时松钩将工件立放在地面上。最后250t履带吊A通过a、b、c、d四个吊耳将工件起吊就位。

4.5 煤斗本体安装

按照煤斗单元构件，先安装裙座→锥斗（下部分用倒链临时挂在钢梁上）→锥斗（上部分）→圆筒直段和顶盖吊装。锥斗在裙座安装完毕后采用导链葫芦进行拉伸安装。

先将裙座吊装就位至标高35.24m处，与梁临时固定，待上下煤斗段安装就位后，煤斗裙座底与钢梁采用8个支座支撑，支座与钢梁焊接，煤斗支座与钢梁如有间隙，间隙需采用垫板塞填焊接。

锥段与裙座组焊，采用8个5t链条葫芦与裙座下端拉装就位，锥斗与环梁焊接完毕体口部事先搭好的脚手架上。调整完毕后在锥斗下口中心位置悬挂线锤，然后调整锥斗的垂直度和中心，调整完毕后点焊固定，从支撑梁上挂设挂梯，焊工由锥体外壁进行对口焊接，焊毕进行清根封底，焊接完毕后应打磨平滑过渡。安装环缝的焊缝为熔透性焊缝，焊缝等级为二级，20%超声波探伤。锥斗与裙座支座安装环缝加强板的安装。加强板按360°均布布置8组，每组5块钢板。钢板采用塞焊和角焊缝焊接。

筒体与裙座组焊，将筒体吊装就位，与裙座上端口组合，组合时作业人员利用临时爬梯从筒体上口下到接口处（两两一组，并已扎好了脚手板）进行对接，接着使用J506焊条焊接。筒体最下一节的纵缝与环梁错开200mm以上，以免焊缝过分集中。裙座和直筒有一条环缝，且板厚由30mm过渡到12mm。焊缝长度为28.30米，焊缝等级为二级。焊缝焊接完毕后应将焊缝打磨平整。

盖板段安装，吊至对应筒体的上部进行就位安装。煤斗顶盖布置有4个止晃点，止晃梁一端焊接在C、D轴钢柱上，另一端与煤斗形成滑动连接。顶盖上设置有4个落煤孔，1个除尘孔和一个检修孔。落煤孔等孔洞在安装过程中必须确保落煤孔等孔洞的方向，中心尺寸等安装控制线，除尘孔及检修孔需按图纸进行封闭。

接口完毕后，在原先预留的一部分没衬贴的地方补衬上不锈钢板，从下口将不锈钢板吊至衬贴部位。煤斗大锥斗和小锥斗安装缝不锈钢内衬的铺设，根据安装缝内侧未铺设不锈钢的实际尺寸下料、铺设。不锈钢与不锈钢之间采用对接，对接间隙3mm，塞焊孔间距不得大于200mm，孔径10mm。焊条采用A302，焊接完毕后打磨平整。锥斗与支座安装环缝周边的不锈钢铺设。安装环缝周边不锈钢铺设含两部分内容，一是锥斗预留不锈钢铺设，二是支座内壁2m高的不锈钢内衬铺设。不锈钢铺设方法和要求按图纸要求进行。

煤斗安装后，内部作业采用脚手架施工，脚手架由顶部落煤孔孔内送入，并在煤斗内部锥段处搭设，搭设高度约10米。搭设时，脚手架管不得与煤斗不锈钢内壁焊接，脚手架搭设应按规范的间距和支撑搭设，不得超宽，搭设完毕后应验收合格好方可使用。煤斗落煤孔到煤仓间楼面41.90米层的区域搭设两层活动脚手架，脚手架上应设置爬梯。周围设置警戒带隔离。煤斗安装验收完毕后拆除脚手架，拆除顺序由上到下依次拆除，拆除的管件由落煤孔运出。施工完成的煤斗如图4.5-1、4.5-2所示。

图4.5-1 煤斗安装完成横向图

图4.5-1 煤斗安装完成纵面图

验收，根据图纸要求成型及施焊按《钢结构工程施工及验收规范》中的有关要求进行验收。采用四级验收（施工员验收、质检科验收、总包单位有关部门验收、监理方验收），届时邀请监理公司有关人员到场，进行综合评定。

五 小结

本文针对巴基斯坦卡西姆港2*660MW燃煤电站项目，#2机组原煤斗机组施工时的特定条件，采取有效技术措施，利用现场既有设备，高效、安全优质的完成钢煤斗制作安装，通过合理安排工序作业，保证了煤斗制作和现场钢结构同时施工，缩短施工工期，提高工作效率，效益显著。

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