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大型超临界锅炉水冷壁施工工法一、前言随着我国电力建设工业的发展，大型超临界锅炉机组的建设越来越多，技术日益成熟，并被广泛应用。在超临界机组中，锅炉蒸发受热面(水冷壁)有垂直管屏和螺旋管圈两种形式，现国内大多都采用垂直管屏与螺旋管屏相结合的形式。在超临界锅炉安装过程中，锅炉水冷壁是受热面当中重量最重、结构复杂、吊装困难、安装周期最长的设备，它的安装顺序及周期影响着其它受热面设备的安装，甚至整台锅炉的进度。水冷壁方案具有较大的多样性、可变性，且人力、物力、机械占用比例最大。因而它对整个锅炉安装的经济性、安全性起关紧作用。***公司超临界锅炉水冷壁安装技术是根据以往垂直水冷壁的施工经验，结合有关超临界火力发电机组锅炉安装的相关书籍，独立创建的一套施工方法。为更好地总结经验、寻求更加完善的超临界锅炉水冷壁安装技术，特编写本工法。本工法实用性强，工法内容重点放在吊装机械的选用、水冷壁组合、水冷壁安装架子、螺旋水冷壁找正方法、水冷壁对口与密封焊接变形控制方法、水冷壁刚性梁安装等有关技术方案的制定上。并提供相关实例、技术数据以便选用。以本工法为指导，完成了河曲二期2×600MW工程3#炉的水冷壁安装、**“上大压小”2×600MW工程1#炉的水冷壁安装、左权一期2×600MW工程2#炉的水冷壁安装，均安全高效、优质完成，经检验验收，均达到了优良水平。由于编者水平所限和编写时间紧迫，疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。二、工法特点2.1根据大型吊车及卷杨机的起重量，结合水冷壁设备的结构特点，尽量地面组合。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。尽可能的减少高空作业量，尽量减少高空对口焊接的作业范围。2.2编制组件划分表，制定组件吊装顺序。扩大水冷壁的施工作业面，加快安装进度。2.3根据钢结构和水冷壁组件的划分情况，预留炉顶结构梁作为水冷壁组件的吊装开口,减少高空倒钩，提高施工的安全性。2.4根据水冷壁组合件尺寸、形状搭设组合平台和专用脚手架，组合平台和专用脚手架应方便组合工作，有利于找正、对口、焊接工序正常进行。方便设备检查工作，能及时发现问题，便于及时处理。12.5为保证锅炉机组正常安全运行和加快机组试运工期，对设备管、集箱在组合、安装之前必须清扫、整理，以保箱内净、管内空，提高安装质量和工效。2.6螺旋水冷壁组合与安装质量要求高，并且有自身独特的要求，除防止焊接变形外，还应控制螺旋上升角，防止水冷壁整体扭转。2.7制定对口焊接与密封焊接方法，使焊接变形控制在最小范围内。保证管屏的平整度在规定范围之内。三、适用范围3.1适用于亚临界、超临界机组锅炉水冷壁的安装。3.2可供超超临界机组锅炉水冷壁的安装参考。四、工艺原理4.1水冷壁在组合前必须进行设备的检查、复检和试验工作。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。2五、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（略）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。全文查看请搜索：亚临界、超临界机组锅炉水冷壁安装施工工法共27页、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：**“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1-55.2.2.4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。全文查看请搜索：亚临界、超临界机组锅炉水冷壁安装施工工法共27页表1-1通球球径选用表mm管子外径管弯曲半径D1≥6032≤D1＜60D1＜32R≥3.5D10.85D00.80D00.70D02.5D1＜R＜3.5D10.85D00.80D00.70D01.8D1＜R＜2.5D10.75D00.75D00.70D01.4D1＜R＜1.8D10.70D00.70D00.70D0R＜1.4D10.65D00.65D00.65D0注：D0为管子内径45.2.2.5水冷壁组合实例1、根据**“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。检查中发表1-3水冷壁组合允许偏差单位：mm序号检查项目允许偏差光管鳍片管1联箱水平度222组件对角线差10103组装件宽度全宽≤3000±3±5全宽≥3000±52/1000，最大≯154火口纵横中心线±10±105组件长度±10±106组件平面度±5±57水冷壁固定挂钩标高±2错位±38联箱间中心线垂直距离±3±3表1-4刚性梁组合安装允许偏差单位：mm检查项目允许偏差mm标高±5与受热面管中心距±5弯曲或扭曲≤10连拉装置膨胀自由5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