间接空冷塔技术培训

间接空冷塔技术培训河北电力建设第一工程公司技术中心一、间冷塔概述间接空冷系统根据配用的凝气器不同分为直接接触喷射式（混合式）凝汽器的间接空冷系统（简称为海勒系统）、带表面式凝汽器的间接空冷系统（简称为哈蒙系统）。其中采用表面式凝汽器的间冷系统根据热交换器的布置方式不同又分为水平式布置方式和垂直式布置方式。随着间冷技术的发展，垂直式布置散热器的方式已经逐渐形成为主要布置方式。一、间冷塔概述50年代，匈牙利海勒教授提出采用混合式凝汽器和铝制散热器的间接空冷系统，英国的拉格莱电厂在一台120MW机组上投运了这种海勒式间接空冷系统。随着空冷技术的发展，又相继出现了应用表面式凝汽器和钢制散热器的间接空冷系统。1977年在南非的格鲁特夫莱投产了一台200MW电站配表面式凝汽器及自然通风冷却塔。1987年、1988年在山西大同第二发电厂投产两台200MW国产空冷机组，引进匈牙利海勒式间接空冷系统；1993年内蒙丰镇电厂投产4×200MW空冷机组，采用海勒式间接空冷系统；1993年、1994年在山西太原第二热电厂投产两台200MW国产空冷机组，采用哈蒙间接空冷系统。海勒系统海勒系统如图所示海勒系统该系统主要由直接接触喷射式凝汽器和空冷塔构成。直接接触喷射式凝汽器采用具有凝结水水质的循环水，在喷射式凝汽器中通过喷嘴的作用形成水膜，从而和汽轮机来的排汽进行混合换热。受热后的混合热水绝大部分都由冷却水循环泵送至空冷塔散热器内，经与空气进行换热后，通过能量回收式水轮机将冷却水送至直接接触喷射式凝汽器进行下一个循环。受热后的有大约2%的混合热水经过凝结水精处理装置处理后送至汽轮机回热循环。该系统采用自然通风方式冷却，散热器垂直安装在自然通风冷却塔外圈。其优点是以微正压的低压水系统运行，凝汽器端差小，年平均背压低，可以使机组在较低的背压下运行，发电煤耗优于其它空冷方式，同时较之直接空冷系统适应不同风向大风的能力要高。缺点是设备多、系统复杂，凝结水精处理系统比较复杂，全铝制散热器在极端寒冷地区的防冻性能略差。一般适用于300MW以下机组。哈蒙系统哈蒙系统如图所示哈蒙系统该系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用表面式对流换热的空冷塔代替混合式蒸发冷却换热的湿冷塔，通常用不锈钢管凝汽器代替铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环冷却水系统代替开式循环冷却水系统。该系统汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气直接的热交换分为两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中的换热；另一次为水和空气在空冷塔内的换热，也是属于表面式换热。哈蒙系统该系统流程为：汽轮机排汽进入表面式凝汽器，由凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，换热之后的热水进入空冷塔内的空冷散热器并和空气进行表面换热。从空冷塔冷却后的冷却水再进入表面式凝汽器进行下一个循环换热，其整个过程为闭式循环。现在的空冷散热器一般都采用垂直布置在空冷塔的四周。该系统的优点是节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制，该系统可以使机组在较低的背压下运行，较之直接空冷系统适应不同风向大风的能力要高。间冷塔土建施工X字柱环梁作业平台二、间冷塔土建施工随着中小火力发电机组逐步被大型机组所取代，大型空气间接冷却塔作为重要节水设计被广泛应用。X柱，作为受力关键部分，因自重较大（单件重量超过200t),如采用现场预制吊装，不仅对吊装机械的配置具有很高的要求，而且由于过大的长细比还存在较大的技术风险。另外组合吊装对于构件的就位精确度也不易保证，具有较高的施工难度。间接冷却塔X柱施工一般均采用现浇混凝土施工工艺。X支柱高度一般均在30m以上，由于X柱断面尺寸较大，且为双向倾斜构件，对间接空冷塔X支柱及环梁的脚手架搭设是施工的难点。1工程概况以武安电厂间冷塔为例，间接空冷塔环梁底中心标高为+33.2米，塔顶标高+165.0米。由环基、X型支柱支墩及X字柱、筒身组成。间接空冷塔共有X支柱42对，X支柱支墩42个，X支柱断面尺寸1.1m×1.7m，环梁厚度1.8m。X支柱顶面中心标高+33.2m，在±0.000m处X支柱中心半径为58.725m，33.2m处X支柱中心半径48.701m，喉部标高为+126.00米，喉部直径89米，壁厚为0.245米。2环基施工环基混凝土属大体积混凝土，为有效防止由于大体积混凝土温度应力产生裂缝，减少约束阻力，环基混凝土一般采用分段跳仓法施工。环基基础模板采用15mm厚木胶合板。环基基础共分14段浇筑施工。第一次间隔浇筑7段，每段浇筑3个柱支墩，每段环向长度约26m（一般不大于30m)。根据测温和强度增长情况进行后续7段的施工。仓与仓之间支设模板留企口，进行施工缝处理，但环向钢筋连续而不断开。待先浇筑的部分内部温度下降至接近大气温度且稳定且不小于14天后，再浇筑两仓之间的混凝土。混凝土浇筑采用罐车运输、泵车浇筑的方式进行。混凝土浇筑完毕后要加强保温保湿养护，以防止干缩和温度裂缝出现。施工中做好温度检测工作，内外温差应控制在25℃以内。间接空冷塔环基分段浇筑见下图示：2、环基施工3X字柱及环梁施工根据X支柱的结构尺寸，X支柱宜分4段进行施工。施工缝位置的标高分别为+9.575m、+18.904m、+25.410m（详见下图），其中第三段上下两道施工缝设在与X柱上下交叉点处。X支柱脚手架径向共20排，径向满堂架共10排。下环梁下径向硬撑钢管5排，立杆间距600mm×600mm。3.1操作方法工艺流程支墩放线→支墩钢筋绑扎→支墩模板支设→支墩浇筑→X支柱放线及定位→X支柱及环梁脚手架搭设→X支柱底模板铺设→X支柱钢筋绑扎→X支柱混凝土分段（四次）浇筑→环梁施工。3.2中心测量间接空冷塔工程风筒中心控制采用JD-J2激光经纬仪，利用风筒中心悬挂的吊盘作为中心找正依据，自吊盘中心引出钢尺进行X型支柱底模半径的测量控制，进行模板找正；先用悬挂在中心吊盘的钢尺测量其实际标高，再根据计算的斜长进行X型支柱底模模板上口半径的找正，然后拉线铺设X型支柱底模。模板组装加固后测量检查中心及半径一次，应每浇筑一次复查中心及控制半径一次。X型支柱底模半径测量找正示意图如下：3.2中心测量3.3X支柱及环梁脚手架搭设X支柱及环梁脚手架搭设占地面积约9848㎡，搭设钢手管量约3000T，需要架子工约100人，搭设时间为100天。垂直运输机械可采用2台8T塔吊(半径50m),与2台移动式50T吊车配合。间接空冷塔脚手架搭设之前先进行回填平整，为保证地基承载力要求，在搭设基面以下进行地基处理（一般最顶部1m采用3:7灰土换填），在环梁下硬撑钢管及X柱斜撑钢管下需要浇筑100mmC20混凝土，其他搭设区域为50mm厚的混凝土。混凝土浇筑完毕两天后进行测量放线，先由测量放出脚手架环向最外一排中心线、最内一排中心线、下环梁中线三条环向线。3.3.1施工工艺流程环基回填土至搭设面以下1m→三七灰土回填至搭设面标高→脚手架垫层混凝土浇筑→脚手架放线→环梁排架搭设（X支柱脚手架搭设）→X支柱暗柱脚手架搭设→X支柱构造架搭设并加固→脚手架验收使用→X支柱底模铺设→X支柱混凝土浇筑。（1）脚手架搭设时先搭设环梁脚手架，当环梁脚手架搭设一定高度后，再同步进行X字柱脚手架的搭设。（2）间接空冷塔X型支柱及环梁以下部分施工全部采用排架作受力承重，混凝土垫层浇筑完毕两天后进行测量放线，先由测量放出脚手架环向最外一排中心线、最内一排中心线、下环梁中线三条环向线。（3）脚手架的搭设要严格按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中构造要求进行搭设。硬化区域的立杆下加设厚度为8mm,边长不小于150mm的底座和垫宽度不小于250mm，厚度不小于50mm的脚手板。先搭设下环梁下及内侧脚手架，待搭设至20m高度时开始搭设X支柱脚手架，最后搭设X支柱斜撑脚手架。3.3.2脚手架搭设要求（4）每对X支柱径向共设4个暗柱斜撑，暗柱斜撑与水平面的夹角为60°，暗柱斜撑钢管必须用直接扣连接，通长至地面，并且不允许有搭接，暗柱斜撑两端头均采用顶托硬撑；暗柱斜撑以外的区域加6m长的钢管斜撑，间距@1200mm，与整个脚手架连成一个整体。（5）脚手架立管步距为1500mm，纵横间距平均为1200mm。下环梁下脚手架径向需加密一倍，加密后立杆纵横向间距平均为600mm×600mm，下环梁下硬撑钢管底部、顶部全部采用底托和顶托。（6）在脚手架上升的过程中，剪刀撑紧跟着进度搭设，环向剪刀撑设置三道，最外侧、最内侧与下环梁正下方各设置一道，与水平方向夹角宜为45°～60°；水平剪刀撑6m设置一道，径向剪刀撑在每对X支柱之间设置一道，所有剪刀撑必须贯通。（7）在排架外侧+10米、+19米、+26米、+33.2米标高处铺设0.9米宽环向脚手板供施工人员走动，设水平安全网4道，分别设置在每个临时施工平台的下方。（8）同一对X柱在交叉口以下满打X形斜撑，相邻对X支柱在交叉口以上满打X形斜撑，间距1m。（8）施工临时通道一个设在环基第1段两个支墩中间，另一个设在环基第12段两个支墩中间。施工通道4m宽、4.8m高，采用双钢管立杆，间距600mm，顶层满铺双层50mm厚的脚手板。（9）在脚手架内侧共设上脚手架顶跑道1处，跑道宽度1.2m，栏杆高度1.2m，挡脚板高度180mm；外侧根据施工情况设三道直爬梯供施工人员上下使用。上内侧跑道安全通道施工通道平面布置图说明：1、施工通道在环基第一段位置，4宽，4.8高。2、上脚手架跑道共1处，1.2宽。铺设两层50mm厚脚手板双立杆，径向间距600施工通道立面图安全通道-4.00±0.003、±0.00标高相当于绝对高程264.00米。塔内土开挖线3.4脚手架受力计算脚手架受力计算要分别对环梁脚手架和X柱脚手架计算。脚手架计算主要包括：1计算参数的确定（包括脚手管截面积A,脚手架的搭设高度H，脚手架的步距h,脚手架的横距l1,截面模量W,回转半径i,抗压强度设计值ƒ,钢材的弹性模量E等)；2荷载的统计和组合(包括恒载和活载。恒载一般包括模板结构自重、脚手架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重。活载包括振捣荷载和施工人员及施工设备荷载、风载等。具体根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中荷载计算进行统计组合)3.4脚手架受力计算3.荷载组合时，恒载的分项系数一般取1.2,活载的分项系数一般取1.4。4.脚手架计算从上到下一般包括以下几部分：脚手架小横杆的抗弯强度验算、小横杆挠度验算、脚手架扣件的抗滑移计算、单根立杆的受力计算、脚手架立杆的整体稳定性计算、脚手架底座和地基承载力计算、立杆的压缩变形计算。3.4脚手架受力计算5.环梁受力计算时，由于X柱基本施工完毕，可取第一板施工的高度来进行计算。一般取1.3m。以武安间冷塔环梁脚手架为例，环梁下硬撑钢管径向共计5排，间距600mm，环向间距在满堂架的基础上加密一倍，加密后间距为600mm。经过计算单根立杆所承受的荷载20.808kN，脚手架高度37.2m，则环梁立杆受到力后产生的弹性压缩量为：△L=Nl/EA=20808×37200÷2.06×105÷489=7.7mm，考虑塑性变形，在支设模板时，底模高度要比实际高度高10mm为宜。6.对于X柱脚手架受力计算，除了对上述脚手架横杆和立杆计算外，还要对X柱的侧向压力进行计算。将X柱的竖向设计荷载分解为沿X柱方向的力和垂直于X柱方向的力。沿X柱方向的力主要通过自身的压力承担，垂直于X柱方向的力由X柱斜撑或暗柱来承担。计算模型如下：3.4脚手架受力计算3.5X支柱及环梁脚手架搭设图图例：1、表示水平剪刀撑；2、表示径向剪刀撑；3、表示环向剪刀撑。水平剪刀撑径向剪刀撑环向剪刀撑附图1X支柱脚手架平面图1、立杆环向间距最外侧1.298，最内侧0.771。说明：11X型支柱中心线环基外边线3.5X支柱及环梁脚手架搭设图水平剪刀撑环向剪刀撑径向剪刀撑说明：1、满堂架步距为1.5。2、径向剪刀撑在脚手架正中及两对柱正中均设一道，呈之字形从下