浅谈循环流化床锅炉水冷壁安装工艺内容.docx

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浅谈循环流化床锅炉水冷壁安装工艺内容

浅谈循环流化床锅炉水冷壁安装工艺

摘要:

本文介绍了循环流化床锅炉水冷壁安装的两种组合安装工艺－整体组合安装工艺和分段组合安装工艺，这两种工艺各有优缺点，但从综合方面对比分析可知分段组合安装工艺优越于整体组合安装工艺。

关键词:

循环流化床锅炉水冷壁整体组合分段组合安装工艺

1前言

循环流化床锅炉是应用循环流化燃烧技术，于近三十年开发出来的一种新型锅炉设备。

它的流态化的燃烧工况，增大了对燃料的适应性，可以烧次煤，并具有较高的燃烧效率；它的可掺入石灰石进行脱硫的功能，以及在较低的燃烧温度下所具有的较高的脱硫效率，减少了锅炉向大气中SO2的排放；同时，较低温度的燃烧工况也有利于减少NOX的生成和排放，从而适应了国家对环保的要求。

因此，这种锅炉被称做是“节能、环保型”锅炉，日益广泛地得到推广和应用。

我们第九分公司近几年来先后承建了河南省中原大化集团有限责任公司六台循环流化床锅炉（见下表），积累了一定的施工经验，摸索了一些行之有效的安装工艺，在本文中将重点介绍循环流化床锅炉水冷壁安装的两种施工工艺，供同行参议。

开工日期

竣工日期

型号

台数

额定蒸发量

额定蒸汽压力

额定蒸汽温度

2001.9

2002.10

YG-75/5.4-M20

2

75T/h

5.4MPa

450℃

2003.10

2004.11

YG-150/11.5-M

1

150T/h

11.5MPa

540℃

2006.4

至今

YG-170/9.8-M2

3

170T/h

9.8MPa

540℃

2水冷壁的结构特点

水冷壁是循环流化床锅炉的主要蒸发受热面，锅炉炉膛内的高温火焰向周围大量辐射热量，在炉墙四周的墙壁上装设水冷壁管构成吸收辐射热的蒸发受热面，将水蒸发成饱和蒸汽。

它的作用主要有：

吸收炉膛内的高温辐射热量以产生蒸汽，并使烟气得到冷却，以便进入对流烟道的烟气温度降低到不结渣的温度可以保护炉墙，从而炉墙结构可做得轻一些、薄一些。

目前的循环流化床锅炉水冷壁一般采用的是膜式壁，在锅炉制造厂就制作成片式，安装程序少，施工相对简单了很多、周期大大缩短了。

现以目前正在安装的YG-170/9.8-M2型170吨/小时锅炉为例说明，整体结构如下图所示：

水

冷

壁

锅

筒

过热器管排

11000

Z6

该锅炉的水冷壁、屏式水冷壁及屏式过热器布置在钢结构前竖井内。

水冷壁为膜式水冷壁，采用φ60×6管子，材质为20G，管子之间用20.5×6扁钢焊接，材质为Q235AF。

前后水冷壁为112根管子，侧水冷壁为56根。

前水冷壁由斜炉顶、上、中、下四段组成，每段又分为四片交货。

后水冷壁由上、中、中下、下布风及风室水冷壁五段组成，每段同样分为四片交货。

侧水冷壁由上、中、下及燃烧室侧水冷壁四段组成，每段分成2片交货。

水冷壁共有56片。

水冷壁上下部集箱均为φ273×36管子，材质为20G，悬吊于前竖井上方的钢架上。

屏式水冷壁为一组，材质为20G，管径为φ60×6，分为上下两段交货。

屏式过热器为六组，材质为12Cr1MoVG，管径为φ38×5，为整体到货。

屏式水冷壁和屏式过热器是为了增加受热面积，屏式水冷壁及过热器穿插在水冷壁中呈东西方向并列布置在水冷壁围成的炉膛上部。

我公司针对水冷壁－前、后、左、右这么多段，这么多段中又这么多片，采用了两种不同的施工工艺－整体组合安装工艺和分段组合安装工艺。

在150T/h和75T/h锅炉施工过程中采用了整体组合安装工艺，170T/h锅炉采用了分段组合安装工艺，下面分别以150T/h锅炉和170T/h锅炉为例分别予以叙述。

3150T/h锅炉整体组合安装工艺

3.1到货检查

1）根据供货清单、装箱单和图纸对到货构件进行全面清查，注意检查构件编号、质量证明书是否齐全清楚，检查构件表面有无裂纹、撞伤、龟裂、压扁、砂眼和分层等缺陷。

如外表表面缺陷深度超过管子规定厚度的10％以上，应按有关规范要求处理，并应着重检查承受荷重部件的承力焊缝高度。

2）分片组装的管段排放在组合架上作校验，超差的管段应予校正，根据现场施工条件可以按照有关规范进行冷校或热校。

对超差太大的管段现场无法校验时，应报知甲方，由甲方协调返修事宜。

3）对于制造厂的焊接质量，应先核对厂家安检合格通知书，并对制造焊缝进行外观检查，如不合格，应按有关规定处理后方准施工。

管段上有吊、挂板予焊件的应逐根检查焊接质量，不允许烧穿。

外观检验合格后，还应对管段对接焊口进行射线探伤检验，检验数量为焊口总数量的1/1000，且不少于2道焊口。

4）水冷壁在组合和安装前对具备通球条件的管子必须分别进行通球试验，试验用球采用硬木球，且必须编号和严格管理，不得将球遗留在管内，通球后应做好可靠的密封措施，并填写《受热面管组合前（安装前）通球检查记录DL-18》。

通球用的硬木球球径按《电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》DL/T5047-95表3.1.4选择。

3.2组装架的设置

搭设40m×10m和5m×35m组对平台各一个，支墩用红砖砌成，砖墩高800,上面铺设[14槽钢,支墩之间横向竖向都用槽钢构成一个整体平台,横向和竖向槽钢之间焊接牢固。

3.3钢结构预留

由于炉前即中竖井和后竖井是水冷壁吊装的主要通道，故中竖井和后竖井钢架需全部预留。

3.4水冷壁的组焊

1）对焊工的要求。

膜式水冷壁管道的焊接是在有严重障碍的空间内进行的，给焊接操作带来极大困难，参加焊接的焊工必须具备按劳动部《锅炉压力容器焊工考试规则》取得的相应项目资格，且技术熟练、身体健康能够胜任焊接工作。

现场组对焊缝位置为水平固定，障碍位置为水平障碍，和原“考规”垂直障碍设置不同，且间距也由30mm变为20mm。

在水冷壁下方的焊工抬不起头、视线不好、操作困难。

针对这种情况，在正式焊接前，取得“考规”资格的焊工必须通过现场障碍模似培训，考试合格后才能正式焊接。

2）水冷壁的组对按前水冷壁、南侧水冷壁、北侧水冷壁、屏式水冷壁及屏式过热器、后水冷壁顺序组焊。

3）分片的水冷壁放在组装架上时，注意炉膛的外面（有钢性梁的面）向上，将来吊装架焊在钢性架上。

前水冷壁组对时，需在组对架前挖一土坑，上集箱放在土坑内，下集箱和风室水冷壁另外组装，前、左、右及屏式水冷壁和屏式过热器安装完毕后，再安装后水冷壁。

附前水冷壁组对示意图片

4）以前水冷壁为例：

前水冷壁分为前上、前中、前中下、前下，首先将上段水冷壁的四片吊到组装架上，片与片间是鳍片焊接，采用手工电弧焊，焊条选用J427。

向火面焊缝焊后要磨平，形成圆滑过渡，以防锅炉运行时积灰。

上段水冷壁组成一体后，检查尺寸、平直度、对角线长度是否符合技术要求。

超长部分割掉，用磨光机修磨坡口，清除管子距坡口10mm内的油、锈等污迹。

对于上下错口过大的管子可以割开中间的鳍片校正好再组焊。

中段、下段水冷壁也采用同样方法连接成一体。

5）前上、前中段组对焊接时，按照工艺要求留好间隙，先在两端管间用管夹对正再进行点焊，点焊长度为5mm。

正式焊接时，每一排焊口分别由两名焊工共同施焊。

施焊时先由下部焊工施焊，下部焊工焊接至管子水平中心线附近时，由上部焊工配合送丝，完成管子中心水平线部位的焊接，最后由上部焊工完成管子水平中心线以上部分的焊接。

水冷壁管采用全氩弧焊，焊丝用H08Mn2SiA，对接焊缝焊后进行50%X射线探伤检测（按蒸规为>25%，按电规为50%）。

下段与中上段的组对方法同上。

6）为便于现场焊接，在水冷壁对接接头部位，制造厂将鳍片每边割去了20mm。

上、中、下段水冷壁焊接完成并透视合格后，应用规格为20.5×6、材质为20G的扁钢切成长度合适的鳍片，按照图纸要求管间鳍片补焊。

焊接时，扁钢和管子接头部位电流不要太大，不能咬边，然后将向火面焊缝磨平，形成圆滑过渡，不磨平将导致积灰，也容易使空气形成涡流。

最后对连成一体的管子再进行一次通球试验。

7）水冷壁连成整体后与集箱组对。

集箱两端面应划出纵横中心线，且有中心点铳眼标记。

集箱两端手孔盖，到货时为点焊，现场应磨掉，确认内部干净无杂物，外部接管无堵塞，并彻底清除“钻孔底片”后，再与水冷壁管组焊。

8）前水冷壁（包括炉顶水冷壁）吊装前只能焊上集箱，下集箱是和风室水冷壁一起组装。

9）水冷壁组焊完成后，组织各方进行检查确认。

允许偏差见下表。

水冷壁组合允许偏差

序号

检查项目

允许偏差（mm）

1

联箱水平度

2

2

组件对角线差

10

3

组件宽度全宽≤3000

±5

全宽＞3000

≯15

4

火口纵横中心线

±10

5

组件长度

±10

6

组件平面度

±5

7

集箱中心标高

±5

10）水冷壁成型后，吊装前组装刚性梁（每片水冷壁有7个），吊装前吊架焊在刚性梁上。

刚性梁安装允许偏差见下表。

刚性梁组合安装允许偏差

序号

检查项目

允许偏差（mm）

1

标高（以上集箱为准）

±5

2

与受热面管中心距

±5

3

弯曲或扭曲

≤10

4

连拉装置

膨胀自由

3.5水冷壁的吊装

3.5.1吊装前准备

1）为了防止水冷壁在吊装过程中发生永久变形,制作了吊架。

吊架采用3根φ219×6的无缝管，组成每边长2米的正三角形，中间拉接用∠100×100×10角钢连接，吊架长24米（上下两根刚性梁之间距离加2米），吊耳采用δ＝40mm钢板，吊架上下端各焊两个吊耳，吊板插入管内，管子内外都要焊牢，焊缝长150mm，内外各有四条焊缝。

吊架

2）吊装架和水冷壁刚性梁之间用钢板连接，钢板分别焊在刚性梁上和吊架的管壁上，管壁两面都要加连接板。

另外因水冷壁和刚性梁之间可以滑动（考虑热膨胀的位移量），为避免吊装过程中吊架和刚性梁一起滑动，在吊架和水冷壁鳍片之间再加焊一些连接板。

3）在炉顶上加上临时横梁，设两台卷扬机，在正式拱梁上和临时横梁上各挂一组滑轮组。

4）水冷壁的整体吊装重量

各部水冷壁

名称

吊装重量（吨）

备注

前水冷壁

38

包括：

炉顶水冷壁、前上、前下、前中水冷壁、上集箱、刚性梁；不包括：

风室水冷壁、布风水冷壁及下集箱

后水冷壁

30

包括：

水冷壁、上下集箱、刚性梁

左右侧水冷壁

各17

包括：

水冷壁、上下集箱、刚性梁

3.5.2水冷壁的吊装

1）用50吨吊车吊住吊架前半部，用40T坦克吊吊住吊架后吊耳，将水冷壁送至炉子钢架内。

2）用挂在临时横梁上的40T滑轮组吊住上集箱中部吊点，启动10T卷扬机使滑轮组受力，50T坦克吊脱钩，此时滑轮组与40T坦克吊协调动作将水冷壁直立。

3）水冷壁立直后，150T吊车吊住吊架，将吊架和水冷壁割离送到钢架外。

4）临时横梁的滑轮组前水冷壁翻转180°，刚性梁向外。

5）用正式吊梁上的另一组滑子卦在原吊点上，此时正式吊梁滑子用力，临时横梁的滑子逐步放松，把水冷壁夺吊就位。

6）前水冷壁吊装就位后，吊装侧水冷壁，方法同上，只是右侧水冷壁需要顺时针翻转90°，左侧水冷壁需逆时针翻转90°。

7）前、侧水冷壁就位后，需要安装一组屏式水冷器和六组屏式过热器。

安装前每根管子都要通球检查，因它们的管子在炉膛内，上部管子要穿过炉顶水冷壁，下部管子要从前水冷壁穿出，上下集箱都在炉膛外，因此与集箱的焊接需现场焊接。

8）屏式换热器安装就位后，吊装后水冷壁时就不用翻转了，一套滑子就可使其就位。

9）四周水冷壁吊装完成后，在平台上组对风室水冷壁，组焊完成后运达炉底，翻转

180°，使顶部向下浇注顶部耐火层，完成后再翻转回来，吊装就位与前水冷壁组焊。

10）水冷壁全部完成后，停点检查各部尺寸，特别注意水冷壁的垂直度。

11）按设计要求进行炉膛密封焊接,最后安装水冷壁止晃装置。

3.6特殊安全技术措施

1）由于炉前即中竖井和后竖井是水冷壁吊装的主要通道，故中竖井、后竖井和Z3、Z4一榀从上到下框架的钢架须全部预留，致使钢架的整体稳定性较差。

吊装前，为保证整个框架的稳定性，四根立柱应拉拦风绳。

2）因在地面组装，无需空中对接，整体几何尺寸可以很好的保证，但是组装过程中由于几何尺寸大、长度长、重量重，组装架会因各接触面受力不均，造成组装架下面的支墩下沉，水冷壁的整体水平度不好保证。

为防止支墩下沉，支墩不应直接放置在松软的地面上，应将在地面上挖一深300mm左右、面积比支墩底面积稍大些的坑，坑内放入三合土，夯实后再将支墩放上去；每一次组装前都用在槽钢与支墩间增减钢板的调整方法将组合架调整同一标高，其最大误差不得超过5mm。

3）吊装时，需用三台吊车和两部卷扬机同时吊装，吊装风险大。

吊装前钢丝绳应经过检查，试验合格，并出具鉴定手续；各机、索具连接固定必须认真检查，专人负责，并出具鉴定手续；明确分工，指定有指挥能力的人员统一指挥；吊车司机、起重指挥及工作人员，吊装前必须统一信号，以免操作失误；吊装时拉出警戒线，非工作人员不能入内；高空作业人员系好安全带。

4170T/h锅炉分段组合及吊装工艺

4.1到货检查

设备的检查和通球检查（每段组合前和吊装前都应进行通球）同150T/h锅炉施工工艺，在此不再叙述。

4.2组装架的设置

水冷壁组对平台利用前竖井和中竖井钢架来搭设。

水冷壁组合架图

4.3钢结构预留

钢结构预留量很少，只需把前竖井和中竖井最下层的横梁和斜支撑预留就可以，能满足倒运和组合件吊装要求就可以。

4.4水冷壁的组焊

1）锅炉水冷壁的组对按后上水冷壁上段、右侧水冷壁中上段、左侧水冷壁中上段、右侧水冷壁中下段及下段、后水冷壁中下段、右侧水冷壁中下段及下段、后水冷壁下段及布风室上下集箱、前水冷壁上段及中段、前水冷壁下段、炉顶水冷壁和屏式水冷壁及屏式过热器顺序组焊，最后安装风室水冷壁（组装示意图见下图）。

分片的水冷壁放在组装架上时，注意炉膛的外面（有刚性梁的面）向上。

组装示意图

2）水冷壁各段组对后长度及重量

序号

名称

外形尺寸（mm）

重量（㎏）

备注

一

前侧水冷壁组装

1

炉顶水冷壁组装

18472.5×8935.5

18600.3

2

前上水冷壁加刚性梁组装

11500×8935.5

12096.3

3

前中水冷壁加刚性梁组装

11231.8×8935.5

11846.1

4

前下水冷壁加刚性梁及下集箱组装

6008×8935.5

8858

二

后侧水冷壁组装

1

后上水冷壁后上集箱加刚性梁组装

8985×935.5

11368.8

2

后中水冷壁加刚性梁组装

11500×8935.5

12069.1

3

后中下水冷壁加刚性梁组装

5636.7×8935.5

5616

4

后下水冷壁下集箱布风室后侧管及集箱组装

7528.5×9678

10973

三

左侧水冷壁组装

1

左侧上水冷壁及集箱.侧中水冷壁加刚性梁组装

18600×4427.5

10111

2

左侧下水冷壁.燃烧室侧水冷壁及集箱.刚性梁组装

14900×4427.5

8732

四

右侧水冷壁组装

1

右侧上水冷壁及集箱.侧中水冷壁加刚性梁组装

18600×4427.5

10111

2

右侧下水冷壁.燃烧室侧水冷壁及集箱.刚性梁组装

14900×4427.5

8732

3）组对焊接和对组合件的质量要求同150T/h锅炉施工工艺，在此不再叙述。

4.5水冷壁的吊装

水冷壁的吊装应结合现场组焊的进度进行，吊点设在炉顶钢架上。

由于分段组合后的水冷壁重量不重，尺寸不大，吊装时不用做吊装架，用刚性梁作为吊装就可以满足吊装要求。

各水冷壁在吊装上大同小异，下面只以先进行吊装的锅炉－后水冷壁的吊装为例进行说明。

1）后水冷壁上段组对完成后，安装刚性梁，起吊时为防止变形头部采用5吨慢动卷扬机提升，下部也用5吨卷扬机配合，将水冷壁吊至垂直状态，下部脱钩，然后提升头部5吨慢动卷扬机将水冷壁提升至安装高度，再用两只10吨手拉葫芦接钩穿吊杆固定。

2）在后水冷壁上段吊装固定后,以同样的方法起吊后水冷壁中段,同时在后水冷壁上段刚性梁上挂两只10吨手拉葫芦,待卷扬机将后水冷壁中段提升至焊口对接高度时,利用两只10吨葫芦接钩来调节上段与中段的垂直度及焊口间隙。

对口时,均匀调整手拉葫芦,从而调节对口间隙,直至满足焊接要求。

对口过程中,应不断收紧手拉葫芦,以防止焊接收缩造成焊口处存在外应力。

对口焊接时应从管排中间开始焊接，每隔2—3道口焊完一个，利用已焊焊口起到固定间隙作用。

当焊完这一组管排3-4道焊口后，再对对称区域管排按上述方法进行打底层，待全部打底完成后再进行盖面焊接。

4.6特殊安全技术措施

1）由于是分段组合吊装，高空吊装作业次数多、高空作业量（焊接、无损检测）大，安全防护措施费用大，分段组合吊装前应将每排管口用坡口机将长短不齐的管口进行修整齐并用清漆防护及封口处理、尺寸（长度、宽度、对角线）及平整度复核、焊接内外侧的悬挂吊耳和脚手架支撑牛腿以减少高空作业量。

脚手架的支撑牛腿生根在水冷壁鳍片上，牛腿上铺设架子板，用铁丝将架子板绑扎在牛腿上，并焊上防护栏杆，以便于施工人员来回行走。

将水冷壁焊口焊接完，焊缝间密封件安装完毕后，割除管排上的悬挂吊耳和脚手架牛腿，并用角磨光机打磨干净。

2）地面组合的水冷壁由于长度短，尺寸（长度、宽度、对角线）和平整度能够很好保证，但是空中组对时，整体几何尺寸和垂直度就不太好保证了，对口时要均匀调整手拉葫芦来调节对口间隙和垂直度,直至满足焊接要求。

对口过程中,应不断收紧手拉葫芦,以防止焊接收缩造成焊口处存在外应力。

对口焊接时应从管排中间开始焊接，每隔2—3道口焊完一个，利用已焊焊口起到固定间隙作用。

5工艺比较

序号

项目

整体组合吊装工艺

分段组合吊装工艺

1

整体几何尺寸

能够很好的保证

不太好保证

2

平整度

不太好保证

能够很好的保证

3

高空作业量

作业量少

作业量多

4

高空吊装作业次数

作业次数少

作业次数多

5

组合场地

组合场地大

组合场地小

6

组合平台

耗材多

耗材少

7

钢架预留量

预留量多

预留量少

8

钢架整体受力

钢结构由于预留一个面，整体受力影响大

钢结构预留少，整体受力几乎不受影响

9

大型机具

要求苛刻

可以不用

10

措施费用

费用高

费用低

11

吊装风险

风险大

风险小

12

施工周期

55天

50天

13

质量

符合规范要求

符合规范要求

14

安全

无安全事故

无安全事故

15

环境

无污染

无污染

6结束语

从以上各方面对比可以看出，整体组合安装和分段组合安装工艺质量、安全、环境、进度都能很好的保证，但从安装费用、经济方面对比分析可知分段组合安装工艺优于整体组合安装工艺。

7主要参考资料

《蒸汽锅炉安全技术监察规程》劳部发[1996]276号

《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇）DL/T5047-95

《电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）》DL/T5047-95

《火力发电厂焊接技术规程》DLT896-2004

《锅炉安装施工工艺标准》QJ/HJ04-8000-2003（十一化建企业标准）

《锅炉安装质量保证手册》QG/HJ01.05-2003（十一化建企业标准）