上海電力安裝第二工程有限公司 顧紅凱 孫琳玲 王國(guó)興

某電廠新建工程#2機(jī)組鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的1000MW超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈加垂直管水冷壁燃煤直流鍋爐，單爐膛、二次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、塔式、半露天布置、爐頂設(shè)全覆蓋式輕型防雨屋蓋。脫硝裝置布置在空預(yù)器構(gòu)架上方位于爐后K4～K6軸區(qū)域，前煙道支架采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)位于爐后K6軸至電除塵區(qū)域。鍋爐爐鋼架由輔鋼架、主鋼架及板梁組成，主鋼架的主立柱為箱型鋼柱。立柱縱向中心間距30.9m、橫向中心間距29.3m，板梁頂標(biāo)高122m。外圍輔鋼架構(gòu)件重量較輕主要承擔(dān)平臺(tái)扶梯、煙風(fēng)道和管道重量。

鍋爐廠為提高燃煤效率、降低吊裝及制造難度，對(duì)鍋爐設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。將主鋼架立柱分為十段進(jìn)行吊裝，段與段之間用螺栓連結(jié)，主立柱重量不大于55t。板梁采用主梁及次梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用高強(qiáng)度螺栓連接。主梁為上下疊梁設(shè)計(jì)，上梁6根、下梁4根，下梁吊裝時(shí)須先進(jìn)行兩兩組合，組合后吊裝重量約為122t。次梁采用單梁設(shè)計(jì)、共13根，其中水冷壁前、后墻次梁為最重件，約70t。

表1 鍋爐板梁統(tǒng)計(jì)表

參考以往1000MW火電機(jī)組塔式鍋爐施工經(jīng)驗(yàn)，吊裝機(jī)械多采用動(dòng)臂塔式起重機(jī)作為主吊。因動(dòng)臂塔式起重機(jī)具有平衡臂短、起重臂角度可調(diào)、群塔作業(yè)易避讓的特點(diǎn)，塔式鍋爐主吊機(jī)械布置可采用爐中爐側(cè)布置或爐兩側(cè)布置。兩種布置方案在具備鍋爐板梁設(shè)備吊裝的前提條件下，均能滿足鍋爐區(qū)域全覆蓋及吊裝效率要求。

圖1 鍋爐板梁平面布置圖

1 主吊機(jī)械爐中爐側(cè)布置方案

1.1 主吊機(jī)械參數(shù)

電建企業(yè)用于火電施工的典型動(dòng)臂塔式起重機(jī)多為法福克公司及上海電力機(jī)械廠生產(chǎn)的140t級(jí)動(dòng)臂塔式起重機(jī)，此型塔式起重機(jī)具有起重能力大、覆蓋范圍廣、速度快、群塔作業(yè)時(shí)可有效實(shí)現(xiàn)安全避讓等優(yōu)點(diǎn)，起重臂可在36.6～64.2m范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)換。采用36.6m起重臂時(shí)，17.5m工作半徑內(nèi)主鉤最大起重能力可達(dá)140t，在140t負(fù)荷時(shí)主鉤提升速度0～5.7m/s。采用64.2m起重臂時(shí)主鉤最大起重幅度63.3m，起重能力達(dá)到22.1t。小鉤全幅度范圍內(nèi)起重能力可達(dá)19t。

表2 140t塔式起重機(jī)36.6m起重臂性能表

表3 140t塔式起重機(jī)63.3m起重臂性能表

1.2 機(jī)械布置

根據(jù)爐中爐側(cè)布置原則，鍋爐中間140t塔式起重機(jī)布置于K2～K3軸與B3～B4軸中間位置，140t塔式起重機(jī)拆除時(shí)無(wú)需降節(jié)，由布置在爐側(cè)擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)在高空直接拆除。為降低起重機(jī)高空拆除的難度，實(shí)現(xiàn)122t主梁1（主梁下梁）單機(jī)吊裝的要求，鍋爐中間140t塔式起重機(jī)選用36.6m起重臂。鍋爐鋼架吊裝期間，140t塔式起重機(jī)可實(shí)現(xiàn)鍋爐K0～K5軸、B1～B6軸全區(qū)域覆蓋。待板梁吊裝至爐中間最后一根次梁4（懸吊管梁）時(shí)，鍋爐中間的140t塔式起重機(jī)須先進(jìn)行拆除。

鍋爐外側(cè)140t塔式起重機(jī)布置于擴(kuò)建端K3～K4軸之間，距B6軸7.5m位置，選用64.2m起重臂，實(shí)現(xiàn)吊裝區(qū)域最大化。鍋爐中間的140t塔式起重機(jī)拆除后，為確保最后一根次梁4（懸吊管梁）的吊裝就位，同時(shí)為滿足后續(xù)鍋爐受熱面設(shè)備及蒸汽管道的施工進(jìn)度，在爐頂固定端靠爐后位置另安裝1臺(tái)20t平臂塔式起重機(jī)作為后續(xù)輔助機(jī)械。20t平臂塔式起重機(jī)選用40m起重臂，采用壓重式基礎(chǔ)，安裝高度為27m。

圖2 主吊機(jī)械爐中爐側(cè)平面布置圖

1.3 板梁吊裝

根據(jù)鍋爐中間140t塔式起重機(jī)性能，板梁須由爐后K4～K6軸區(qū)域起吊。為保證吊裝的順利進(jìn)行，爐后K4～K6軸與B1～B6軸區(qū)域（即鍋爐脫銷及空預(yù)器區(qū)域）須暫緩施工，待所有板梁吊裝完成后，方可進(jìn)行施工作業(yè)。

主梁1（主梁下梁）由運(yùn)輸車輛運(yùn)至爐后K4～K6區(qū)域后，在K5軸位置組合，組合后吊裝重量約為122t，由鍋爐中間140t塔式起重機(jī)單獨(dú)完成吊裝。選用預(yù)先制作好的吊耳做吊點(diǎn)，將塔式起重機(jī)主鉤、索具、卸扣與板梁上的起吊吊耳連接，起重機(jī)起升吊鉤，將大板梁吊裝至其下平面離開(kāi)地面200mm后停止，檢查起重機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及制動(dòng)情況以及大板梁的水平情況，無(wú)異常后將大板梁繼續(xù)吊起至爐頂上方，塔式起重機(jī)慢速回轉(zhuǎn)、調(diào)整作業(yè)半徑，直至將板梁吊裝到就位位置。起重機(jī)負(fù)載率分析以最重件為例：140t塔式起重機(jī)起吊時(shí)，工作半徑20m、額定起重量130t、負(fù)載率93.8%；就位時(shí)，工作半徑12.7m、額定起重量140t、負(fù)載率87.1%。

其余主梁2（主梁上梁）、次梁1（爐中水冷壁側(cè)墻）、次梁2（爐前、爐后水冷壁側(cè)墻）、次梁3（爐前、爐后水冷壁墻）、K1～K2軸與K3～K4軸之間次梁4（懸吊管梁）由鍋爐中間140t塔式起重機(jī)單獨(dú)吊裝就位。K2～K3軸之間2根次梁4（懸吊管梁）因距離鍋爐中間140t塔式起重機(jī)太近，因此需要與鍋爐擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)雙機(jī)抬吊就位。位于鍋爐中心位置的次梁4（懸吊管梁），由鍋爐中間140t塔式起重機(jī)將其先行起吊至爐頂，并在爐后臨時(shí)擱置，待鍋爐中間140t塔式起重機(jī)拆除后，由鍋爐擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)與后期爐頂安裝的20t平臂塔式起重機(jī)抬吊就位。

圖3 主吊機(jī)械爐兩側(cè)平面布置圖

2 主吊機(jī)械爐兩側(cè)布置方案

2.1 機(jī)械布置

根據(jù)爐兩側(cè)布置原則，鍋爐兩側(cè)140t塔式起重機(jī)分別布置于鍋爐擴(kuò)建端及固定端，兩臺(tái)起重機(jī)對(duì)向布置可實(shí)現(xiàn)鍋爐K0～K6軸、B1～B6軸全區(qū)域無(wú)死角覆蓋。鍋爐擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)布置于K3～K4軸之間、距B6軸7.5m位置，選用64.2m起重臂。鍋爐固定端140t塔式起重機(jī)布置于K2～K3軸之間偏爐后方向，避開(kāi)疏水?dāng)U容器鋼架基礎(chǔ)，距B1軸7.5m位置，選用64.2m起重臂。為確保鍋爐爐后K4～K6軸區(qū)域（即鍋爐脫銷及空預(yù)器區(qū)域）可與鍋爐鋼架同步施工，鋼架與板梁均由爐內(nèi)起吊。鍋爐爐后K6軸至電除塵區(qū)域（即鍋爐煙道支架區(qū)域）須暫緩施工，待鍋爐固定端側(cè)140t塔式起重機(jī)拆除后方可進(jìn)行施工。

2.2 板梁吊裝

為確保鋼架主立柱及板梁在爐膛內(nèi)的順利起吊，鍋爐擴(kuò)建端B6軸位置、K2～K3軸之間17m層以下鋼梁暫緩施工，以便板梁等設(shè)備運(yùn)輸通道暢通。主梁1（主梁下梁）吊裝時(shí)，首先吊裝距離2臺(tái)塔式起重機(jī)較遠(yuǎn)位置的K2軸，再吊裝較近位置的K3軸。

K2軸2根主梁1（主梁下梁）組件分別由運(yùn)輸車輛運(yùn)至爐膛中間位置，利用爐兩側(cè)的2臺(tái)塔式起重機(jī)進(jìn)行卸車，并在爐膛內(nèi)45度對(duì)角放置組合，組合后吊裝重量約為122t。選用預(yù)先在主梁1（主梁下梁）兩端制作好的吊耳做為吊點(diǎn)，將2臺(tái)塔式起重機(jī)主鉤、索具、卸扣與板梁上的起吊吊耳連接，2臺(tái)塔式起重機(jī)同時(shí)起升吊鉤，將大板梁吊裝至其下平面離開(kāi)地面200mm后停止，檢查起重機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及制動(dòng)情況以及大板梁的水平情況，無(wú)異常后將大板梁繼續(xù)吊起至爐頂上方，2臺(tái)塔式起重機(jī)慢速回轉(zhuǎn)、調(diào)整作業(yè)半徑，直至將板梁吊裝到就位位置。

起重機(jī)負(fù)載率分析以最遠(yuǎn)、最重件為例：固定端140t塔式起重機(jī)起吊時(shí)，工作半徑22m、額定起重量103t、負(fù)載率59.2%；擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)起吊時(shí)，工作半徑21m、額定起重量105t、負(fù)載率58%；固定端140t塔式起重機(jī)就位時(shí)，工作半徑22m、額定起重量103t、負(fù)載率59.2%；擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)就位時(shí)，工作半徑25m、額定起重量96.1t、負(fù)載率63.4%。

位于板梁兩端的主梁2（主梁上梁）由爐兩側(cè)塔式起重機(jī)單獨(dú)吊裝就位，板梁中間位置的主梁2（主梁上梁）由爐兩側(cè)塔式起重機(jī)抬吊就位。其余次梁1（爐中水冷壁側(cè)墻）、次梁2（爐前、爐后水冷壁側(cè)墻）由爐兩側(cè)塔式起重機(jī)分別吊裝就位。次梁3（爐前、爐后水冷壁墻）、次梁4（懸吊管梁）吊裝工藝參考主梁1。

爐中爐側(cè)布置：機(jī)械配置數(shù)量。2臺(tái)140t塔式起重機(jī)，1臺(tái)20t平臂塔式起重機(jī)；機(jī)械安拆時(shí)間。爐中140t塔式起重機(jī)在爐架吊裝前完成安裝，板梁吊裝基本完成后拆除。擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)可延至板梁吊裝前完成安裝，至鍋爐施工結(jié)束拆除。20t平臂塔式起重機(jī)在爐中140t塔式起重機(jī)拆除后完成安裝，爐頂防雨屋蓋安裝基本結(jié)束前拆除；爐后區(qū)域施工影響。爐后K4～K6軸之間的脫銷及空預(yù)器區(qū)域設(shè)備，待板梁吊裝完成后方可施工。脫銷及空預(yù)器施工周期短，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；機(jī)械力能配置影響。爐中140t塔式起重機(jī)拆除及爐頂20t塔式起重機(jī)安裝需要擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)配合，這將導(dǎo)致15天左右時(shí)間，鍋爐施工缺少主吊機(jī)械配合。

爐兩側(cè)布置：機(jī)械配置數(shù)量。2臺(tái)140t塔式起重機(jī)；機(jī)械安拆時(shí)間。爐兩側(cè)140t塔式起重機(jī)爐架吊裝前完成安裝。擴(kuò)建端140t塔式起重機(jī)至鍋爐施工結(jié)束拆除。固定端140t塔式起重機(jī)在爐后前煙道鋼架吊裝前拆除；爐后區(qū)域施工影響。爐后K4～K6軸區(qū)域可與爐架同時(shí)施工，K6軸至電除塵之間的前煙道鋼架待固定端塔式起重機(jī)拆除后施工。前煙道鋼架施工周期無(wú)較大變化。脫銷及空預(yù)器施工周期相對(duì)放寬5～6個(gè)月；機(jī)械力能配置影響。機(jī)械力能配置充裕、利于施工作業(yè)。

3 結(jié)語(yǔ)

主吊機(jī)械采用爐中爐側(cè)布置時(shí)，鍋爐中間140t塔式起重機(jī)使用周期僅需6個(gè)月左右，在完成板梁吊裝后可立即轉(zhuǎn)場(chǎng)至下一個(gè)工程項(xiàng)目。且由于鍋爐中間140t塔式起重機(jī)實(shí)現(xiàn)了鍋爐區(qū)域的全覆蓋，在鍋爐鋼架吊裝初期，鍋爐擴(kuò)建端的140t塔式起重機(jī)可延后至板梁吊裝前完成安裝。因此爐中爐側(cè)布置方案更能滿足企業(yè)同時(shí)承接多個(gè)火電工程時(shí)的施工的要求，有效提高140t塔式起重機(jī)的使用效率，減少外租大型塔式起重機(jī)械的需求，大大降低企業(yè)成本與資金支付壓力。但由于爐中爐側(cè)布置方案將照成一定時(shí)期的機(jī)械力能配置不足，對(duì)保證鋼架吊裝進(jìn)度帶來(lái)一定難度，鍋爐脫銷及空預(yù)器的開(kāi)工時(shí)間滯后，也對(duì)項(xiàng)目部的機(jī)械協(xié)調(diào)能力、施工進(jìn)度管理提出了較高要求。

主吊機(jī)械如采用爐兩側(cè)布置，鍋爐脫銷及空預(yù)器區(qū)域可與鍋爐鋼架同時(shí)開(kāi)始吊裝，避免了脫銷及空預(yù)器施工周期被壓縮的難題。2臺(tái)140t塔式起重機(jī)同時(shí)完成安裝，使得鍋爐區(qū)域機(jī)械力能配置得到全面保障，為加快鍋爐施工進(jìn)度提供了可能，但也將導(dǎo)致大型機(jī)械成本提高，主吊機(jī)械周轉(zhuǎn)效率下降。

通過(guò)對(duì)兩種主吊機(jī)械布置方案的比較分析，可以看到兩種布置方案在電廠塔式鍋爐施工過(guò)程中各有優(yōu)劣，項(xiàng)目決策者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇主吊機(jī)械布置方案，以期實(shí)現(xiàn)施工成本最低化、機(jī)械效率最大化、現(xiàn)場(chǎng)管理最易化、施工進(jìn)度最優(yōu)化。