上海电力安装第二工程有限公司 顾红凯 孙琳玲 王国兴
某电厂新建工程#2机组锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的1000MW超超临界参数变压运行螺旋管圈加垂直管水冷壁燃煤直流锅炉，单炉膛、二次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、塔式、半露天布置、炉顶设全覆盖式轻型防雨屋盖。脱硝装置布置在空预器构架上方位于炉后K4～K6轴区域，前烟道支架采用钢结构设计位于炉后K6轴至电除尘区域。锅炉炉钢架由辅钢架、主钢架及板梁组成，主钢架的主立柱为箱型钢柱。立柱纵向中心间距30.9m、横向中心间距29.3m，板梁顶标高122m。外围辅钢架构件重量较轻主要承担平台扶梯、烟风道和管道重量。
锅炉厂为提高燃煤效率、降低吊装及制造难度，对锅炉设计进行了优化。将主钢架立柱分为十段进行吊装，段与段之间用螺栓连结，主立柱重量不大于55t。板梁采用主梁及次梁结构设计，使用高强度螺栓连接。主梁为上下叠梁设计，上梁6根、下梁4根，下梁吊装时须先进行两两组合，组合后吊装重量约为122t。次梁采用单梁设计、共13根，其中水冷壁前、后墙次梁为最重件，约70t。
表1 锅炉板梁统计表
参考以往1000MW火电机组塔式锅炉施工经验，吊装机械多采用动臂塔式起重机作为主吊。因动臂塔式起重机具有平衡臂短、起重臂角度可调、群塔作业易避让的特点，塔式锅炉主吊机械布置可采用炉中炉侧布置或炉两侧布置。两种布置方案在具备锅炉板梁设备吊装的前提条件下，均能满足锅炉区域全覆盖及吊装效率要求。
图1 锅炉板梁平面布置图
1.1 主吊机械参数
电建企业用于火电施工的典型动臂塔式起重机多为法福克公司及上海电力机械厂生产的140t级动臂塔式起重机，此型塔式起重机具有起重能力大、覆盖范围广、速度快、群塔作业时可有效实现安全避让等优点，起重臂可在36.6～64.2m范围内自由转换。采用36.6m起重臂时，17.5m工作半径内主钩最大起重能力可达140t，在140t负荷时主钩提升速度0～5.7m/s。采用64.2m起重臂时主钩最大起重幅度63.3m，起重能力达到22.1t。小钩全幅度范围内起重能力可达19t。
表2 140t塔式起重机36.6m起重臂性能表
表3 140t塔式起重机63.3m起重臂性能表
1.2 机械布置
根据炉中炉侧布置原则，锅炉中间140t塔式起重机布置于K2～K3轴与B3～B4轴中间位置，140t塔式起重机拆除时无需降节，由布置在炉侧扩建端140t塔式起重机在高空直接拆除。为降低起重机高空拆除的难度，实现122t主梁1（主梁下梁）单机吊装的要求，锅炉中间140t塔式起重机选用36.6m起重臂。锅炉钢架吊装期间，140t塔式起重机可实现锅炉K0～K5轴、B1～B6轴全区域覆盖。待板梁吊装至炉中间最后一根次梁4（悬吊管梁）时，锅炉中间的140t塔式起重机须先进行拆除。
锅炉外侧140t塔式起重机布置于扩建端K3～K4轴之间，距B6轴7.5m位置，选用64.2m起重臂，实现吊装区域最大化。锅炉中间的140t塔式起重机拆除后，为确保最后一根次梁4（悬吊管梁）的吊装就位，同时为满足后续锅炉受热面设备及蒸汽管道的施工进度，在炉顶固定端靠炉后位置另安装1台20t平臂塔式起重机作为后续辅助机械。20t平臂塔式起重机选用40m起重臂，采用压重式基础，安装高度为27m。
图2 主吊机械炉中炉侧平面布置图
1.3 板梁吊装
根据锅炉中间140t塔式起重机性能，板梁须由炉后K4～K6轴区域起吊。为保证吊装的顺利进行，炉后K4～K6轴与B1～B6轴区域（即锅炉脱销及空预器区域）须暂缓施工，待所有板梁吊装完成后，方可进行施工作业。
主梁1（主梁下梁）由运输车辆运至炉后K4～K6区域后，在K5轴位置组合，组合后吊装重量约为122t，由锅炉中间140t塔式起重机单独完成吊装。选用预先制作好的吊耳做吊点，将塔式起重机主钩、索具、卸扣与板梁上的起吊吊耳连接，起重机起升吊钩，将大板梁吊装至其下平面离开地面200mm后停止，检查起重机的结构强度及制动情况以及大板梁的水平情况，无异常后将大板梁继续吊起至炉顶上方，塔式起重机慢速回转、调整作业半径，直至将板梁吊装到就位位置。起重机负载率分析以最重件为例：140t塔式起重机起吊时，工作半径20m、额定起重量130t、负载率93.8%；
就位时，工作半径12.7m、额定起重量140t、负载率87.1%。
其余主梁2（主梁上梁）、次梁1（炉中水冷壁侧墙）、次梁2（炉前、炉后水冷壁侧墙）、次梁3（炉前、炉后水冷壁墙）、K1～K2轴与K3～K4轴之间次梁4（悬吊管梁）由锅炉中间140t塔式起重机单独吊装就位。K2～K3轴之间2根次梁4（悬吊管梁）因距离锅炉中间140t塔式起重机太近，因此需要与锅炉扩建端140t塔式起重机双机抬吊就位。位于锅炉中心位置的次梁4（悬吊管梁），由锅炉中间140t塔式起重机将其先行起吊至炉顶，并在炉后临时搁置，待锅炉中间140t塔式起重机拆除后，由锅炉扩建端140t塔式起重机与后期炉顶安装的20t平臂塔式起重机抬吊就位。
图3 主吊机械炉两侧平面布置图
2.1 机械布置
根据炉两侧布置原则，锅炉两侧140t塔式起重机分别布置于锅炉扩建端及固定端，两台起重机对向布置可实现锅炉K0～K6轴、B1～B6轴全区域无死角覆盖。锅炉扩建端140t塔式起重机布置于K3～K4轴之间、距B6轴7.5m位置，选用64.2m起重臂。锅炉固定端140t塔式起重机布置于K2～K3轴之间偏炉后方向，避开疏水扩容器钢架基础，距B1轴7.5m位置，选用64.2m起重臂。为确保锅炉炉后K4～K6轴区域（即锅炉脱销及空预器区域）可与锅炉钢架同步施工，钢架与板梁均由炉内起吊。锅炉炉后K6轴至电除尘区域（即锅炉烟道支架区域）须暂缓施工，待锅炉固定端侧140t塔式起重机拆除后方可进行施工。
2.2 板梁吊装
为确保钢架主立柱及板梁在炉膛内的顺利起吊，锅炉扩建端B6轴位置、K2～K3轴之间17m层以下钢梁暂缓施工，以便板梁等设备运输通道畅通。主梁1（主梁下梁）吊装时，首先吊装距离2台塔式起重机较远位置的K2轴，再吊装较近位置的K3轴。
K2轴2根主梁1（主梁下梁）组件分别由运输车辆运至炉膛中间位置，利用炉两侧的2台塔式起重机进行卸车，并在炉膛内45度对角放置组合，组合后吊装重量约为122t。选用预先在主梁1（主梁下梁）两端制作好的吊耳做为吊点，将2台塔式起重机主钩、索具、卸扣与板梁上的起吊吊耳连接，2台塔式起重机同时起升吊钩，将大板梁吊装至其下平面离开地面200mm后停止，检查起重机的结构强度及制动情况以及大板梁的水平情况，无异常后将大板梁继续吊起至炉顶上方，2台塔式起重机慢速回转、调整作业半径，直至将板梁吊装到就位位置。
起重机负载率分析以最远、最重件为例：固定端140t塔式起重机起吊时，工作半径22m、额定起重量103t、负载率59.2%；
扩建端140t塔式起重机起吊时，工作半径21m、额定起重量105t、负载率58%；
固定端140t塔式起重机就位时，工作半径22m、额定起重量103t、负载率59.2%；
扩建端140t塔式起重机就位时，工作半径25m、额定起重量96.1t、负载率63.4%。
位于板梁两端的主梁2（主梁上梁）由炉两侧塔式起重机单独吊装就位，板梁中间位置的主梁2（主梁上梁）由炉两侧塔式起重机抬吊就位。其余次梁1（炉中水冷壁侧墙）、次梁2（炉前、炉后水冷壁侧墙）由炉两侧塔式起重机分别吊装就位。次梁3（炉前、炉后水冷壁墙）、次梁4（悬吊管梁）吊装工艺参考主梁1。
炉中炉侧布置：机械配置数量。2台140t塔式起重机，1台20t平臂塔式起重机；
机械安拆时间。炉中140t塔式起重机在炉架吊装前完成安装，板梁吊装基本完成后拆除。扩建端140t塔式起重机可延至板梁吊装前完成安装，至锅炉施工结束拆除。20t平臂塔式起重机在炉中140t塔式起重机拆除后完成安装，炉顶防雨屋盖安装基本结束前拆除；
炉后区域施工影响。炉后K4～K6轴之间的脱销及空预器区域设备，待板梁吊装完成后方可施工。脱销及空预器施工周期短，劳动强度较大；
机械力能配置影响。炉中140t塔式起重机拆除及炉顶20t塔式起重机安装需要扩建端140t塔式起重机配合，这将导致15天左右时间，锅炉施工缺少主吊机械配合。
炉两侧布置：机械配置数量。2台140t塔式起重机；
机械安拆时间。炉两侧140t塔式起重机炉架吊装前完成安装。扩建端140t塔式起重机至锅炉施工结束拆除。固定端140t塔式起重机在炉后前烟道钢架吊装前拆除；
炉后区域施工影响。炉后K4～K6轴区域可与炉架同时施工，K6轴至电除尘之间的前烟道钢架待固定端塔式起重机拆除后施工。前烟道钢架施工周期无较大变化。脱销及空预器施工周期相对放宽5～6个月；
机械力能配置影响。机械力能配置充裕、利于施工作业。
主吊机械采用炉中炉侧布置时，锅炉中间140t塔式起重机使用周期仅需6个月左右，在完成板梁吊装后可立即转场至下一个工程项目。且由于锅炉中间140t塔式起重机实现了锅炉区域的全覆盖，在锅炉钢架吊装初期，锅炉扩建端的140t塔式起重机可延后至板梁吊装前完成安装。因此炉中炉侧布置方案更能满足企业同时承接多个火电工程时的施工的要求，有效提高140t塔式起重机的使用效率，减少外租大型塔式起重机械的需求，大大降低企业成本与资金支付压力。但由于炉中炉侧布置方案将照成一定时期的机械力能配置不足，对保证钢架吊装进度带来一定难度，锅炉脱销及空预器的开工时间滞后，也对项目部的机械协调能力、施工进度管理提出了较高要求。
主吊机械如采用炉两侧布置，锅炉脱销及空预器区域可与锅炉钢架同时开始吊装，避免了脱销及空预器施工周期被压缩的难题。2台140t塔式起重机同时完成安装，使得锅炉区域机械力能配置得到全面保障，为加快锅炉施工进度提供了可能，但也将导致大型机械成本提高，主吊机械周转效率下降。
通过对两种主吊机械布置方案的比较分析，可以看到两种布置方案在电厂塔式锅炉施工过程中各有优劣，项目决策者应根据实际情况灵活选择主吊机械布置方案，以期实现施工成本最低化、机械效率最大化、现场管理最易化、施工进度最优化。
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