塔式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝方案比較分析

楊 勇

（中國電建集團核電工程有限公司，山東 濟南 250102）

0 前言

隨著塔式鍋爐技術日益成熟，該爐型正逐漸成為目前燃煤發電機組中最主要的爐型之一，因其爐頂標高較高，傳統吊裝方案在塔式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝施工中已不適用，因此需要研究1 套適用于塔式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝的全新吊裝方案。

1 傳統吊裝方案分析

由于冷灰斗設備尺寸大、重量大、供貨件數多，所以大多數冷灰斗都采用地面組合后整體吊裝的施工方法，此施工方法的優點是減少了高空作業量，降低了高空作業風險[1]。傳統π 式鍋爐由于其板梁層標高較低，爐膛上部僅有8～10片屏式過熱器，在水冷壁冷灰斗吊裝時我們采用卷揚機吊裝方案，可以將滑輪組生根在板梁層的次梁上，通過適當搭配滑輪組懸掛用的鋼絲繩，卷揚機自帶的1 000 m 鋼絲繩長度足夠，不必再接長卷揚機鋼絲繩。

但塔式鍋爐板梁層標高較高，如果水冷壁冷灰斗吊裝時吊點生根在板梁層，則需要使用大量的鋼絲繩，且塔式鍋爐爐膛上部密集布置了對曾爐內三器，三器之間的間距不足以布置滑輪組，這就造成了傳統π 式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝方案不再適用于塔式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝。

2 塔式鍋爐水冷壁冷灰斗吊裝方案分析

以錫林郭勒熱電項目為例，板梁頂標高為129 m，與水冷壁冷灰斗之間落差巨大，單純采用卷揚機穿滑輪組方案，則卷揚機鋼絲繩長度不夠，需額外接長卷揚機鋼絲繩。且塔式鍋爐爐內三器全部密集布置在爐膛上部，其布置高度為67.4 m～111.4 m，穿繞滑輪組的鋼絲繩無法穿過爐內三器布置高度層，這就需要從板梁層懸掛較長的鋼絲繩至爐內三器，也就是67.4 m 下方，此落差為61.6 m，落差較大，鋼絲繩需穿過10 層三器管排，吊裝工具布置極為困難，且吊裝用鋼絲繩穿過這10 層三器管排后，對三器施工及工藝將產生較大影響。

為了避免機械調撥增加成本，該項目采用了現有的6 臺10 t 卷揚機、2 臺5 t 卷揚機作為前后水冷壁水冷壁冷灰斗吊裝機械。為了避免出現上述困難，在前后側水冷壁中部剛性梁最下面1 根已經安裝完成的情況下，我們將水冷壁冷灰斗上部滑輪組生根在爐膛前后側89 m 鋼架橫梁上，此橫梁規格為I800 mm×400 mm×12 mm×24 mm，分別通過前后墻75 m 處的抽煙口進入爐膛內部，下部水冷壁生根點為8 個自制吊耳，為了避免吊裝時自制吊耳對水冷壁管屏造成機械損傷，我們在吊耳下方用鋼板將吊耳與剛性梁鏈接。如圖1 所示，水冷壁冷灰斗下部混輪組生根在爐膛左右側31 m 鋼架橫梁上，此橫梁規格為I1500mm×480mm×16mm×40mm，下部生根在最下面1 根剛性梁上，生根點為4 個焊接吊耳，如圖2 所示。

圖1 冷灰斗下部滑輪組布置圖

圖2 冷灰斗下部吊點布置圖

由于水冷壁冷灰斗剛性梁與校平之間為滑動連接，所以需要進行必要的加固，防止吊裝時組件變形。如圖3 所示，我們采用I16 工字鋼對其進行加固，并將滑動處用三角板進行焊接加固。水冷壁冷灰斗與剛性梁校平之間也是活動鏈接，為避免吊裝時剛性梁與水冷壁冷灰斗管屏發生相對滑動，我們將剛性梁與水冷壁冷灰斗用鋼板焊接，進行臨時加固，最后整體吊裝就位，如圖4 所示。

圖3 水冷壁冷灰斗剛性梁加固

圖4 水冷壁冷灰斗吊裝就位

3 數據分析計算

3.1 吊點生根梁強度校核

以前水冷壁冷灰斗為例，組件總重130 t，通過受力分析得上部2 臺卷揚機承擔載荷63 t，下部2 臺卷揚機承擔67 t。

上部2 臺卷揚機生根點在I800 mm×400 mm×12 mm×24 mm橫梁端部向3 m處，橫梁抗彎模量WX=6062390 mm3，材質為Q345B，許用拉應力[σ]=190 MPa。

圖5 上部吊點生根橫梁受力分析

上部吊點生根橫梁受力分析如圖5 所示。

F1×3000=F2×12750

F1+F2=63÷2=31.5 t

得F1=25.5 t，F2=6 t

Mmax=F1×3000=749700000 Nmm

σ=Mmax÷WX=123MPa ＜[σ]=190MPa，滿足要求。

式中：F1，F2為橫梁兩端所受支撐力。

Mmax為橫梁所受最大彎矩。

σ為彎曲應力。

前水冷壁下部2 臺卷揚機生根點在I1500mm×480mm×16mm×40mm 橫梁端部向里1.5 m 處，后水冷壁下部2 臺卷揚機生根點同樣在此橫梁上，位置為橫梁端部向里4.5 m 處，橫梁抗彎模量WX=25336320mm3，材質為Q345B，許用拉應力[σ]=190MPa。

圖6 下部吊點生根橫梁受力分析

下部吊點生根橫梁受力分析如圖6 所示。

G1×1500+G2×4500-F2=0

F1+F2=G1+G2=67 t

得F1=51.7 t，F2=9.9 t

Mmax=F1×1500=759990000 Nmm

σ=Mmax÷WX=30MPa ＜[σ]=190MPa，滿足要求。

通過強度校核得出結論，鋼架橫梁的強度滿足吊點生根要求。

式中：F1，F2為橫梁兩端所受支撐力。G1，G2為橫梁所受拉力。Mmax為橫梁所受最大彎矩。σ為彎曲應力。

3.2 吊耳強度校核

水冷壁冷灰斗上部吊點為8 個自制吊耳，共同承擔載荷63 t，每個吊耳受力63÷8=7.875 t，動載荷為7.875×1.25=9.84 t，單個水冷壁吊裝吊耳負荷按P=15 t 計算，共6 個插板，則每個插板受力為P1=2.5 t，吊耳板選用δ=30 mm 鋼板制作，插板選用δ=8 mm 鋼板制作，銷軸為φ36 圓鋼，卸扣型號選擇25 t，卸扣直徑為63 mm。

吊耳拉應力為：

吊耳剪應力為：

吊耳擠壓應力為：

插板拉應力為：

插板剪應力為：

銷軸的擠壓應力為：

銷軸剪應力為：

式中：A為吊耳受力方向截面積。

吊耳及銷軸強度足夠。

下部剛性梁處吊點為4 個δ=40 mm 焊接吊耳，共同承擔載荷67 t，每個吊耳受力67÷4=16.75t，動載荷為16.75×1.25=20.9 t，單個吊耳負荷按P=21 t 計算，卸扣型號選擇25 t，卸扣直徑為63 mm。

吊耳拉應力為：

吊耳剪應力為：

吊耳擠壓應力為：

吊耳強度足夠。

式中：A為吊耳受力方向截面積。

4 方案優化

由于已安裝好的上部剛性梁最下面1 根阻礙滑輪組提升，所以滑輪組需布置在爐膛內部，將水冷壁中部剛性梁最下面1 根（如圖7 所示）換裝后，就不必在爐膛內布置滑輪組，直接將卷揚機鋼絲繩穿滑輪組在爐膛外部起吊水冷壁冷灰斗，這樣即可進一步降低吊裝工具的布置難度。

圖7 緩裝剛性梁

5 結語

該吊裝方案避免了水冷壁冷灰斗吊裝用鋼絲繩在板梁或次梁繩生根，減少了吊裝用鋼絲繩的使用量，解決了單臺卷揚機鋼絲繩長度不足問題，并且降低了吊裝工器具的布置難度，減少了吊裝及安裝過程中對爐膛上部三器管排的影響。

隨著新型鍋爐爐型的推廣，根據爐型特點及現場實際情況選擇合適的吊裝方法和大大降低施工難度，提高施工效率，降低施工成本，所以吊裝方案的研究對現場施工幫助極大，該方案可為塔式鍋爐水冷壁吊裝提供借鑒經驗。