蔗渣鍋爐安裝關鍵節點分析

解彥鵬，曾昭榮，安然

（中國機械工業第二建設工程有限公司，湖北 武漢 430000）

170t/h蔗渣鍋爐安裝中，柱腳是采用墊鐵和包筋焊的形式，突出基礎墊鐵設置的要點。170t/h蔗渣鍋爐為散裝鍋爐，拼裝、焊接占比較大，大體積拼裝和厚壁高壓合金管道焊接是重點。同時水壓試驗是焊接的檢驗，是運行的保證。

1 安裝技術的應用

該項目位于埃塞俄比亞共和國提格雷州瓦爾凱特地區，內容為新建一座日處理2.4萬t甘蔗的糖廠，共4臺HX170/6.7-Ⅳ1型蔗渣鍋爐為自然循環鍋爐。鍋爐高42m，共有14根鋼柱組成的框架結構。單臺鍋爐總重量在1200t，散裝鍋爐構件數量龐大，吊裝頻次高，焊接部位多，焊接量大。因此鍋爐安裝中，需要控制的節點也比較多。下文主要論述從鍋爐基礎到受熱面，再到管道焊接和整體水壓施工要點。

2 施工

2.1 基礎處理與墊鐵布置

（1）首先墊鐵表面應平整。每組墊鐵不應超過3塊，其寬度宜為80～200mm，長度較柱腳底板兩邊各長出10mm左右，厚的應放置在下層，因此選用120×200mm尺寸的墊鐵。

（2）墊鐵應布置在立柱底板的立筋板下方，每個立柱下墊鐵的承壓總面積可根據立柱的設計荷重計算，墊鐵單位面積的承壓力不應大于基礎設計混凝土強度等級的60%。墊鐵與基礎接觸面應平整，達到70%以上。

①墊鐵組數計算以K3B2鋼柱為例：已知：鋼柱P恒=4200kN，P活=450kN。

基礎混凝土強度為C30，P=30N/mm2。墊鐵尺寸長200mm，寬120mm。

K3B2鋼柱計算：P總=P恒+P活=4200kN+450kN=4650kN。

墊鐵面積S=120mm×200mm=24000mm2。

因此120mm×200mm墊鐵，K3B2柱底最少布置11組。

②其余鋼柱柱腳墊鐵組數與K3B2鋼柱計算方法一樣。墊鐵組數布置圖，如圖1所示。

圖1 墊鐵組數布置圖

2.2 頂棚過熱器安裝

（1）鍋爐的精度是后續設備安裝的基準，是承重的骨架。結構的安裝精度直接影響受熱面、鍋筒等設備的安裝。散裝鍋爐安裝大部分需要在地面預制，減少高空安裝的風險，提高施工進度。但地面拼裝增加吊裝難度，對吊裝方案，吊裝技術提出了很高的要求。以頂棚過熱器為例：頂棚過熱器長約15m、寬約9m，是由外徑42mm管子組成的管屏，地面整體拼裝體積大、強度低、塑性好、易變性。頂棚過熱器重10t，安裝在33m K1K4-B1B2頂部位置，安裝完成是由26組吊桿固定。地面整體吊裝難點在于防止變形加固、傾斜吊裝、平移就位。

（2）首先在K1K3-B1B2爐膛內搭設拼裝平臺，將集箱、膜式管屏、剛性梁進行組裝。組裝需嚴格控制外形尺寸及對角線尺寸，組裝完成后對管道進行100%通球，對焊縫進行100%探傷檢測。

（3）加固首先將管道中間的鰭片進行密封焊接，在將5組剛性梁進行連接，形成井字形。

（4）吊點選擇原則是保證吊裝平衡，位置以剛性梁吊點敷設，共設置18個吊點。上半部設置9個吊點固定在一根平衡梁上，下半部設置9個吊點固定在一根平衡梁上。每個吊點設計一個2t手拉葫蘆，用于調整角度和受力點。

（5）確定吊裝角度cos?=K1K3長度/頂棚過熱器長度=14.4m/15m。

（6）在每個平衡梁上設置兩個吊點，吊點鋼絲繩選擇，每個吊點按照承受整個頂棚重量10t計算。8t卷揚機2臺，分別吊前后平衡梁。

（7）吊點受力計算：

吊點G1=總重G÷2=10000kg÷2=5000kg。

吊點拉力F1=吊點G1×g=5000kg×10N/kg=50000N=50kN。

選用6×37+FC 直徑Φ28mm鋼絲繩計算：

吊裝安全系數K取8，計K=8。

鋼絲繩破斷拉力F2=472kN。

因此直徑Φ28mm鋼絲繩滿足吊裝要求。

（8）角度調整。開啟卷揚機，把平衡梁吊起，檢查頂棚過熱器臨時約束擋塊是否清除完畢，確認無誤后，利用手拉葫蘆將頂棚調整到合適的角度。角度調整完成后，靜置20min。檢查結構穩定無異常，頂棚過熱器無下降。然后再反復進行幾次起升和降落的動作，檢驗卷揚機的制動性能。確定一切正常緩慢起升到33m。到達預定高度后進行平移，平移利用頂部吊掛的26個點位，分多次向爐后平移。平移到安裝位置進行固定，與正式的26個吊點進行連接。

2.3 主蒸汽焊接

（1）散裝鍋爐安裝焊接量非常大，焊接要求高，難度大的應該屬主蒸汽管道的焊接。主蒸汽管道是傳輸515℃、6.6MPa過熱蒸汽，通過主蒸汽管道把蒸汽從鍋爐送到汽機間為汽輪機提供動力。其中主蒸汽管道Φ530×40，材質12Cr1MoVG的合金鋼管約350m，Φ530×40以下管道近千米。主蒸汽管道進場后，首先對到貨的管道規格、材質進行確認。用卷尺、游標卡尺測量管道長度、直徑、壁厚，用直讀光譜儀分析管道材質。這里我們還要關注下管道的同心度，在采用機械開坡口時，管道的同心度對坡口機的對刀、進刀都會有影響。

（2）備料：根據測量的尺寸切斷，開坡口。根據《DLT 869-2012火力發電廠焊接技術規程》規定，壁厚小于等于20mm管道采用V形坡口，壁厚大于20mm的管道采用U形坡口。合金管道坡口嚴禁用火焰切割，因此選用液壓管道坡口機開坡口。開坡口要點是控制進刀量，達到坡口最后的鈍邊符合規范要求。

（3）焊后熱處理。我們選擇在720℃恒溫熱處理工藝。焊接熱處理升溫速度、降溫速度為6250/δ（單位℃/h，其中，δ為焊件厚度，單位mm）且不大于300℃/h；300℃以下不控制升溫速度和降溫速度。恒溫時間根據焊件厚度調整，如圖2。

圖2 恒溫時間與焊件厚度對比圖

2.4 鍋爐水壓

鍋爐水壓是檢驗焊接質量，是檢驗結構的穩定性重要手段。也是保證后續調試運行的安全。鍋爐水壓前應做氣密性檢驗，能提高缺陷檢出率，提高水壓效率。

（1）氣密性試驗。

①水壓試驗前，先做氣密性試驗。利用移動空壓機接臨時管路將壓縮空氣打入系統內進行氣密性試驗，試驗壓力不小于0.3MPa。系統管路內，氣壓達到0.49MPa 左右，開始全面檢查受熱面及承壓部件，進行查漏、處理，至檢查不到漏點、聽不到漏氣聲響、壓力不降，為氣密性試驗合格。氣密性試驗應選擇在夜晚進行，這樣便于聽到漏氣聲音。

②試驗合格后，關閉壓縮空氣管上的閥門，拆除臨時壓縮空氣管路；打開爐頂放空閥，進行泄壓。

（2）上水過程。鍋爐水壓需要100m3的水，使用現場臨時水箱進行盛水，用揚程70m、流量23.4m3/h清水泵從省煤器入口上水，依次進入鍋筒、水冷壁系統、對流管束、水冷蒸發屏、低溫過熱器、中溫過熱器、高溫過熱器及連接管道。在上水的過程中，應檢查頂部排空閥排氣情況，鍋筒、聯箱的孔門及各部的閥門、法蘭、堵頭等處是否有漏水現象。上水至水位正常處，停止上水，觀察汽包水位應不變化，若水位有明顯變化應查明原因，予與消除。上水前后檢查鍋爐鋼架、本體支吊架受力情況，并進行大板梁擾度和鋼架沉降觀測的測量。檢查水壓系統有無泄漏的異常情況，并做好記錄。上水前后，應分別檢查和記錄各部位膨脹指示器數值。

（3）水壓過程。

①經檢查各方面合格后，先打開升壓泵出口閥，再啟動升壓泵，升壓速度控制在0.1～0.3MPa/min范圍內。

②當壓力達到1.0MPa時，停泵、關閉升壓泵出口閥門，對整個系統進行初步檢查，若無泄漏和異常現象，則繼續升壓；若有明顯漏點，則處理好后再繼續升壓（降壓至零再處理）。當系統壓力達到工作壓力7.7MPa，停泵關閉升壓泵出口閥,對系統進行全面檢查對發現的缺陷及泄漏情況作好明顯標記和詳細的記錄，并及時向總指揮匯報；若無泄漏和異常現象，則繼續升壓（超壓階段升降壓速度應小于0.1MPa/min），當系統壓力達到試驗壓力9.6MPa，停升壓泵和關閉升壓泵出口閥門，記錄時間和壓力,系統在試驗壓力下保持20min，觀察壓力降情況，并作好記錄（在此期間禁止任何人員進行檢查）。

③在試驗壓力下保持20min后，按照水壓曲線將系統壓力降至工作壓力7.7MPa(降壓速度為0.3MPa/min)，對系統進行一次驗收性全面檢查（檢查期間人員必須一對一監護），若檢查過程中系統無破裂、變形現象，受壓元件金屬和焊縫沒有任何水珠和水霧的泄漏痕跡，承壓部件無殘余變形，則認為水壓試驗合格。若檢查期間發現問題，則做好明顯標記和詳細記錄，并及時上報總指揮以便作出處理方案。

④水壓試驗合格后，對系統進行泄壓至0.5MPa時，在保持0.3～0.5MPa氮氣壓力的條件下，微開放水門，向鍋爐設備內充入純度大于99.5%的氮氣，利用氮氣壓力排盡鍋爐水。維持氮氣壓力在0.02～0.05MPa，密閉。氮氣的作用是減少管道內部與氧氣的接觸，減少管道內壁腐蝕。

3 鍋爐節點的意義

鍋爐施工中每個節點都關乎質量，關乎安全。本文以基礎墊鐵、大體積吊裝、主蒸汽管道焊接、水壓試驗、介紹了它們在安裝中的作用。給鍋爐安裝以參考，也希望能給其他行業以借鑒。