干熄焦余熱鍋爐系統安裝工藝研究

王 寬

中國化學工程第九建設有限公司 遼寧盤錦 124000

1 余熱鍋爐的主要組成及特性

余熱鍋爐主要組成有汽包、膜式水冷壁、過熱器、蒸發器、省煤器、減溫器和消音器、鍋爐鋼架、強制循環泵、連續排污膨脹器、定期排污膨脹器等。

干熄焦鍋爐采用膜式水冷壁及整體懸吊式結構，此外，干熄焦鍋爐還采取了二次過熱器上部噴涂鎳合金、省煤器外表面鍍鎳- 磷、吊掛桿設保護管、膜式水冷壁加防磨板等防腐耐磨措施，有效解決了干熄焦鍋爐的防腐、磨損、膨脹、密封問題，提高了干熄焦鍋爐的熱效率，延長了干熄焦鍋爐的使用壽命。干熄焦爐系統圖如圖1 所示。

圖1 干熄焦爐系統圖

2 余熱鍋爐施工工藝

2.1 鍋爐安裝程序及安裝工藝流程

鍋爐安裝流程示意圖如圖2 所示。

圖2 鍋爐安裝程序及安裝工藝流程

干熄焦工程鍋爐安裝時按照以往的施工順序先安裝下部省煤器然后才進行吊頂管、過熱器、蒸發器的安裝。懸掛式鍋爐安裝好下都省煤器后大大影響了過熱器、蒸發器的安裝，增加了施工難度，影響了工程進度。因此在懸掛式鍋爐的受熱面管子、水冷壁、聯箱等內部構件安裝時受其結構形式的影響，現場安裝采用卷揚機進行分體從上往下安裝，即按水冷壁、吊頂管、過熱器、蒸發器、下部省煤器的順序進行。懸掛式鍋爐安裝時須特別注意各部位的密封，為后步的整體氣密性試驗打下基礎。

2.2 基礎檢查及驗收

在設備安裝之前，依據基礎中心線和永久基準點對土建專業移交的基礎竣工資料和實測的技術數據進行一次詳細的實測檢查，使之達到設計安裝要求。同時返測鍋爐安裝中心。

2.3 墊鐵的布置

墊鐵的安裝采用座漿墩法為主，一般采用一組矩型斜墊鐵和一塊平墊鐵組合，以便于設備安裝時的標高調整和找平。墊鐵的布置為每根鋼柱下設4 組墊。

2.4 鍋爐鋼架安裝

鍋爐鋼架安裝采用50t 汽車吊進行單體吊裝，其安裝質量將直接影響其他部件的安裝質量，故安裝調校必須仔細進行。同時在調校過程中還應注意的是橫梁與柱在點焊固定后，在同一平面內進行對稱施焊，以控制焊接變形。鍋爐框架校正要領如圖3 所示。

圖3 鍋爐框架校正要領

鍋爐鋼架安裝允許誤差如表1 所示。

表1 鍋爐鋼架安裝允許誤差 mm

2.5 受熱面管道、設備的安裝

受熱面管道、設備安裝流程如圖4 所示。過熱器、蒸發器及省煤器安裝允許偏差如表2 所示。

圖4 受熱面管道、設備安裝流程

表2 過熱器、蒸發器及省煤器安裝允許偏差 mm

2.6 汽包、聯箱安裝

汽包的安裝采用150t 桅桿式履帶吊進行，汽包、聯箱的安裝基準中心和基準標高，是鍋爐框架安裝結束后投入在框架上的基準中心和1m 標高點。汽包、聯箱的支座或吊環，在安裝前應檢查接觸部位。在90°接觸范圍內，圓弧應吻合，接觸應良好，個別間隙≤2mm。

汽包、聯箱的支座應符合下列要求：支座與橫梁接觸應平整嚴密；支座的預留膨脹間隙應足夠，方向應正確。

吊掛裝置應符合下列要求：吊掛裝置的吊耳、吊桿、吊板和銷軸等的連接應牢固，焊接工藝應符合設計要求；球形面墊鐵間應涂粉狀潤滑劑，以防粘合；吊桿緊固時應注意負荷分自己均勻，水壓前應進行吊桿受力復查。

2.7 鍋爐本體管道安裝、焊接

2.7.1 配管對口質量標準

配管對口質量標準如表3 所示。

表3 配管對口質量標準

受熱面管子應盡量采用機械切割，用坡口倒口機、角向磨光機和內圓磨光機進行坡口加工、清掃。管徑DN≤60mm 管子對口，應盡量采用管子對口鉗（專用工具）。D＞60mm 管子對口應采用能靈活拆裝的對口卡具嚴禁在管子上焊接“拉碼”強行對口。

2.7.2 焊接工藝

（1）管子焊接允許的最低環境溫度：低碳鋼（如20鋼、20g)≥- 20℃；低合金鋼（如l2CrMo、15CrMo)≥- 10℃；中、高合金鋼≥0℃。

（2）焊前預熱：一般中壓、次高壓鍋爐上的合金鋼管子都是低合金鋼管（如12CrMo、l5CrMo），這類管子的焊前預熱溫度：壁厚＞6mm，環境溫度≥0℃時，焊前預熱溫度為150～200℃。環境溫溫度＜0℃時，焊前預熱溫度200～220℃；壁厚≤6mm，環境溫度＜0℃時，焊前預熱溫度100～150℃；壁厚＞15mm 的碳素鋼管子、當環境溫度＜0℃時，焊前亦應預熱，預熱溫度100～150℃；焊前預熱寬度從焊縫中心算起，每側不得少于管壁寬度的3 倍。

（3）焊后熱處理：焊后熱處理是為了降低焊接接頭的殘余應力，避免焊縫內應力產生微細裂紋，改善焊縫金屬的組織與性能，應嚴格按照熱處理規范及有關規定進行。下列焊接接頭焊后應進行熱處理：壁厚＞30mm 的低碳鋼管子與管件；壁厚＞32mm 的低碳鋼容器；壁厚＞28mm 的普低合金鋼容器；耐熱鋼（如12CrMo、15CrMo）管子與管件。其他要求：壁厚≤10mm，管徑≤108mm 的15CrMo、12CrMo 和 壁 厚≤6mm, 管 徑≤63mm 的12CrlMoV 管子，當采用焊前預熱后進行低氯型焊條或氬弧焊，焊后適當緩冷，及焊接接頭可免做熱處理。

（4）焊后緩冷的方法：焊接完畢后立即采用火焰加熱，加熱溫度比焊前預熱溫度提高50℃，加熱寬度與焊前預熱相同，停止加熱后立即用石棉包裹3- 4 層，讓其自然冷卻（適當緩冷）。焊后熱處理的溫度與恒度時間根據材質和壁厚按規范要求執行。焊接接頭熱處現后，應做好記錄和標記，并打上熱處理工代號鋼印。

2.7.3 主要焊接工藝及技術保證措施

（1）鍋爐管子焊接的焊工必須是經勞動局及其指定單位焊接培訓、考試合格的鍋爐焊工，且合格證上的合格項目必須與所焊內容相符。

（2）焊接規范必須與焊接指導書及焊接工藝評定上所列《焊按規范》相同。

（3）配管對口質量不合格的焊縫不得施焊。

（4）雨天或風速大于2m/ s 而未采取防風、防雨措施時，不得施焊。

（5）壁厚小于4mm 的管子宜采用全氬弧焊焊接，壁厚大于4mm 的管子，應采用氬弧焊打底，電焊蓋面。為了確保焊接質量，鍋爐受熱面管道采用全氬弧焊焊接。

（6）多層焊焊縫的接頭（起弧點和收弧點）應錯開，錯開的最小距離不得小于10mm。應特別注意收弧和接頭質量（充分熔合、熔池飽滿）。

（7）薄壁管子（壁厚約3mm 的管子）不得采用一次焊接成形工藝，必須二次成形，兩層焊肉的接頭必須錯開8～10mm，以確保焊縫內、外成形和接頭質量。

（8）嚴禁在被焊件上引燃電弧，試驗電流或焊接臨時支撐物等。

（9）施焊過程中應始終保持各焊層的溫度（層間溫度）不低于“預熱溫度”，每道焊縫應盡量一次連續焊完。大直徑厚壁管子可采用二人對稱施焊，以確保層間溫度并減少變形。焊接聯絡管的鍋爐焊工，上崗前必須經過模擬障礙培訓、考試。

（10）焊接接頭的檢查方法、范圍及數量按設計和規范要求執行。

2.8 鍋爐總體水壓試驗

2.8.1 水壓試驗前須具備的條件

鍋爐所有汽水壓力系統及附件安裝完畢，并經監理、鍋檢所驗收合格；鍋爐試壓用水己進入除鹽水箱，壓縮空氣及試壓管道安裝吹掃、試壓完并經檢驗合格：鍋爐本體檢查準備工作已完成：全面檢查爐內各部件，確認受壓部件內無雜物，管子無堵塞；裝設校驗合格的壓力表不少于2 只，精度不少于1.6 級；裝設排水管道和放空閥，有充足的檢查用照明；圖紙規定的安裝膨脹指示器點，膨脹指示器是否全部裝好，是否調整到0 點；安全閥不參加水壓試驗，須采用措施隔離。

2.8.2 水壓試驗技術要求

水壓試驗的室溫應高于5℃。試驗用水應保持高于周圍露點溫度以防鍋爐表面結露，但也不宜溫度過高以防止氣化和過大的溫差壓力，一般為20～70℃，對合金鋼材料溫度不低于15℃； 整體水壓試驗壓力為汽包最高工作壓力的1.25 倍。試驗后應將水全部排除，應采取措施保證鍋爐本體及過熱器和其它部件內不留有積水。

2.8.3 水壓試驗操作步驟

水壓試驗流程如圖5 所示。

圖5 水壓試驗系統流程

（1）水壓試驗暫設：水壓試驗時汽包須保證其外殼溫度，沿汽包周圍，搭設防風圍墻。安全閥用堵板堵上。

（2）氣密試驗及吹掃：氣密試驗進氣方式，擬使用標高28.6m 處壓縮空吹掃管道。接軟管至汽包氮氣進口管上，加壓到0.3MPa，檢查氣密性，氣密試驗過程中同時進行吹掃，即氣密試驗放氣處理泄漏時就進行吹掃工作。

（3）沖洗：先將除鹽水罐注水，再用除氧泵房內的除氧給水泵向系統供水，系統上各個排污口均須逐個沖洗，確保系統的清潔。

（4）排氣：當鍋爐水位計指示滿水，同時鍋爐最高點的空氣閥向外冒水并無冒汽泡時，再等3～5min 關閉排氣閥，暫停進水，然后對鍋爐進行一次全面檢查，看有無泄漏和反常現象，并將各部分膨脹指示器數值記錄下來。

（5）升壓：升壓速度為每分鐘0.2～0.3MPa；升壓至試驗壓力的10%時，暫停升壓，進行一次初步檢查，如未發現泄漏和缺陷方可繼續升壓。升壓至工作壓力的過程，應特別注意壓力的上升速度，必須均勻緩慢。升到工作壓力時，立即停止升壓，進行全面檢查，觀查5min 內壓力下降情況，并作好記錄。工作壓力5min 內水壓未降及沒有滲漏現象發生，才可繼續緩慢均勻地升壓進行超壓試驗，否則應放水、降壓，消除缺陷后，再重新進行水壓試驗。

（6）超壓試驗：將所有水位計與鍋筒相連的閥門關閉，水位計不進行超壓試驗；

（7）受壓件設定監察點，以便觀察水壓前后有無殘余變形；

（8）從工作壓力升到試驗壓力，上升速度每分鐘不超過0.1MPa，上升到試驗壓力8.6MPa 后保壓20min，觀察壓力下降情況，并對壓力下降的速度與數值作具體分析；

（9）20min 后緩慢降至工作壓力進行全面檢查，并做好標記及記錄，檢查期間保持工作壓力不下降；

（10）檢查完畢，慢慢降壓每分鐘只許下降0.3～0.5MPa；

（11）壓力降至0.3～0.5MPa 時利用剩余壓力打開疏水閥，排污閥進行沖洗；

（12）用壓縮空氣將鍋爐本體內積水全部吹出；

（13）全閥復原。

2.9 鍋爐化學清洗

鍋爐用板材和管材在軋制、加工過程中形成了高溫氧化鱗皮及油污，鍋爐本體在制造、組裝、運輸、存放過程中又形成焊渣、氧化垢和灰塵等污染物。如果新建鍋爐不經清洗和鈍化預膜而直接投入使用，將導致鍋爐管內腐蝕、降低鍋爐壽命、惡化蒸汽品質，嚴重的甚至堵塞爐管、引起爆管，業主為了保證鍋爐一次試車成功，提高鍋爐水汽品質和使用壽命，考慮對該CDQ 鍋爐進行化學清洗和飩化預膜，以徹底清除鍋爐內部的污染物和積垢，形成良好的保護膜。

CDQ 鍋爐的水汽循環流程為強制循環＋自然循環型，其流程如圖6 所示。

鍋爐清洗范圍：鍋爐主供水控制后閥至鍋爐汽包部分，所有走水或水汽混合介質的鍋爐部件，包括部分鍋爐供水管道、省煤器、水冷壁及聯箱、光管蒸發器和翅片管蒸發器、汽包及其他工藝管道。鍋爐給水泵、強制循環泵、一、二次過熱器等部件不在清洗之列。

鍋爐清洗標準按設計及規范要求執行。

3 結語

干熄焦余熱鍋爐安裝工藝是針對干熄焦系統余熱鍋爐安裝施工的專項施工工藝，運用本施工工藝指導施工，施工組織合理，施工工序和施工方案優化，提高了工作效率，經濟效益顯著。施工實踐證明干熄焦余熱鍋爐施工工藝，無論從施工質量還是施工進度方面都能滿足干熄焦施工保質保量的完成，而且安全生產事故為0，得到了業主以及監理的認可。