超临界锅炉螺旋水冷壁安装
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摘要：国产超临界电站锅炉已经成为当前火电建设大容量机组选用的主流设备，螺旋水冷壁安装在这种类型锅炉安装过程中属于技术工艺要求高，吊装、安装施工难度大。文章主要介绍了西北电力建设第三工程公司在国电蒲城发电厂三期2×660MW机组超临界锅炉螺旋水冷壁安装方法。
关键词：超临界锅炉螺旋水冷壁组合吊装
1 概述
陕西华电蒲城电厂三期工程2×660MW安装工程，锅炉为东方锅炉厂生产的超临界参数变压直流炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道、采用挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，型号为DG2100/25.4-Ⅱ2型。炉膛宽为22162.4mm，深度为15456.8mm，高度为65000mm，整个炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，炉膛由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁两个不同的结构组成，两者间由过渡水冷壁和中间混合集箱转换连接，炉膛角部为R150mm 圆弧过渡结构。炉膛冷灰斗的倾斜角度为55°，除渣口的喉口宽度为1243.2mm。
上部垂直上升水冷壁的安装与以往的施工工艺及方法相同，在此不再叙述。下部螺旋盘绕上升水冷壁施工方案为：在组合场上，将螺旋盘绕上升水冷管屏按炉墙四个面从上到下进行预组合和部分焊口的焊接、炉墙附件安装等工作。组合好的管排再吊装到位，从上到下依次进行拼缝焊接，同时展开炉四角的管排对口焊接工作，逐步使炉膛成型。再次同步安装刚性梁。由上而下依次完成螺旋盘绕上升水冷壁的施工。
2 施工方案
2.1 螺旋水冷壁组合
为了尽可能减少高空对口、密封焊接、高空焊口检验、返修、密封焊接等风险作业，根据吊装开口及机械的吊装能力将前（后）螺旋水冷壁组合成7个组件，组件外形尺寸为22162.4mm×6000mm。首先在组合场制作一副50000×23000×1200mm支架作为螺旋段水冷壁的组合支架。按照吊装顺序将螺旋水冷壁从上至下依次摆放到支架上。根据图纸尺寸对每一片管屏进行尺寸复查，管屏拼接组合时依据每片管屏给出的基准线（样冲线）作为基准进行组合。为保证组合件的平整度，管屏未组合前对其各自进行找平，再对相邻的管屏进行找平，对整个组件密封未焊接前进行找平加固，然后进行密封的焊接工作。
2.2 螺旋水冷壁吊装
2.2.1 吊装机械及吊装通道
锅炉螺旋段吊装主力吊车为FZQ1650塔吊和两台布置于炉顶的10吨卷扬机。其中：FZQ1650吊机吊装时采用55.705m主臂，11.82m副臂工况布置在炉左正对K3外7m处。辅助机械：MQ642龙门吊主要用于螺旋水冷壁组合；运输配合机械，运输车辆为30吨低驾平板车。锅炉钢架炉左侧K1至K2之间零米至7.6m的楼梯缓装，炉左侧G3列K1至K2之间零米至13.7m的垂直支撑缓装。作为螺旋水冷壁进入炉膛的通道。
2.2.2 中部螺旋段水冷壁吊装
左右侧螺旋段水冷壁及前侧螺旋段水冷壁吊装采用FZQ1650吊车进行吊装，后部螺旋段水冷壁采用炉顶布置的两台10吨卷扬机进行吊装。
根据现场及大型机械的布置情况，我们将前（后）侧螺旋水冷壁在地面组合为：22162.4mm×6000mm×20000Kg，由上至下共组合成7件。这样一来把螺旋水冷壁的安装焊口全部预留在炉膛四角，既方便了吊装，又方便了焊口的焊接。
在每个水冷壁组件上每隔2650mm焊接有刚性梁的垂直搭接板耳板，为了脚手架的搭设及吊装耳板的焊接的方便，在每道垂直搭接板耳板上加固一根［16槽钢（用螺栓连接在耳板上），在每根槽钢上焊接一根角钢，上面搭设3m的脚手板。在槽钢的上端150mm处切割φ50mm的孔，并用10mm厚的钢板进行加固，作为水冷壁组件的吊装吊耳及接钩吊耳。
螺旋水冷壁组件吊装时：现将组件用30吨低驾平板车从炉左K1-K2之间的通道运至炉膛零米，用FZQ1650吊车将其卸车，待脚手板铺设完后，利用FZQ1650吊车将其吊离开地面，利用吊钩上悬挂的两台10吨倒链来调整其倾斜角度。调整完后，起吊至就位高度时用悬挂于上端水冷壁的倒链将其接钩（炉后侧采用两台卷扬机接钩）。螺旋水冷壁吊装的遵循的原则为：上一组件密封焊接完，才可进行下一组件的吊装。外部密封焊缝可在脚手架上焊接，炉膛里面焊缝可采用在炉膛顶部布置一台3吨卷扬机起吊吊笼进行焊接。
中部螺旋段吊装完毕后，立刻进行角部焊口的焊接工作及刚性梁的安装工作，以保证整体的刚性。
2.2.3 冷灰斗水冷壁的吊装
冷灰斗水冷壁吊装时，先将左右侧冷灰斗水冷壁吊装就位，再将前（后）侧水冷壁整体组合进行吊装就位。在前（后）侧吊装到位后，先进行与左、右侧冷灰斗水冷壁对口定位，位置确定完后再进行加固。以上吊装方案大大地缩短了吊装和高空施工作业的时间。
2.3 螺旋水冷壁安装
超临界直流炉为保证水冷壁管内工质的质量流速、保证受热面充分冷却，采用小管径、大壁厚的管子，管子节距小、异型件多。
施工中存在以下问题：
①螺旋水冷壁管子较细、刚性差，在施焊过程中容易产生波浪形变形；
②螺旋水冷壁异形件多、制作误差大；
③螺旋水冷壁管子间距小，常规的安装方法不适用；
④螺旋水冷壁角部管口因制作原因不齐。
根据安装需要，很多地方不可避免要在鳍片上进行焊接与切割工作，严格控制承压部件损伤就成了一个必须解决的重要问题。为此，通过优化吊装方案和合理安排工序，尽可能减少在承压部件上进行焊接与切割工作，为此我们采取了以下措施：
①对承压部件在运输、安装、焊接中造成的损伤分别由安装、焊接质检员逐一登记并跟踪落实处理情况，做到发现的问题100％在控。
②要求技术、质量管理人员经常深入现场发现和解决问题，对可能出现承压部件损伤的情况进行预控。
③经常利用班前列队讲话和周一安全学习时间，由技术员、质检员对全部施工人员进行学习和教育，保证所有参与受热面施工人员了解承压部件损伤造成的危害和隐患，工作中能够严格按照要求程序处理此类问题。
④施工中发现的或因施工造成的承压部件损伤，任何人严禁私自处理或不作为。要在第一时间通知班长或班组技术员，经技术、质检员确认后按制定的方案进行处理并经验收。
⑤要求班组长在安排工作时，尽可能安排有经验、熟练的火焊工在受热面上进行鳍片切割、拆除临时加固等工作。
⑥所有焊工必须持证上岗，电焊线拉到位后开电焊机，避免在拉线中电弧损伤管子；所有在受热面上焊接的临时生根点、加固及其他铁件必须由持证焊工施焊。
⑦起重运输、翻身等作业特别注意对受热面管子保护，防止碰伤、磨损、严重变形等情况发生。
⑧炉膛角部、异型件管排管子对口质量控制：对管排上升角度、弯曲角度进行对口前检查，必要时进行热校正或换管；复查管排外型尺寸，对口时根据情况切割鳍片，保证折扣不大于1／100；错口不大于10％管壁厚度且不大于1mm；对口、焊接前仔细对管子进行检查，发现裂纹、夹层等缺陷及时汇报按要求处理。
焊接施工时采取以下施工工艺流程及技术措施：
①按照图纸要求所有密封采用双面满焊，杜绝漏焊、严重咬边、气孔、夹渣等缺陷，做好焊前、焊后的清理工作；因密封焊接工作量大，管排找正完后及时安排密封焊接。
②防止焊接变形的措施。螺旋水冷壁区域的安装密封铁件20000多块，密封焊长度达23000多米。为防止角部管间节距收缩变形采用：
a增加点焊长度和点焊密度；b采取分散跳焊，即焊接一根管子的鳍片，然后隔开三根再焊的办法，防止局部焊接度过高而收缩变形；c同一鳍片的焊接也规定焊接顺序，交叉施焊；d选用φ3.2的焊条，控制焊接电流在80a~120a之间。
3 实施效果
经过认真编制技术方案，科学合理组织施工，精心编排施工工序，既保证水冷壁安装质量，同时又大大缩短了施工工期，提高工作效率。