余热锅炉受热面模块吊装方案优化
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摘 要：首先介绍了东方日立锅炉厂常规的余热锅炉模块吊装方案，然后根据现场实际情况，详述了优化模块吊装的具体措施，并进行了效核计算分析，最后对锅炉制造厂提出了设计优化建议。
关键词：余热锅炉；模块吊装；方案优化
引言
中海油珠海天然气发电有限公司热电联产项目2×390MW燃气轮机安装工程余热锅炉为东方日立锅炉厂提供的三压（三蒸汽，三汽包）、再热、无补燃、卧式、自然循环余热锅炉，露天卧式布置，高、中、低压汽包全部布置在余热锅炉的顶部。
锅炉受热面模块为悬吊式布置，模块通过吊杆连接悬挂在炉顶吊挂梁上。每台余热锅炉从炉前到炉后包括高压二级过热器、二级再热器、高压一级过热器、一级再热器、高压蒸发器、高压三级省煤器、中压过热器、中压蒸发器、中压二级省煤器、低压过热器、高压二级省煤器、中压一级省煤器、高压一级省煤器、低压蒸发器、凝结水加热器共99片，模块的重量在5.8t至23t之间不等，模块的外形规格小于炉膛内部净空，模块之间两侧通过连接护板连接。
受热面模块吊装从烟囱后侧进入。主要采用250t履带吊利用锅炉厂提供的模块翻身架将管屏连同翻转架从一端吊起，当翻转架与水平夹角约80～85度时，利用50t汽车吊机将管屏从翻转架中脱离。此时特别要防止管屏出现变形；抬尾翻直后，然后直接由250t履带吊从炉后侧面放进，然后通过布置在锅炉顶梁下面的电动葫芦接钩。用电动葫芦把模块拖运到位。然后调节、上紧吊杆螺栓。重复以上步骤的工作，直至99个受热面管箱模块吊装完成，最后再进行片与片之间的找正和连接成一个模块整体。吊装就位后应及时调整模块的水平度、垂直度和标高；模块纵横中心、水平度与钢结构墙板距离尺寸应满足技术所规定的要求；模块纵向中心线和横向中心线与本体钢架中心线应一致，与立柱中心线的水平方向距离偏差应满足要求。常规锅炉受热面模块吊装示意图详见图1。
2吊装方案优化
根据现场时间进度安排，原有的吊装方案不能满足工期要求，在保证安全、质量的情况下，对上述方案进行优化。下文对优化措施和优化计算进行探讨。
2.1优化措施
（1）首先用锅炉厂提供的模块专用吊装架将管屏从包装架中吊出后放在水平放置的翻转架中，并调整好位置。（2）250吨吊机吊住管屏上端集相吊耳，操作2台5吨卷扬机将管屏连同翻转架一起起吊，当翻转架与水平夹角约80～85度时，250吨吊机将管屏提升，从翻转架中脱离，此时特别要防止管屏出现变形。（3）操作2台5吨卷扬机，把翻转架放置水平，准备好下一件的吊装工作。（4）250吨吊机把模块送到炉后开口预置的轨道梁处，然后利用预先布置的2个20吨手拉单轨小车接勾，利用3吨卷扬机作为牵引力，把模块沿着轨道拖运到就位位置。（5）通过2个20吨的手链葫芦调整，把模块与吊杆的吊耳连接，穿好销子并上紧螺母，模块吊装就位完成。（6）把20吨手推单轨小车重新滑出炉后轨道端部附近，准备接钩下一件模块。（7）重复以上此过程，直到把所有模块吊装完毕。（8）模块就位和找正应同时进行，即每吊装完一件模块找正一件，找正后把吊杆螺母上紧。
优化的锅炉受热面模块吊装示意图详见图2。
2.2 优化计算
为保证优化方案的科学合理，需对250t履带吊吊机负荷率、钢丝绳安全系数、卷扬机受力和临时吊耳受力等进行优化计算。
2.2.1 250t履带吊吊机负荷率计算
（1）受热面模块组件最重件为2号模块2，单件净重量为
22.929t，外型尺寸为21800*3992.5*290mm。250t履带吊采用70m主臂，最大工作半径为22m，此时吊机的额定负荷为41.2t，吊点挂在模块顶部集箱上。250t履带吊主要受到模块吊装重量和考虑吊钩重量（吊钩重约3t）。
（2）250t履带吊单机吊装时的负荷率为：
？浊1=（22.929+3）×1.1/41.2×100%=69.2%
2.2.2 钢丝绳安全系数核算
主吊机选用钢丝绳6×37+1-32-1670（钢芯），钢丝绳选用长度为15m。钢丝破断拉力总和为545KN，即55612kg。吊装时钢丝绳4头起吊，则钢丝绳的安全系数为：N1=4×55612×cos12°/22929=9.5倍（符合要求）。
2.2.3 卷扬机受力计算
图3为模块翻身架吊装时受力示意图。
T1为起吊模块和翻身架所需要的力，即
T1=（模块重量+翻身架重量）=（22929+11078）/2≈17t。
T2为起吊模块和翻身架时卷扬机的拉力，由受力示意图可得：
T2=T1/sin47°=17/0.73≈23.3t。
则有，每个吊点受到的拉力为23.3t/2=11.65t。
每台5t卷扬机配置使用一套（4轮）15吨滑轮组，8头起吊，每个轮子阻力系数为1.05。则5t卷扬机的最大负荷率为：
T5=[（11.65×1.054）t/8]/5t×100%=35.4%。
2.2.4 临时吊耳受力计算：
翻身架吊耳、卷扬机滑轮组等吊挂吊耳均用δ30mm的钢板制作，[t]=800kg/cm2尺寸。根据钢板剪应力计算公式：
t=F/SA
式中SA=H*S，钢板厚度S为3.0cm，受力截面高度H为7cm。
从上面卷扬机受力示意图及有关计算可知，顶部侧板吊耳受到最大的力，为11.65t。则有：
（1）F=1.1×11.65t=12.815t=12815kg
（2）SA=H×S=7cm×3.0cm=21.0cm2
（3）t=F/SA=12815kg/21.0cm2=610.24cm2
满足受力要求。
3 结论与建议
采用以上优化方案平均每天可以吊装4-5块模块，正常情况下，整个模块吊装工期仅需要25天左右，大大提高了工作效率；降低了吊装难度，提高了吊装的安全系数，避免了250t吊机与50t吊机之间配合不顺的安全隐患；同时降低了吊装成本，至少减少了一个50吨吊机的台班费用。
余热锅炉受热面模块吊装是电厂基建工程中安全、质量控制的重点和难点。除了在施工过程中优化吊装方案，锅炉制造厂对设计方案进行优化也尤为重要。如制造厂在模块上端集箱多设计一套吊耳，保证模块吊装时多些必要的牵引，避免管屏在自身重量的作用下可能导致管屏下端集箱受压引起鳍片管弯曲变形甚至产生更为严重的破坏。另外对翻转架左右两侧的吊耳重新设计，方便卷扬机能垂直牵引，避免钢丝绳受力不均而造成事故。
参考文献
[1]250t履带吊机性能表[Z].
[2]50t汽车吊机性能表[Z].
作者简介：潘攀（1973-），男，贵州六盘水人，大学本科，热能工程师。
曾明（1973-），男，江西临川人，大学本科，高级经济师
陈锦池（1983-），男，广东省云浮人，大学专科，热能助理工程师。