深圳妈湾电力有限公司#1锅炉由哈尔滨锅炉厂设计制造, 于1993年投产。为响应国家节能减排的环保号召, 现对锅炉进行燃烧器改造, 以降低氮氧化物的生成。改造后的锅炉为四角切向布置摆动式直流燃烧器, 与设计煤种晋北烟煤相适应, 燃烧系统采用美国A B B-C E公司的第一代LNCFS-I型低NOx燃烧技术, 增加燃尽风系统, 采用较SOFA布置。
1 方案设计
#1锅炉现场环境复杂, 空间障碍多, 改造难度较大, 作为广东省内第一台整体更换的机组, 没有可借鉴的经验。以往在电厂安装过程中燃烧器安装一般是通过大型机械 (塔吊或履带吊) 在锅炉安装到一定程度时吊装就位, 但对于已经运行的锅炉, 大型起重机械无法使用, 使用成本高且受空间限制。对此在认真勘查施工现场的基础上, 确定了在锅炉钢架35m层布置辅助吊梁, 设置卷扬机和32t滑轮组组成吊装系统, 沿炉膛四周的通道, 拆卸旧燃烧器和吊装新燃烧器的方案。
2 施工工序
2.1 施工准备→辅助吊梁制作、布置→吊装系统穿绕→#1
角旧燃烧器整体拆除→#1角新燃烧器整体吊装→#4角旧燃烧器整体拆除→#4角新燃烧器整体吊装→捞渣机移位→#2角旧燃烧器整体拆除→#2角新燃烧器整体吊装→#3角旧燃烧器整体拆除→#3角新燃烧器整体吊装→恢复、验收→吊装系统拆除, 清理施工现场
2.2 辅助吊梁制作
使用H型钢405×415×28×20制作, 下料前根据梁放置位置的跨距确定梁的长度为7m。现场检查梁的表面状况, 通过喷砂或打磨的方式清除表面锈蚀部分后, 观察钢结构有无明显的损伤或过度的腐蚀, 确认没有问题后, 涂刷防锈底漆;制作放置梁的底座, 测量存放位置梁表面至格栅板表面的高度为170mm, 则以H型钢为立面, 高度为1 4 0 m m, 切割δ=1 6 m m的钢板5 0 0×500mm作表面和底面;辅助吊梁布置切割辅助吊梁安装处的平台和栏杆, 按照图1进行布置。在存放梁上吊点位置挂一重锤, 放到27m旧燃烧器吊耳处, 测量重锤点距吊耳位置的距离, 确保梁中心线的垂线距吊耳中心有500mm~600mm左右的间距, 使燃烧器上下的过程中有足够的空间不与炉膛角发生摩擦碰撞。定位完毕, 焊接钢梁。
2.3 吊装系统穿绕
(1) 首先布置炉左5t卷扬机, 作为27m卷扬机和35m辅助吊梁安装的起吊工具, 选择炉左55m层钢架为上部生根点, 使用3个5t滑车, 组成一套起吊工具, 卷扬机牵引绳为6×37-φ17.5mm, 最大起升重量不超过4t。其次布置炉底2台3t卷扬机到位, 主要负责牵引, 导向, 将旧燃烧器拖出炉底, 新燃烧器拖进炉底, 辅助起升等工作, 见图2:最后使用炉左布置好的5t卷扬机吊装2台5t卷扬机和1台3t卷扬机至27m水泥平台, 布置见图3。
(2) 使用图3中 (3) -5t卷扬机, 通过导向滑车, 上部生根在35m存放梁处, 主吊滑轮组使用1个10t滑车和2个32t滑轮组配合使用, 10t滑车上部同32t滑轮组布置在35m存放粱上, 卷扬机钢丝绳先从上部10t滑车穿入, 采用顺穿方式, 将钢丝绳穿绕到32t滑轮组中, 最后用5t卡环将钢丝绳锁到滑轮组的吊环上, 下部滑轮组使用φ3 2 m m×6m钢丝绳四头使用作为主起吊钢丝绳, 栓挂在燃烧器主吊耳处, 使用2个5t手拉葫芦作为调平用, 至此组成燃烧器的吊装系统。
2.4#1角旧燃烧器整体拆除
将#1角侧的吊装通道清理完毕后, 实施旧燃烧器的整体拆除旧燃烧器重约21t (包含保温、灰尘等因素) , 长10.5m。拆除前, 检查旧燃烧器顶部察吊耳结构, 在适当位置焊接辅助吊耳, 焊接前应对各部位进行打磨, 确认无误后再进行焊接;使用布置好的吊装系统栓挂在燃烧器主吊耳处, 使用2个5t手拉葫芦作为调平用;布置两个20t手拉葫芦在辅助吊耳处, 辅助燃烧器脱离炉膛位置 (指挥20t手拉葫芦受力, 吊装系统先不受力) , 同时燃烧器上部两侧各使用一个5t手拉葫芦拉紧, 尽可能使旧燃烧器缓慢脱离炉膛;栓挂完毕, 确认燃烧器受力后, 安排工作人员对各处连接部分进行割除。指挥工作人员对燃烧器上部两侧的5t手拉葫芦慢慢松开, 使燃烧器慢慢处于垂直位置。此时安排专人从下往上重新检查一遍, 确认完全脱离无误后, 指挥吊装系统起升, 解掉20手拉葫芦。调试卷扬机刹车, 指挥卷扬机点动下降, 检查卷扬机刹车情况, 确认刹车灵敏准确;安排专人在各层监护旧燃烧器下降过程。当燃烧器下降至下水包位置时, 在燃烧器底部栓挂卷扬机钢丝绳, 在相对的方向进行拽拉, 使燃烧器顺利通过下水包, 下降至地面;使用地面准备好的3t卷扬机, 栓挂在旧燃烧器底部, 侧方向拉燃烧器, 边下降边往外拉, 使燃烧器顺利横放至地面后托运至炉外, 运至电厂指定位置存放。
2.5#1角新燃烧器整体吊装
(1) 优先将新增燃尽风系统吊装到安装高度, 使用钢丝绳栓挂到一侧存放, 待燃烧器就位后再进行燃尽风的安装。新燃烧器需要翻身才能进入炉底, 其外壳内是保温结构, 没有钢结构支撑, 易变形, 需要在新燃烧器底部制作底座;同时检查燃烧器顶部吊耳结构, 并在合适位置焊接辅助吊耳, 用作存放时栓挂。使用一台80t和一台50t汽车吊, 双机抬吊, 对新燃烧器进行翻身, 二次倒运至锅炉零米。燃烧器顶部方向应对准吊装通道。
(2) 使用布置好的吊装系统, 在燃烧器前端吊耳处使用35t卡环连接, 指挥卷扬机稍稍起升, 燃烧器后端落在小坦克上, 使用炉底布置的3t卷扬机不断调整运行方向, 主要使燃烧器 (#2、#4角向前, 向左) (#1、#3角向前, 向右) 方向调整, 以便避过下水包, 顺利立起, 另一台3t卷扬机同样栓挂在燃烧器底部, 拉住燃烧器, 以防立起时速度过大, 产生冲击。
(3) 立起后, 下部垫好枕木, 起升200mm。调试主卷扬机刹车是否灵敏可靠;确认没有问题后, 指挥主卷扬机起升, 起升通道每层安排专人进行监护, 到位后使用φ36mm钢丝绳四头使用作为存放绳接钩, 然后使用20t手拉葫芦吊挂, 指挥卷扬机下降, 使存放绳手拉葫芦和保险绳缓慢受力, 继续下降, 直到卷扬机不再受力, 解钩, 完成一个吊装过程。
2.6#4角燃烧器吊装
因#4角和#1角同在炉前, 故吊装完毕#1角后, 调整27m层卷扬机牵引绳走向, 移动到#4角35m存放梁上, 按照顺序依次整体拆除旧燃烧器、吊装燃尽风存放、吊装燃烧器就位。
2.7 将捞渣机移位后, 进行#2、#3角燃尽
风、燃烧器的吊装, 完毕后, 拆除吊装系统, 对现场进行清理
2.8 校核计算
(1) 辅助吊梁校核。
辅助吊梁使用H型钢制作, 两边焊接固定, 形成一个简支梁模型, 见图4。作剪力图和弯矩图, 见图4。
已知燃烧器重量为23.661t, 考虑钢丝绳、滑轮组的重量为2.3t, 总重为26t, H型梁的最大受力为P=260kN。
支座反力:R A=R B=P/2=1 3 0 k N
最大弯矩:M m a x=P×L/4=4 5 5 k N·M
根据H型钢尺寸, 计算其抗弯截面模量:B=4 0 5 m m;H=4 1 5 m m;b=3 8 8 m m;h=360mm;L=7000mm。
根据矩形截面抗弯截面模量公式, 计算H型钢的抗弯截面模量:
将H型梁看成是一个大矩形减去两个小矩形而成, 于是有:
对最大弯矩截面上、下边缘处校核
由图4-M图可见危险截面在跨度中央, 在该截面上、下边缘处的有最大正应力
⑵吊装系统校核。
主卷扬机使用钢丝绳 (6×3 7+1-Φ20mm) , 公称抗拉强度1670MPa, 钢丝绳最小破断拉力为197kN, 滑轮组使用四柄32t滑轮组, 穿绕方式为顺穿, 走绳9倍率, 钢丝绳长度计算公式为:L=n (h+3d) +I+10[2]。
其中:L为钢丝绳长度, m;n为工作绳数, 根;n=9;h为提升高度, m;h=34;
d为滑轮直径, m;d=0.24;I为定滑车到卷扬机的距离, m;I=25;10为安全裕量, m。
推知, 钢丝绳长度L=9× (34+3×0.24) +25+10=347m。
查滑轮组效率图[3]知η=0.85;推知单根钢丝绳受力为26/ (9×0.85) =34kN。
于是有钢丝绳安全系数K=197/34=5.8倍>牵引要求的3.0~4.0满足要求。
3 结语
在电厂改造过程中, 对于一些大型设备的吊装, 由于场地限制, 起重机械不能充分发挥其性能, 这就需要更广泛地使用卷扬机配合滑轮组组成吊装系统来为改造服务, 这种吊装系统应变能力强, 成本低, 安装周期短, 且容易控制, 非常适合应用在电厂的改造中。妈湾电厂燃烧器的吊装工作前后只用了一个月的时间, 最大程度上节省了吊车台班的费用, 且安全顺利地完成了吊装工作, 作为广东省内第一台进行此项改造的机组, 赢得了良好的社会效益和经济效益。
摘要：对长度11m, 重23t的燃烧器进行整体更换, 由于空间和成本限制, 不能使用大型机械进行吊装, 设计在炉膛四角设置辅助吊梁, 由2个32t滑轮组和5t卷扬机组成吊装系统, 对燃烧器进行整体拆除和吊装。本文介绍了施工工艺流程和吊装系统的设计安装等内容。该施工方法具有安全可靠, 工期短, 易进行工程质量控制等优点, 实践过程取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词：燃烧器,辅助吊梁,吊装系统,整体吊装
参考文献
[1] 梁治明, 丘侃.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 1993.
[2] 樊兆馥.重型设备吊装手册[M].北京:冶金工业出版社, 2006.
[3] 陆寅白, 杨洪军, 等.电力建设施工起重方案及实例精选[M].北京:中国水利水电出版社, 2005.