螺旋水冷壁施工工法.doc

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1、螺旋水冷壁安装施工工法河南第二火电建设公司陈 奇 刘保忠 范利军1 前言螺旋水冷壁组合安装施工在火力发电厂锅炉本体安装工作中占有很重要的部分。由于国家发展及技术力量的提高，对火力发电厂的要求也在提高，大容量、高参数、高效率机组迅速占有了市场大部分。在高参数机组中，螺旋管由于存在诸多优良特性，比如：蒸发面采用螺旋管，管子数目可以按设计要求而选取，不受炉膛大小的影响，可选取较粗管径增加水冷壁刚性；螺旋管热偏差小，工质流速高，水动力特性比较稳定，不易出现膜态沸腾，又可以防止出现较高的金属壁温；螺旋管对燃料的适应范围比较大，可以燃用挥发分低，灰分高的煤；能变压运行，快速启动，能适应电网负荷的频繁变化，

2、调频性能好等等以上优点。但是螺旋水冷壁管屏结构复杂，故安装比较困难，工期较长，因此需要有可靠、成熟的施工工法来指导施工，保证施工质量和施工进度。2 工法特点2.1 螺旋水冷壁从上至下分为过渡段、螺旋段、冷灰斗三个部分。由于螺旋水冷壁管屏成螺旋状，螺旋水冷壁管屏较长且管子较细、刚性差，根据现场吊车情况以及组合的场地情况在地面进行大面积组合，带上刚性梁，可以增加管屏的刚性，吊装时不易变形。2.2 在地面大面积组合，可以有效控制组合件几何尺寸，确保炉膛的安装尺寸偏差在规范要求之内。2.3 地面大面积组合，可以对管屏进行有效的内部检查和清洁，确保锅炉后序工作的工作量减轻。2.4 地面大面积组合，可以有

3、效利用钢架吊装这段时间段，使得具备吊装条件后，可以立即展开工作，节省了安装时间。2.5 地面大面积组合，可以减少空中安装的工作量，减少临时的爬梯等设备，使得安装工作更加安全。3 适用范围适用于组成管屏的管子为螺旋管的管屏安装。4 工艺原理螺旋水冷壁安装施工中，合理利用场地和吊车，最大限度的组合，使得管屏有合理的吊装刚性，不易变形。利用成熟的现场管理经验，划分合理的组合件大小，并对组合过程进行监督和管理，使整个组合过程合理有序快捷的进行，达到锅炉安装工艺的要求。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备组合架搭设管屏摆放和通球材质检查地面找正及复查管屏编号和摆放是否正确地面对口焊接地

4、面整体复查吊装就位单侧螺旋水冷壁复查四侧螺旋水冷壁整体复查5.2 操作要点 5.2.1 施工准备施工准备是保证水冷壁安装施工顺利的前提，主要包括技术准备、组织准备、资源准备、安全准备等。1) 技术准备（1） 现场主力吊车技术情况现场主力吊车的在作业半径内的负荷情况决定着螺旋水冷壁地面组合的大小。在吊车负荷允许范围内尽可能的组合不可过大，不然将超负荷，也不可过小，不然会浪费时间这样可以节省在空中的安装工作量，节省时间。（2） 设备图纸情况严格按照图号和发货件号进行清点，螺旋管水冷壁因件数多，外形复杂，清点时应仔细、严谨，不能出现遗漏，清点完进行编号，编号应清晰、明显，对于小件设备应入库保管，清点

5、时供应科和甲方应到场。设备到货情况要有专人进行确认，以方便管屏组合的顺利进行。图纸是施工的依据，要对图纸熟知，以达到对组合件的熟悉，以免在组合时出错。（3） 场地情况现场场地情况也是决定组合大小的因素，现场组合件的摆放要有次序，以利于下一步吊装的顺利有序进行。（4） 设备的通球及材质复检球径的选择 ：图纸中标注的管子壁厚为设计最小壁厚，在任何时候不能低于此壁厚，而实际壁厚为最小壁厚的1-1.22倍。因此管子的名义内径计算方法如下：d= DW (2.44/1.1)xSMWT (mm)d管子名义内径DW管子名义外径SMWT管子设计最小壁厚材质复检应严格按照图纸要求进行，如有问题应及时联系厂家解决。

6、（5） 根据以上的技术准备，写出合理的施工方案，以作为吊装的技术依据。2) 组织准备划分明确的岗位职责，确保人员各尽其责。为保证安装顺利进行，可以进行专项分工，比如设备清点和查找，现场技术问题解决和组合安装的验收等。3) 资源准备（1） 施工队伍准备。结合施工所需，对不同岗位要求，开展岗位培训，使每一个上岗员工都训练有素。（2） 施工安装的设备准备。根据施工要求进行设备清点配置，保证施工设备完好，满足要求。（3） 施工场地准备。根据施工组合要求，组合场应当尽量满足管屏摆放要求，组合架设计符合要求。（4） 施工道路和器材准备。施工前，对组合区道路进行规划和维护，确保交通通畅。施工需要的各种物资器

7、材均应提前备足，并放置在最方便存取的地方。（5） 压缩空气、电供应准备。根据施工规划，提前将压缩空气、电供应管（线）路铺设到各工作面。4) 安全准备（1） 建立安全保障体系。实行安全责任人负责制，对安全人员进行系统的安全管理培训，对参与工程施工的全体人员开展安全知识培训，提高全员的安全意识。（2） 安全措施准备。根据施工组织设计中有关安全的要求，制定详细的安全规定、安全措施和应急预案，并在施工中贯彻落实。（3） 安全设施准备。根据施工安全规定和措施，配备施工所需的各种安全设施。5.2.2施工方法1) 组合前的螺旋水冷壁组合平台的搭设：（1） 组合架尽量布置在附臂吊作业半径内，由龙门吊车辅助起吊

8、。组合架支墩采用钢支墩和混凝土支墩混用,支墩顶部主筋采用12槽钢，框架加固采用40404角钢连接；组合架外支墩与轨道基础边缘净距离为250mm，保证支墩摆放横平竖直，为管屏摆放打好基础。（2） 在支墩上边立支腿和横槽钢，保证所有组合架顶部在同一平面，槽钢上面不水平度应2mm；对角线差7mm。（3） 组合架各部分焊缝高度应不小于型钢的最小壁厚。（4） 槽钢开口方向应一致；所有立腿应垂直；连接各立腿间的角铁、槽钢应为直线。2) 组合前的设备摆放、检查（1） 设备进行整体摆放找正，分片组合起吊。摆放时，严格按图纸设计的顺序摆放管屏，对单片管屏或散管进行外观检查，复查单片管屏和散管的尺寸、数量和规格，

9、出现问题及时上报；（2） 对管口进行打磨，使管端内外1015mm处无油垢、铁锈，并显出金属光泽，完毕后刷漆片；（3） 在装卸或倒运管屏过程中，应注意平放运输、利用起吊孔装卸，严禁用钢丝绳直接兜挂或用撬棍插入管端起吊，以免损坏管子；3) 组合前的管排通球和集箱检查（1） 球径的选择及钢球管理 ：球径的计算公式依据电力建设施工及验收技术规范锅炉篇 ，钢球应设专人保管，钢球领用、归还应登记；（2） 通球用压缩空气压力不低于0.59MPa(6kgf/cm2)；（3） 对螺旋段水冷壁进行通球（通球前先用压缩空气吹扫），通球合格的设备及时进行可靠的封堵并做好明显的标记，完毕后填写通球记录，全部通过后办理通

10、球签证，如发现通球不畅或不过时要作出明显标记，应及时上报并进行处理，通球时质检科、监理应到场监督，管口的管盖应经常检查，发现脱落应及时补齐；（4） 将水冷壁下联箱摆放在组合架上，仔细检查其外观、管接头位置、数量、壁厚，记入受热面设备检查记录表；（5） 用压缩空气对联箱管座逐个进行吹扫，然后使用工业内窥镜进行检查，发现杂物及时清理干净；（6） 根据联箱管座放线，划出联箱纵横中心线。4) 组合前的设备材质复查（1） 光谱分析由班组技术员专人填写委托单 ，由金属试验室专业人员进行光谱分析；（2） 各组件合金钢元件应有专人负责，光谱完后的设备要认真做好标记，并做好记录；（3） 所有合金钢元件应逐件进行

11、光谱分析，如发现与设计材质不符等情况，应及时上报。5) 组合中的螺旋水冷壁地面组合尺寸的控制：（1） 过渡段和螺旋水冷壁出口集箱与上部垂直水冷壁组合吊装，进而可以控制标高尺寸。（2） 螺旋水冷壁采用地面整体预组合，进行预测,预控, 单组件吊装的方法进行高空就位,分层设点找正定位的方法。 先地面定位组装四角转角管屏, 高空分层吊装就位；对接平面管屏时,先对口,找正后再进行屏间密封焊。（3） 地面放样时,安装以转角部位放样为基准,先保证转角角度为主,再保证管屏转角部位两侧螺旋水冷壁管屏的其他相关尺寸，比如倾角、锯齿尺寸、管子展开长度和整体宽度等，使之符合验标要求，并做好原始记录，找正过程中应调整焊

12、口间隙在23mm之间，沿宽度方向每条管屏密封焊缝可适当增加1.52mm焊接收缩量。（4） 当管排表面不平，有特殊凸起管子时，如人孔、吹灰孔，可用圆锥线缀将2个测量点引高一定距离，便于测量，最少4人配合；找正完毕后，点焊管排两相邻鳍片（每2米1点），从管排外围焊上限位。（注意:防止管屏误差累计到转角部位,造成炉膛水冷壁中心偏转）。（5） 按图纸设计将摆放好的管屏进行初步调整，使整体组件的水平度、几何尺寸基本达到要求，然后在管排两侧的矩齿形边管管口中心处分别确定一点，拉一条直线，使片管排的矩齿形边管管口的中心都在这条直线上，而后通过这条水平线来找正每片管排到这条直线的垂直距离使之与图纸相符。找正好

13、相对标高后，在这条直线的垂直方向再拉一条直线调整管排，使每片管排同一位置到这条直线的距离相等。整体找正好后利用两条直线分别在各组件上找出4点并打上铳眼，4点为长方形，且每件组件上上2点和下2点应分别平行，垂直方向各两点在同一直线上，以便空中找正。6) 组合中的螺旋水冷壁的焊接变形和焊口控制；（1） 螺旋水冷壁因其刚性较差,屏宽小,密封件多,焊接量大，易产生焊接变形。为防止管间节距收缩变形，首先应使鳍片与管子的镶嵌间隙尽量小，对填充的鳍片进行切割处理，用砂轮逐片修磨，以保证接触严密，防止焊后节距收缩。鳍片首先采用点焊，焊缝长度和密度要加大，焊好一根管子鳍片后，隔开六根再焊。同一鳍片规定了焊接顺序

14、，采用内外交叉施焊的办法，以防止局部焊接温度过高，产生变形。对剩余管口进行封焊，焊口时应四角同时焊接；（2） 螺旋水冷壁管子较细，刚性差，易产生波浪形变形。为防止波浪形焊接变形，可采用在刚性梁和管屏之间垫槽钢和支撑板的方法来解决。特别要注意的是：转角弯管由于制造误差，角度偏差必须经过现场校正在施焊过程中容处理，以保证满足设计要求。7) 空中安装时尺寸的控制为了控制管屏尺寸偏差过大，造成累计误差，引起水冷壁折弯、错口严重，甚至返工。我们对每一片管屏在焊接定位之前，都进行标高测定。为了使测定标高准确可靠，可以在钢架主柱上选取几个基准标高点，用锅炉钢架主柱构成的矩形截面为基准来校核炉膛基准中心线。每

15、片组合水冷壁标高分别用水平管与就近的基准点进行检测，测定其标高，每个截面区域的四侧墙螺旋水冷壁找正相对偏差均控制在2 mm；然后，从上至下通过吊线锤及测量管屏与附近钢梁或立柱的距离，检查管屏的垂直度，待二者均达到要求后再进行角部对接角度弯管，形成整体后方可进行其下部管屏工作的施工。通过此种方法，既避免了标高积累误差超标，又有效防止了炉膛截面的水平扭转。为精确控制管屏螺旋角，最关键的是过渡段水冷壁与垂直水冷壁对接焊是否在设计的同一个标高上，所以在地面过渡段和垂直段进行组合时，对此进行要严格控制，标高、几何尺寸、基准中心进行了严格测量处理，最终达到设计要求，为螺旋水冷壁安装奠定了基础。其他管屏安装

16、时，为控制标高偏差小于2 mm，可利用管间鳍片的节距来调整，从而保证螺旋角的准确安装。8) 空中对口用临时平台空中对口时，由于对口处为倾斜的，在外部水冷上搭设的临时平台是和口的倾斜方向是一致的，搭设的临时对口平台用的是6.3的槽钢、钢架板和架杆。在内部为软爬梯，从炉膛上部固定，在对口处，用钢架板搭设通道。6 材料与设备6.1 材料槽钢14 角钢404钢板 =10mm 6.2 主要设备施工设备的配备应根据不同工程的特点和要求具体分析确定，但一般包括塔吊龙门吊、汽车吊、履带吊、汽车、 空气压缩机等。起吊设备应尽量满足设备搬运，摆放的要求。6.3 主要计量器具及特殊工具6.3.1盘 尺 50m 6.

17、3.2弹簧秤 150N 6.3.3玻璃管水平 50m 6.3.4水准仪 AL20 6.3.5钢卷尺 5m 6.3.6钢板尺 L1m L300mm L150mm 6.3.7铁水平尺 L400mm 6.3.8游标卡尺 L250mm 6.3.9倒链 5t 10t 20t 6.3.10角向磨光机 100 6.3.11电磨头机 6.3.12火焊切割工具 7 质量控制7.1 质量控制标准7.1.1 工程施工执行电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇）DL/T5047-95版。7.1.2 工程验收执行火电施工质量检验及评定标准（锅炉篇） 1996年版。7.2 质量控制措施7.2.1 施工中，遵循“千年大计，

18、质量第一”和“质量管理，预防为主”的方针，采取主动控制、关键工序实行旁站监督、重点盯防的措施，认真执行内控“三检制”，即班组自检、施工队复检、质量部门终检。对施工有关的质量标准和设计图纸、文件，实施全方位、全过程的跟踪检验和控制，做到上道工序未经检验合格，不得转入下道工序施工。7.2.2 地面预组合的组件，应进行整体复查，小组做出记录，现场监督。7.2.3 针对螺旋水冷壁地面组合工程量大、找正及组合复杂、施工难度大的情况，依照技术要求和质量检测计划，对主要质量控制点加大力度，组织人手加大现场施工的技术指导和施工管理。7.2.4 管排通球试验，应请监理现场监督，待全部通过后，及时封堵并做通球记录

19、，办理签证。7.2.5 加强现场监督，确保组合件尺寸及组合件上炉墙附件安装正确，并防止漏装少装。7.2.6 加强现场密封件材料材质的监督，所用材料应做好标记，防止错用。7.2.7 加强对鳍片切割处的监督，防止切割时割伤管子，如果发现，应及时处理。8 安全措施8.1 建立以项目经理为安全第一责任人的安全管理责任体系，明确各级人员的安全责任，形成自上而下的安全管理网络，做到“安全生产、人人有责”。8.2 施工人员应认真熟悉图纸，牢记施工工序，进入施工现场三宝必须佩带齐全，三宝的质量应合格。8.3 施工所需的各种大型机械设备必须检修，以保证设备的性能完好，操作人员必须经过培训后持证上岗。8.4 加强

20、对施工机械及工作人员统一指挥，并配备专职安全员巡视发现异常情况及时处理以防患于未然。8.5 通球人员应佩带防尘口罩，通球时协调一致，配合默契，防止球飞出伤人。8.6 使用角向磨光机，电磨头等电动工具时，必须装设触电保安器，使用过程中必须戴绝缘手套和护目镜。8.7 设备搬运时，吊点选择要正确，绑扎要牢固，摆放应平稳，要防止设备变形或滑落现象的发生。8.8 地面组合过程中，不准在管排上堆放其它设备和重物，以防超负荷压弯管排及组合架。8.9 在夜间、光线不足的地方应加强照明。8.10 所有电器末端开关处，必须使用满足安全要求的漏电保护装置，现场动力线与照明线要分开，并按规定进行标识。8.11 氧气、

21、乙炔应分离放置，并远离明火10m以上。8.12 脚手架搭设应牢固，使用前须仔细检查，合格后方可使用，且由专业架工搭设，严禁随意搭拆。9 环保措施9.1 制定环境保护实施计划，严格执行国家和地方的各项环保法规，使环保指标分解落实到各单位和个人的经济责任制中。9.2 焊接时避免弧光打眼，应戴好防护面罩；9.3 使用氧气.乙炔时为了防止漏气，应把氧气带，乙炔带绑牢固；9.4 现场施工中的边角废料、废砂轮片、焊条头、废铁渣、废电焊线头、废饮料瓶等集中回收,可回收性废料分等级存放，不可回收性废料交现场垃圾池由业主集中处理； 9.5 合理使用自然资源，节约用水用电，减少能源消耗；9.6 施工现场不允许抽烟

22、，需要抽烟的应到指定的地方；9.7 严格执行电力建设安全健康与环境管理工作规定。9.8 建立环境保护及卫生防疫机构，设置足够的临时卫生设施，定期清扫处理；配备相应人员定期检查各项环卫工作。10 效益分析螺旋水冷壁组合施工工法在施工过程中，充分发挥小组和过程监督的作用，快速有序、合理安排工作，避免在过程中出现工作滞后，形成及时反馈的及时解决问题的良性循环，使得工程进展迅速，社会效益和经济效益显著。11 应用实例11.1 南阳天益2600MW机组工程11.1.1工程概况炉膛为全焊膜式水冷壁；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。螺旋与垂直管之间由过渡段水冷壁和水冷壁过渡段

23、集箱转换连接。参见炉膛水冷壁总体布置图。 水冷壁总体布置图炉膛下部冷灰斗水冷壁和中部水冷壁均采用螺旋盘绕膜式管圈，组成宽为19419.2mm，深度为15456.8mm，高度为67000mm的炉膛。从水冷壁进口到折焰角水冷壁下一定距离（标高52608.9 mm）处。螺旋水冷壁管全部采用六头、上升角60的内螺纹管，共456根，管子规格38.16.7，材料为SA-213T2。冷灰斗的倾斜角度为55，除渣口的喉口宽度为1.2432米，冷灰斗处管子节距为50.8、49.827mm.冷灰斗以外的中部螺旋盘绕管圈，倾角为19.471，管子节距50.8 mm。冷灰斗管屏、螺旋管屏膜式扁钢厚6.4，材料为15C

24、rMo，采用双面坡口型式。11.1.2施工情况螺旋水冷壁组合施工在2007年4月13日开始，施工队迅速组成了小组，形成一个有效的系统，技术、管理、监督等按照开工前拟定好的程序展开，人员各司其职。首先利用汽车将螺旋管屏摆放到组合架上，进行磨口、通球，整体找正并材质复查。前水螺旋水冷壁组件分为上、中、下三段进行吊装，组件从K2、K3大板梁开档之间吊装就位。上段组件包括2820、17号管屏，尺寸（宽长）14509mm19419.2mm，包括垂直搭接板，重量为：44.554t；中段组件包括916、18号管屏，尺寸（宽长）19613mm19419.2mm,重量为：35.455t；下段组件包括18号管屏，

25、尺寸（宽长）12312mm19419.2mm,重量为：26.17t。后水中部螺旋水冷壁组件亦分为上、中、下三段进行吊装，组件从K2、K3大板梁开档之间吊装就位。上段组件包括2820、17号管屏，尺寸（宽长）14509mm19419.2mm包括垂直搭接板，重量为：44.554t；中段组件包括916、18号管屏，尺寸（宽长）19613mm19419.2mm重量为：35.455t；下段组件包括18号管屏，尺寸（宽长）12312mm19419.2mm,重量为：26.17t。左、右水中部螺旋水冷壁组件分为上、中、下三段进行吊装，组件从K2、K3大板梁开档之间吊装就位。上段组件包括1410号管屏，尺寸（宽

26、长）13470mm15456.8mm，重量为：20.9t；中段组件包括69号管屏，尺寸（宽长）12042mm15456.8mm，重量为：23.5t；下段组件包括15号管屏，尺寸（宽长）10599mm15456.8mm重量为：25.8t。2007年5月15日地面组合完毕。11.1.3工程监测与结果评介螺旋水冷壁施工，整个过程都在小组监督下完成，过程流畅，简洁明了，人员充分利用，发挥各个人的专长，使得施工全过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态，工程质量优良率达98%以上，无安全生产事故发生，得到了各方的好评。11.2 开封2600MW机组工程11.2.1工程概况该机组锅炉炉膛为全焊膜式水冷壁；

27、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。11.2.2组件划分情况（1） 左水中部螺旋水冷壁组件分为上、中、下三段进行吊装，组件从K2、K3大板梁开档之间吊装就位。上段组件包括1410号管屏，重量为：20.9t，就位半径R=36m,吊车额定负荷39t，负荷率54.9；中段组件包括69号管屏，重量为：23.5t，就位半径R=36m,吊车额定负荷39t，负荷率61.5；下段组件包括15号管屏，重量为：25.8t，就位半径R=36m,吊车额定负荷39t，负荷率67.4。（2） 前水中部螺旋水冷壁各组件吊装顺序为：上段组件 中段组件 下段组件；在空中接钩后就位。（3） 右水中部螺

28、旋水冷壁组件亦分为上、中、下三段进行吊装，组件从K2、K3大板梁开档之间吊装就位。上段组件包括1410号管屏，重量为：20.9t，就位半径R=18m,吊车额定负荷80t，负荷率26.8；中段组件包括69号管屏，重量为：23.5t，就位半径R=18m,吊车额定负荷80t，负荷率30；下段组件包括15号管屏，重量为：25.8t，就位半径R=18m,吊车额定负荷80t，负荷率32.9。11.2.3施工情况螺旋水冷壁于2008年6月22日开始组合施工，9月15日吊装完，11月2日锅炉通过整体水压试验，机组于2009年2月27日通过168小时试运行。11.3 大唐禹州2660MW机组工程11.3.1工程

29、概况:大唐禹州二期太仓港环保发电有限公司四期2600MW660MW超超临界机组锅炉为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、四角切园圆燃烧方式、平衡通风、型半露天布置、固态排渣、全钢架悬吊结构。炉膛由膜式壁组成。炉底冷灰斗角度为55，从炉膛冷灰斗进口（标高8500mm）到标高52444mm处炉膛四周采用螺旋管圈，管子规格为38.1mm，节距为54mm，倾角为18.7493。在此上方为垂直管圈，管子规格为34.9mm，节距为56mm。螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合集箱混合。11.3.2组件划分情况左水螺旋水冷壁上段组件包括16号管屏，重量为：26.78t；中段组件包括711号管屏，重量为：27.7t。右水螺旋水冷壁组件与左水相同。前水螺旋水冷壁上段组件包括15号管屏，重量为：22t；中段组件包括69号管屏，重量为：24t；下段组件包括1014号管屏，重量为：22t。后水螺旋水冷壁上段组件包括过渡段中间集箱和15号管屏，重量为：35t；中段组件包括69号管屏，重量为：24t；下段组件包括1014号管屏，重量为：22t。11.3.3施工情况 螺旋段从2009年2月22日开始自检到组合结束及吊装就位、安装的工期为2个月的时间。附图 螺旋水冷壁组合找正工艺图17