浅析余热锅炉膜式水冷壁的安装技术

２０１　８年第Ｏ３期　Ｖｅｓｓｅｌ＆ｐｉｐｉｎｇ　

浅析余热锅炉膜式水冷壁的安装技术　谢文嘉　（上海市安装工程集团有限公司上海２０００８０）　摘　要：大型余热锅炉现场安装施工中，膜式水冷壁的组装是非常关键的环节。本文结合工程实例通过对水　冷壁组件的地面组合、吊装就位、刚性梁安装等工艺环节的质量管理及技术优化，有效保证了余热锅炉安装的质量　和施工进度，取得了良好的质量和经济效果。　关键词：余热锅炉膜式水冷壁管屏刚性梁　吊装　中图分类号：ＴＵ９９５．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２－３６０７（２０１８）０３－００５０—０４　

随着我国提倡大力发展余热利　用，以实现节能减排的政策方针。全　国各地开始兴建越来越多的余热锅炉　项目。而作为余热锅炉的重要部件，　膜式水冷壁的安装尤为重要。本文针　对上海市安装工程集团有限公司参建　的上海化学工业区一座大型烟道式余　热锅炉项目，简单分析膜式水冷壁在　安装过程中遇到的问题，通过严格把　控各施工环节，改进工艺．并采取技　术措施．有效保证了余热锅炉安装的　质量和施工进度。　ｌ工程慨况　上海化学工业区余热锅炉项目　（见图１）采用四回程，立式布置结　构。沿着烟气流向，为辐射冷却室ｌ、　ＳＮＣＲ反应区、辐射冷却室ｌＩ、辐射　冷却室ＩＩＩ、蒸发管组、过热器、省煤　器。喷水减温装置布置在过热器出口　集箱。锅筒布置在锅炉顶部。　本项目锅炉为膜式水冷壁规格：　水冷壁为　５　１×４节距为　１Ｏ０ｍｍ（燃烧室下部为１５Ｏｍｍ）的　光管加扁钢焊成的气密性膜式壁。侧　墙沿宽度分成两个管组，上下分成四　段：前后墙沿宽度分成两个管组，上　下分四段；共计２５组。　

图１余热锅炉外形示意图　本锅炉系统主要的四回程（冷　却烟道）均有膜式水冷壁组成。整个　膜式水冷壁系统通过中段设腿支座与　框架支撑固定。水冷壁上布置有刚性　梁。沿炉膛高度每隔约３ｍ左右布置　一道刚性梁。通过小钩和支撑板固定　到水冷壁外侧。　２施工工艺及总体施工设想　２．１施工工艺流程　具体工艺流程见图２。　

图２施工工艺流程圈　２．２总体施工设想　（１】水冷壁应先地面组合。将　出厂的管屏根据现场吊装能力进行　２—３组的焊接拼装。并且完成管屏与　集箱的对口焊接。采用起重机将组合　后的水冷壁管屏从锅炉钢框架顶部穿　人。至安装位置后由预先设置手拉葫　芦临时固定。　（２）水冷壁安装应从下至上，　从外侧至中间的顺序进行。锅炉顶部　的水冷壁应暂时预留，待烟道内过热　器、省煤器等部件安装完成后再最　后“封顶”。　（３）由于本锅炉刚性梁及水冷　壁支撑装置的安装工作量不是特别　大，为了防止水冷壁在吊装过程中的　

变形，现场采取管屏吊装就位后再安　Ｖｅｓｓｅｌ＆ｐｉｐｉｌＩｇ总第３０７期　

装上述刚性梁及支撑装置。能够更好　的保证锅炉安装质量。　３主要施工措施　３．１开箱验收　施工前要对集箱和水冷壁管组进　行检查与清理。检查管子外表有无裂　纹、擦伤、变形。管子缺陷深度超过　１．５ｍｍ的需更换管段。清理集箱内　部．不得存有异物，尤其要注意管座　处有无“眼镜片”。管子在组合安装　前必须进行通球试验。检查管组集箱　各孔位方向的正确性。检查管组集箱　的尺寸正确性，不符合者应予纠正。　３．２通球实验　水冷壁对口前，应用不小于６ｋｇｆ／ｃｍ　的压缩空气及直径为管内径的８０％的　钢球进行通球检查。钢球必须编号并　严格管理。不得将球遗留在管内。通　球通常由三人进行，一人进球，一　人接球。一人送球和监护。通球后应　及时做好可靠的封闭措施，并做好记　录。如有未通过的管子，应进行标　识、并上报处理，验收合格后方可组　合、吊装。　３．３水冷壁的地面组合　一般制造厂将膜式水冷壁拼焊成　管屏后出厂。可根据现场起重条件、　吊装方案及组合附件的多少等划分吊　装组件，可以单片为一组件，也可２片　甚至３片为一组件进行吊装与安装。为　了方便水冷壁的地面组合。现场设置　专用的组装架。这样方便调节水冷壁　的水平度并调整各片水冷壁的对口位　置，同时通过在架子上设置手拉葫芦　进行集箱的吊装和调整。现场使用连　通管水平仪对集箱进行找正、固定，　并对口、焊接。水冷壁地面组装架示　意图见图３。　图３水冷壁地面组装架示意图　水冷壁与水冷壁、水冷壁与集箱　组焊前首先应将各管口距１　５ｍｍ左右　打磨干净。露出金属光泽。打磨完成　后，进行焊接工作。对口焊接时先进　行间隙小的，然后进行间隙大的。同　时采用交错焊或跳焊。切记不能从一　边依次向另一边进行，以免热应力集　中造成变形。　为对口焊接方便，管口两边的鳍　片应切割几十毫米以减少其刚性。便　于找正对口，对口完毕后再补焊上。　管排焊接时，下部要用千斤顶顶实，　３．５水冷壁吊装　由于水冷壁组件结构扁平单薄，　刚性较差，所以安装过程中水冷壁组　件的运输、吊装较为困难。尤其在水　冷壁从水平放置状态起吊翻身成竖立　状态时，受其自重影响。壁板中部将　受较大的弯矩载荷，对管子及焊１３都　易造成变形损伤。　本项目水冷壁吊装采用双机抬　吊，主吊机选用５０ｔ汽车吊，溜尾吊　机为２５ｔ汽车吊。双机水平将水冷壁　吊起后，主吊机继续提升，辅吊机缓　缓松下吊钩。使水冷壁完成空中竖　立，并由主吊机单独吊装水冷壁至锅　炉钢框架内。配合使用２只５ｔ手拉葫　芦辅助就位找正。各部位水冷壁安装　标高８３８０～２６，０００ｍｍ。汽车吊主臂　长度４０．１０ｍ；回转半径在：８～１４ｍ　之间；额定吊装重量在：１４～４．６ｔ之　间。各侧墙膜式水冷壁吊装平面布置　图见图５。　Ｔ　

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计算校验吊点处的弯曲应力，确保满　足材料的抗弯强度。通过增加主吊点　数量，采用滑车组分配四个吊点的载　荷受力。可以有效降低各点的弯矩．　确保吊装过程中不产生水冷壁弯折变　形的现象。　

图６水冷壁吊装索具示意图　３．５．２吊耳板的设计　针对本次现场吊装的水冷壁结　构，设计了专用的快速拆卸吊耳板，　可以较好的承受水平及竖直方向的吊　装载荷要求。吊耳板的结构形式见　图７，通过在管屏鳍片相应位置切割　一道矩形孔。吊耳板中穿过，吊耳板　中部的筋板结构能够按起吊方向与管　屏支撑牢固。同时该吊耳板也适用于　管屏起吊后由水平状态慢慢向竖直状　态翻身过程中的载荷受力。使用过程　中应在管子与鳍片间垫放橡皮或软木　条，起到对管屏的保护。　

一　一　一　Ｓ　图７水冷壁用吊耳板示意图　该吊耳两侧均设有吊耳孔，方便　在竖直状态下，手拉葫芦与５０ｔ汽车　吊的接驳（进入框架后由钢框架内设　置的手拉葫芦吊住水冷壁，主吊索具　撤除）。　３．６水冷壁的调整　水冷壁至安装位置后由框架设置　的手拉葫芦进行临时固定，通过多个　方向设置的手拉葫芦进行调整。将之　前在地面拼装的水冷壁，由下而上现　场进行吊装组装工作。　利用手拉葫芦进行集箱的位置调　节，避免有强拉硬拽的现象使得管子　之间的焊接存在应力，有序地进行中　上部分的集箱与水冷壁的组装安装。　其次．现场对于集箱就位后。要　测量各集箱相对位置、标高及用对角　线法核实平行度。有的集箱由受热面　管子支承，在管子安装之前用临时支　架固定。　在安装好锅炉第三烟道隔墙、　第四烟道左、右侧下部水冷壁后可开　始安装省煤器，在省煤器安装前，锅　炉后墙水冷壁预留作为省煤器安装通　道。待省煤器安装完成后，应进行后　墙下部水冷壁的吊装，预留第四烟道　左墙上部水冷壁不安装，然后安装过　热器、再安装蒸发器（见图８）。　３．７刚性梁安装　刚性梁设置是用来保护水冷壁　不会因受到炉内烟气压力的作用而发　生变形。每面墒的每层刚性梁水平上　均设有膨胀中心，以此为固定端，即　导向点。刚性梁和水冷壁之间相互不　直接焊接，可以相对滑动，防止附加　热应力的产生，保证炉膛安全可靠　运行。　在水冷壁成框且尺寸复测合格后　从上至下安装刚性梁。在水冷壁上划　出膨胀中心线和安装标高线，并通过　在上层钢结构框架上设置手拉葫芦对　刚性梁进行吊装及调整到位。刚性梁　翼缘板下边缘要与小角铁贴实，设计　间隙留在上边缘。水冷壁刚性梁安装　见图９。　３．８水冷壁组对焊接　（１）水冷壁与水冷壁、水冷壁与　集箱组焊前首先应将各管口距１　５ｍｍ　左右打磨干净，露出金属光泽。　

圈８水冷壁就位调整及省煤器安装　

图９水冷壁刚性梁安装　（下转第５５页）

　２．２参数设置　手操器操作描述界面包括功能　区划分、分屏显示、文本编辑、菜　单、按键设计等内容，工艺参数设定　设计了目前管道全位置自动焊包括的　基本内容，包括改善坡口侧边熔合的　边界停留及执行机构坡口内偏转等要　素，以及圆周分度参数设置功能，可　针对不同的焊接位置单独设定这一段　的工艺参数，可以更好地保证焊接过　程质量。　程序存储功能可使编程更加简洁　化。可直接调用基础程序进行修改后　进行焊接。　３控制系统在执行机构运动功能　实现上的应用　３．１执行机构的运动控制　采用ＧＯＯＧＯＬ　ＧＴＣ—ＲＣ８００多进　程运动管理器匹配ＭＡＸＯＮ直流伺服　和驱动系统实现多轴精确联动控制。　实现高的位置精度和重复定位精度。　（１】多数管道自动焊接执行机　构不具备在坡口内部实现焊枪角度偏　转的功能，所以在大径厚壁管道焊接　中应用受到限制，本项目研发的执行　机构通过运动管理器的控制，可实现　焊枪在坡口内的Ｒｚ±方向偏转，使　焊接电弧能够到达坡口边缘，实现良　好熔合。避免出现边缘熔合不良的缺　陷。极大的提高焊接质量；　【２　１控制Ｙ±法线运动一方面能　够满足执行机构的可达问题，另一方　面也可通过弧压传感装置实现弧长精　密跟踪功能，即在坡口出现不规则形　状时。执行机构可通过感应电弧电压　的变化从而调整电弧高度，使之可以　一直保持一个恒定的电弧长度，实现　精准焊接模式；　（３）Ｘ及Ｚ向焊道间距离精确调　整数控技术保证运动位置和重复位置　一致性、精度。　３．２　ＯｔｏＲｏｂｏｔ运动控制软件开发平台　（１】提供包括图形与文本的六　种编程语言，也支持Ｃ或Ｃ＋＋等高级　语言；　（２）人机界面组态灵活：　（３）支持远程网络访问及维护；　（４）多重加密功能可靠保证用　户知识产权；　（５）支持网络变量，可实现多　机器人协调控制方便实现智能制造与　生产管理：　（６）针对所选择的焊接系统设　计了专门的焊接界面，焊接操作者不　用进行编程、只需输入常用的焊接参　数即可完成焊接过程。　４结语　ＧＲＣ一８００运动管理器是一款比较　成熟的工业机器人控制系统，本文对其　在全位置管道ＴＩＧ焊接系统中的应用进　行了详细的设计、研究。该系统的成功　研发将有助于推动全位置管道自动焊　机在电力行业焊接施工中的应用，对推　广自动化焊接技术具有重要意义。　■　（上接第５２页）　（２）打磨完成后，进行焊接工　作。对口焊接时先进行间隙小的，然　后进行间隙大的，同时采用交错焊或　跳焊，切记不能从一边依次向另一边　进行。以免热应力集中造成变形。　（３　Ｊ膜式壁两侧鳍片净宽１Ｏｍｍ。　安装时根据组件宽度要求进行切割。　切割时要仔细，不得伤及管子。对口　前将管口两边的鳍片割开２００ｍｍ左　右，以便对口，如果对口两侧相差较　多。可适当割长。各管屏组拼时，应　注意按设计图进行对焊。严禁强制对　口，严禁热膨胀对口，具体焊接工艺　见表１。　表１水冷壁焊接工艺表　序号　部位名称　规格型号　材质　焊接方法　焊接材料　备注　ｌ　水冷壁管屏　中６０×４　２０６　全氩　Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ　２　水冷壁集箱　中２１９×１６　２０Ｇ　氩电联焊　Ｈ０８Ｍｎ２ＳｉＡ／Ｊ４２７　３　水冷壁鳍片　５　６　Ｑ２３５Ｂ　手工焊　Ｊ４２７　（４）由焊接工程师根据已评定　合格的焊接工艺指导书或焊接工艺评　定报告编制焊接工艺卡，以此指导焊　工现场施焊。焊缝经自检合格后，敲　上焊工钢印，且经专职检验，应符合　相关规范要求。对于焊缝完好的进行　统一编号，使得每个焊口都有特定唯　一编号，也方便后续如果拍片不合格　的话快速找到焊口进行返修。水冷　壁的受压元件管子的对接焊　缝：１００％ＲＴ。　４结语　膜式水冷壁是大型余热　锅炉的重要部件，通过工程技术人员　及现场施工班组的努力，严格把控上　述各施工环节工艺及技术措施，有效　保证了本次余热锅炉安装的质量和施　工进度。最终圆满完成了锅炉的安装　及试车运行工作。