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锅炉安装炉顶吊施工工法

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2020年4月19日
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锅炉安装炉顶吊施工工法

主要完成人：易嘉文、曾庆

浙江省开元安装集团有限公司
第五分公司
二ΟΟ八年十月

目 录

1. 前言
2. 工法特点
3. 适用范围
4. 工艺原理
5. 施工工艺流程及操作要点
6. 材料与设备
7. 质量控制
8. 安全措施
9. 环保措施
10. 效益分析
11. 应用实例

锅炉安装炉顶吊施工工法

1.前言
循环流化床锅炉是近年来发展的使用新型燃烧技术的锅炉，具有热效率高、环保、低温燃烧适应性好，负荷调节范围大等特点。锅炉采用分级循环流化床技术，并能大幅度降低供热与发电的能耗，提高热电厂的效率。当前国内循环流化床锅炉安装项目很多，由于锅炉本体的安装工作量较大，而施工现场的作业空间过于狭窄，施工作业部位多在高空，吊装的作业半径大，对吊装机具的要求高，而且各施工项目工程进度的要求越来越紧。为充分利用施工现场的作业空间，满足建设单位的工期、进度要求，并在充分考虑施工安全、施工成本和提高工程经济效益的前提下，我们采用“锅炉安装炉顶吊施工工艺”，以满足工程要求。 “锅炉安装炉顶吊施工工艺”即根据现场的施工环境，拟定在锅炉钢架（包括炉顶大梁）全部吊装完成以后，在钢架顶部设置一辆轮胎式汽车吊，对锅炉内部本体附属设备、管道以及炉顶钢架进行吊装作业，使安装工程能够多点多面地展开，以达到施工效率高、节约大型吊机使用的目的。

2.工法特点
2.1采用炉顶吊施工工艺，在施工作业环境条件限制、吊装作业半径较大，而吊装作业相对集中、吊装件多的施工项目中，充分利用施工现场空间，增加吊装层次，可多方位实施作业。
2.2采用炉顶吊施工工艺，解决了因作业半径较大原因而选用大型吊装机具的难题，并增加吊装作业点，既减少了大型机具吊装费，提高了工程项目经济效益，又满足了建设单位的工期要求。
2.3采用炉顶吊施工工艺，由于起重作业人员的近距离指挥，施工过程的司索指挥准确性高，确保了起重作业施工安全。
2.4采用炉顶吊施工工艺，由于汽车吊的机动灵活性能、安全可靠性能，是施工过程中设置卷扬机吊装工艺无法比拟的。

3.适用范围
本施工工艺适用于受施工作业环境条件限制、吊装作业相对集中、且吊装件重量较轻、吊装件多的循环流化床锅炉安装项目或其它的锅炉、石油化工装置的工程施工。

4.工艺原理
炉顶吊施工工艺，是在施工作业环境条件限制，而吊装作业较多情况下，为尽可能减少大型吊装机具使用，利用汽车吊的机动灵活性能、安全可靠性能，在施工作业现场开辟“高空吊装作业点”，以达到提高施工项目经济效益、确保工期要求的目的。

5.施工工艺流程及操作要点
炉顶吊的设置能够大致分为在炉顶可移动式和不可移动式两种。可移动式主要适用于炉顶吊车吊装能力不强，需作业的工作范围面积很大的情况；不可移动式主要适用于炉顶吊车吊装能力强，不用移动便可满足所有工作的吊装。
本工法以中国石化集团镇海炼化分公司100万吨/年乙烯工程动力中心、厂外原煤输送系统、110kV总变电站和化学水处理安装工程Ⅱ标段安装工程实施的炉顶吊施工工艺为例，进行论述施工工艺流程及操作要点。在本工程中，采用不可移动式设置炉顶吊。主要采用QUY200履带吊对炉顶吊进行吊装，炉顶吊选用25吨汽车吊。
5.1施工工艺流程
锅炉钢架安装 25吨汽车吊性能参数核定 炉顶吊位置设定及核算 炉顶吊的吊装 炉顶吊固定、作业 炉顶吊移除
5.1.1在锅炉钢架（主要是炉顶大板梁）安装完成，经过检查符合规范验收要求以后，才能进行炉顶吊的设置。要根据炉顶钢架顶梁的平面布置，再经过计算来确定承受及传递主要载荷的型钢和走道板的型号和放置位置。在炉顶吊吊装前，把承受及传递主要载荷的型钢和走道板在炉顶钢梁上固定。经检查合格后，才能进行炉顶吊的吊装。
5.1.2 在炉顶吊吊装之前，25吨汽车吊提前到场，对吊车的各个部位机械性能进行全面的检查。
5.1.3炉顶吊经过检查后，在地面打好腿，吊装用绳扣捆绑在四个支腿上。而且在正式吊装前必须进行试吊。
5.1.4炉顶吊就位后，先临时放置在走道板上，再调整打腿位置的支撑，进行最终定位。打腿完成以后，利用钢丝绳或其它方法，把支腿与打腿板固定在一起。
5.2 炉顶吊车参数尺寸和布置位置
25t轮胎式汽车吊的性能及几何外形尺寸为：
额定起重量： 25吨；
汽车自重： 24吨；
主杆+副杆： 31m+8m（副吊臂有5度或30度夹角）；
支腿横向跨距： 6m；
整车外型尺寸： 11.95m×2.75m×3.37m。
根据炉顶钢架的实际分布情况和吊装工艺的要求，25t轮胎式汽车吊设置在锅炉后包覆顶部大梁和炉膛顶部大梁上。由于顶部大梁上有吊杆，因此首先要利用工字钢把吊车站位调整在同一平面上，然后在工字钢上面铺设走道板，方便吊车打腿站位。具体位置见炉顶吊平面布置图（附图一）
5.3炉顶梁承载核算
根据炉顶吊平面布置图和锅炉钢架第五层平面布置图可知，主要承受集中力的大梁为H1800×600×25×50、H1800×600×20×45的H型钢，吊车的前腿打腿位置如下图所示。

3000mm P1

R1 9200 mm R2

根据炉顶吊的主要工作内容可知炉顶吊吊装作业时主要受力在后腿。
因此取

根据受力分析可知：

吨
因此 吨
吨
最大弯矩
以H1800×600×20×45的型钢为计算对象：
截面惯性矩：
截面模量：
验算抗弯强度：

——截面塑性发展系数：对工字型截面，取1.05；
——钢材抗弯强度设计值：对Q345B，50≥厚度＞35，取265 N/mm2。
验算抗剪强度：

——最大剪切力：取
——面积矩；
——腹板厚度；
——钢材抗剪强度设计值：对Q345B，35≥厚度＞16，取170 N/mm2。
从上述数字能够看出顶部大梁的最大承载力远远大于吊装过程中该梁实际上承受的最大力，因此可知该顶部大梁承受炉顶吊是安全可靠的。

5.4走道板的强度条件与选择：
走道板的设置主要是用于可移动式炉顶吊。根据受力分析，走道板的受力情况也和大梁的受力情况类似，走道板的主要强度条件也是抗弯和抗剪。
因此利用抗弯强度和抗剪强度公式：

利用这两个公式能够计算出满足强度条件所需要的走道板的截面模量和截面惯性矩的最小值，再根据这两个参数来选择合适的走道板，以满足炉顶吊的设置。

5.5炉顶吊的吊装
25吨炉顶吊自重为24吨。
计算载荷：

式中： ——动载系数取1.1；
——不均衡系数取1.1；
——吊车自重、吊具、吊索、吊钩的总重量
QUY200型履带吊工况：
主臂长度： 59米；
副臂长度： 30米；
幅度： 18米；
允许吊重： 33吨。
31.46吨＜33吨，能够安全吊装。
炉顶吊吊装示意图见附图二。
5.6炉顶吊工作范围、吊钩设置及所吊部件内容：
25吨汽车吊在5个支腿全部支撑好时，可在360°度范围内作业。吊钩的采用是根据现场实际情况来定的。如果炉顶吊需要吊装地面上较为轻的部件（例如锅炉联络管，受压构件吊杆等的吊装）时，采用单股钢丝绳加3吨小吊钩的工况。如果需要炉顶吊在锅炉顶部移动由200吨履带吊吊到锅炉顶部且较为重的部件(例如锅炉旋风分离器进口烟道板，旋风分离器出口烟道板，钢架内部梁等的吊装)时，就采用双股钢丝绳加大吊钩。

5.7炉顶吊作业吊装通道的选择与设置
炉顶吊作业时的吊装通道选择原则是锅炉辅助设备安装区域，对工程的施工进度无直接影响，同时便于被吊装件运输的位置。该吊装通道在使用过程中，用警戒带封闭警戒，严禁无关人员进入此区域。
6.材料与设备
本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见下表：
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
用途
1
履带吊
QUY200
台
1
吊装炉顶吊
2
汽车吊
25吨
台
1
炉顶吊主吊设备
4
走道板
6000×400×200
块
12
行走和打腿用
5
工字钢
20#或25#
米
40
加固
6
钢丝绳
6×37+1-φ32-1700Mpa
米
50
吊索用绳扣
7
卡具
8t
只
8
吊具

7.质量控制
7.1汽车吊捆绑部位必须使用软木临时保护。
7.2所使用的机具设备均经检验合格。
7.3加强对工程实体的成品保护。

8.安全措施
8.1施工人员必须严格执行上级颁发的各项安全制度，严格执行本单位及业主的有关规定，坚持“安全第一、预防为主”的原则，服从现场统一指挥。
8.2吊装施工作业区拉设警戒线，禁止非作业人员进入施工作业区。
8.3吊装作业前，所有要使用的吊具、吊索都必须经过仔细检查，合格后才能使用。
8.4吊装作业前，关于被吊物的情况、安装程序、吊装工艺、安全技术措施等等，都要对参加施工作业的人员应进行一次针对性的技术交底，做到人人心中有数，确保施工的顺利进行。被吊物的尺寸和重量等参数也要仔细核算。
8.5高空施工作业的人员，必须系好挂好安全带等劳保用品，携带的工具也要放置在安全可靠的地方。吊装作业前做好交叉作业的防范措施。
8.6吊装作业过程中，施工人员必须经过具体分工，明确职责，听从指挥，熟悉指挥信号，不得擅自离开工作岗位。必须专业指挥到场指挥，禁止其它人员随意指挥。
8.7钢丝绳捆绑的地方，必须用木头或半圆钢进行临时保护。
8.8严格执行吊机的安全操作规程，不允许违章操作，不允许超载使用及歪拉斜吊。
8.9不允许在雨天、雪天、雾天和六级风以上的情况下进行炉顶吊的吊装作业。

9.环保措施
9.1炉顶吊在吊装就位前，认真检查其设备性能，特别做好设备的液压油系统、动力油路系统的检查，在汽车吊加油口做好防漏油措施。柴油加油桶加油后，及时回收到地面。
9.2大型吊装机具使用的减少，势必减少燃油的使用，二氧化碳等尾气的排放随之减少，直接为环境保护做出了贡献。

10.效益分析
炉顶吊施工工艺的实施，减少了大型吊装机具费，以410t/h流化床锅炉为例，每台的施工大机吊装费节约约50万元。

11.应用实例
11.1中国石化集团镇海炼化分公司化肥厂锅炉煤代油技改项目，本工程锅炉岛为两台410t/h高温、高压流化床锅炉，由美国FOSTER WHEELER公司设计，是当前国内外最新型、最大的可燃用石油焦、燃煤的循环流化床炉型。锅炉构架采用钢架结构，用高强度螺栓连接，构架占地面积为33.3m*57.51m，高度约达58m。锅筒、受热面、旋风分离器、水平烟道、后部烟道等均为悬挂式吊挂在构架的大梁上，旋风分离器结构复杂，安装难度大，为了降低飞灰含碳量，提高锅炉效率，在该工程中还增设了飞灰再循环。锅炉总重量达7000余吨，大件吊装工程量大，安装部位高，施工场地小，高空作业多，炉管焊口多，焊接位置差，焊接质量要求高，筑炉工程量大，施工周期短。该工程采用1500t.m 塔吊、120t汽车吊为主吊设备，在第一台锅炉主体钢架吊装完成后，使用25吨汽车吊为炉顶吊，对锅炉本体的辅助设备、受热面、辅助钢结构进行吊装作业，以满足工程需要。
11.2宁波大榭开发区万华工业园热电有限公司一期工程安装工程。本工程锅炉岛三台220t/h CFB锅炉由济南锅炉厂制造。锅炉构架采用钢架结构，用高强度螺栓连接，每台锅炉构架占地面积为21.78m*20.8m，主柱高度（不包括屋顶）约达42m。该工程采用120t汽车吊为主吊设备，在第一台锅炉主体钢架吊装完成后，使用11吨汽车吊为炉顶吊，对锅炉本体的辅助设备、受热面、辅助钢结构进行吊装作业，以满足工程需要。
11.3中国石化集团镇海炼化分公司100万吨/年乙烯工程动力中心、厂外原煤输送系统、110kV总变电站和化学水处理安装工程Ⅱ标段安装工程。锅炉岛构架采用钢架结构，主要采用高强度螺栓连接。每台锅炉岛占地面积为33.5m*28.4m，两炉间有33.5m*6m的连接副跨，其中钢构架高度约达52m（柱顶高度）。构架顶棚采用钢网架及压型板构成的钢网架棚。构架内有锅筒、水冷壁、水冷屏、屏式过热器、包履墙、低过、高过、省煤器等均为悬挂式吊挂在构架的大梁上。高温分离器、水平烟道、返料装置、空预器支座式座落于钢架梁上。该工程采用200t履带吊为主吊设备，使用25吨汽车吊为炉顶吊，对锅炉本体的辅助设备、受热面、辅助钢结构进行吊装作业，以满足工程需要。
附：炉顶吊设置实例图片。