直接空冷凝汽器的设计.pdf

第28卷 第1期2007年1月电 力 建 设Electric Power ConstructionVol.28No.1Jan,2007 收稿日期:2006207226 作者简介:陈志华(1967),男,大专,助理工程师,河北电建一公司威县项目部热机公司主任。直接空冷凝汽器的设计与施工陈志华(河北省电力建设第一工程公司,石家庄市,050031)摘 要 国电电力大同第二发电厂二期扩建工程引进的2600 MW直接空冷凝汽器系统采用铝钢单排管变频调速风机直接空冷凝汽器。其设计和安装工艺均有许多与以往水冷凝汽器不同之处。安装机械的布置、各部件和管道的组装、安装顺序和方法对最后的质量均起重要的作用。同时要重视安装过程中需要注意的事项。关键词 直接空冷凝汽器 管束 风机 护筒 排汽管道中图分类号:TK26411+1 文献标识码:B 文章编号:1000-7229(2007)01-0051-04Design and Construction of DirectAir-cooled CondenserCHEN Zhi-hua(Hebei 1stElectric Power Construction Co.,Shijiazhuang 050031,China)AbstractThe imported 2600MW unit air-cooled condense system introduced inDatongNo.2 powerplant expansion pro2ject uses direct aircooled condenserwith single-row aluminum-steel tubes and frequency-converted adjustable-speed fans.The design and installation techniques are different from thatof traditionalwater-cooled condensers.Themachine arrangements,parts and pipelines assembly,and installation procedures have crucial affects on final quality.Atmean time,matters that needattention during the installation should not be ignored.Keywordsdirect air-cooled condenser;tube bundle;frequency-converted adjustable-speed fan;casing,steam pipe0 引言国电电力大同第二发电厂二期扩建工程引进的2600 MW直接空冷凝汽器系统,是全世界当前用于发电容量最大的铝钢单排管变频调速风机直接空冷凝汽器。本期工程空冷凝汽器紧邻主厂房A列外,单元群排列成矩形方阵。每台机组共设计56个传热单元,按7行8列布置,空冷凝汽器平台(不含平台步道)尺寸为9112m7717m。空冷平台高4010m,空冷凝汽器管束布置在空冷平台导轨上,直径8191m的轴流风机安装在单元管束下部,每台风机包括驱动装置布置于风机桥架上,风机桥架支撑在平台桁架上。2根直径DN610m的排汽管道由汽机房低压缸排汽口引出后直接连至8根蒸汽分配管和冷凝管束,蒸汽冷却为凝结水后,经凝结水汇积管道输送到凝结水箱重复利用。1 直接空冷凝汽器的设计111 直接空冷凝汽式机组的工艺流程在空冷凝汽器中,从汽轮机低压缸尾部排出的蒸汽通过大口径的管道进入布置在主厂房A列外侧的蒸汽分配管道,位于翅片管热交换器顶部的蒸汽分配管道将蒸汽均匀分配至各排热交换器,当蒸汽流过翅片管时,冷空气被大型风机吸入,将蒸汽的热量带走,从而使蒸汽凝结汇集到凝结水箱,凝结水经过处理后回流到锅炉给水系统。其工艺流程如图1所示。112 直接空冷凝汽式机组的缺点(1)冷源温度高,直接影响汽轮机排汽温度,排汽压力也随着升高且变幅较大,热效率低,发电煤耗增加。(2)由于排汽温度增高,降低凝结水精处理树脂的寿命。(3)工程投资增加,建设直接空冷机组冷却部分比湿冷机组投资增加23倍。113 直接空冷凝汽式机组的优点(1)火电厂采用节水显著的直接空冷技术可扩大电厂装机容量。在老火电厂以大容量机组替代小容量机组的技术改造时,原有机组的耗水量相当于15 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/电 力 建 设第28卷图1 直接空冷凝汽机组的工艺流程新装直接空冷机组的耗水量,从而实现电厂扩大装机容量。电厂扩建时,新增水量用于新装直接空冷机组可扩容3倍。(2)直接空冷电厂可建在缺水富煤的煤矿坑口或靠近电力负荷中心处,避免以水源定厂址,扩大装机规模;可就地利用丰富的煤炭资源,燃用低价煤,大大降低煤炭成本和外运费用。(3)节水显著,可降低电厂水源地工程投资、或支付补充水水费和污水处理与限制排放的费用,避免与人畜饮用水、控制荒漠化等争水,防范可能过量开采地下水引发的地质灾害。(4)直接空冷没有冷却塔淋水噪声、水雾气团退出和严寒时地面结冰,不影响周围环境的能见度、湿度和道路交通。(5)直接空冷凝汽式机组不需要冷却塔,电厂用地紧凑,寻址灵活。2 施工方案211 主要施工机械的布置由于空冷机组凝汽器施工区域面积较大,布置标高较高,通常的单台大型起重机械很难满足直接空冷凝汽器设备、管道等吊装任务,因此在空冷岛区域施工要布置2台起重机,分别负责设备、管道等就位安装工作,如图2(图中标注尺寸单位为m)。(1)BKl000-B塔式起重机:主钩工作幅度121545m,起重量2963t;副钩工作幅度2053m,起重量8t。BKl000-B塔式起重机布置于汽机房A列外侧ALD列之间,主要负责LD A列的排汽管道及LA L8区域内的设备和乏汽管道的安装。(2)7250履带吊车:主臂长46152m,副臂长图2 空冷凝汽器施工吊装区域的布置54186m,工作半径2654m,起重量4181416t。7250履带吊布置于LA列外侧,主要负责吊装LALC与LA L8区域内的设备和管道安装。212 主要施工方案21211 空冷凝汽器上部设备、管道安装顺序为保证空冷凝汽器钢结构上的设备、管道安全顺利地吊装就位和组装,结合现场机械和环境优化出8号机组空冷设备的吊装顺序:LA-LD与L4-L8区域钢平台的安装 LA-LD与L4-L6区域设备、蒸汽分配管道的安装 LA-LD与L6-L7区域设备、蒸汽分配管道的安装 34m排汽管道安装 LA-LD与L7-L8区域设备、蒸汽分配管道、排汽管道的安装。(1)LA-LD与L4-L6区域设备和管道的安装顺序:风机护网架安装 风机护筒安装 风机桥架和风机驱动装置安装 管束“A”型架安装 冷凝管束安装 蒸汽分配管道安装 LD-LD与L4-L6区域钢平台安装 LD-LD,与L4-L6区域设备管道安装 挡风墙、分割墙构架安装 凝结水回收管道、冲洗水管道安装 挡风墙、分割墙牙型板安装。(2)LA-LD与L6-L7区域设备和管道的安装顺序与LA-LD与L4-L6区域的基本相同,只是中间没有管束“A”型架的安装。(3)LA-LD与L7-L8区域设备和管道的安装顺序与LA-LD与L6-L7区域基本相同,只在挡风墙、分割墙构架安装前加上34m以下排汽立管管道的安装。21212 风机护网和风机护筒的组合安装风机护网和风机护筒均是散件供货,因此安装前需要将风机护网和风机护筒在平台上进行组装,在地面进行风机护筒的椭圆度和风机护网的平整度25 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/第1期直接空冷凝汽器的设计与施工的验收。风机护网和护筒吊装前必须验收就位钢架的平整度(共8点)达到设计要求,然后使用相应的起吊机械吊装就位。吊装使用的钢丝绳长度不得小于10m,吊装过程中应避免钢丝绳勒伤风机护筒法兰边缘。然后吊装钢平台上弦的水平次梁,并将风机护筒固定在水平次梁上,风机护筒安装时要保证其圆周偏差在允许范围内,单个风机护筒安装后,必须再次检查风机护筒的圆周度,即X-X、Y-Y、1-1、2-2直径偏差不得超出设计直径的 10mm,如有不符合项,必须重新调整风机护筒直径,直至合格。风机护筒吊装与测量见图3。图3 风机护筒吊装和测量示意图21213 风机桥架和驱动装置安装风机桥架布置在钢平台桁架上。该设备也是散件供货。首先制作风机桥架支凳,将风机桥架放在支凳上进行组装,然后将马达和减速箱分别固定在风机桥架上,最后组装风机叶片,并调整叶片的安装角度,使之符合设计要求。叶片安装完毕后,使用吊车直接吊装就位。风机桥架、驱动装置和叶片就位后,调整桥架与钢平台的相对位置,确认无误后再调整驱动装置与桥架的相对位置,确保风机驱动装置和叶片安装准确无误。然后手动盘车转动马达或叶片,检查叶片顶部与风机护筒内壁的间隙为2540mm,如有不符合项,必须重新调整,直至合格后方可进行其他设备的安装。21214 冷凝管束组装平台的搭设由于冷凝管束结构形式为“A”字型,因此管束地面组装时必须首先搭设管束组合平台,见图4。21215 冷凝管束的搬运冷凝管束单片净重4t。其铝制部分十分容易损坏,搬运时应特别小心谨慎。单片管束吊装时,使用直径2224mm的钩环将4根绳索紧固到管板最外侧直径25mm的吊孔内。端部绳索长度615m,其他绳索长度为618m,这样能够保持管束接近水平方向(这时的绳索负荷分别为115t)。可以通过增加螺丝扣和绳索长度对管束位置进行微调。水平吊装时,严禁使用短的绳索进行吊装,避免吊装过程中管束变形。21216 三角形冷凝管束的组装在组装区域吊装单片管束前,按图3所示,脚手架固定在管束上部的护板上。起吊单片管束,需要用4根不同长度的绳索和相关的螺丝扣。其中2根绳索的长度是3m,另外2根绳索的长度约是1018m,4根绳索的直径分别是2224mm,钩环固定在管束上,螺丝扣的作用是调整绳索的长度。图4 冷凝管束组装平台架设示意图21217 三角形冷凝管束的吊装管束吊装前,首先将管束支撑方钢用螺栓固定在平台桁架上,然后调整方钢底部标高,其任意2点标高不得高于3mm,在方钢和钢结构平台之间存有间隙部位必须加垫片进行调整。应先将管束“A”型架在地面进行组合,然后吊装到平台上进行固定。三角形冷凝管束的吊装采用带有8个孔的专用横梁,吊孔之间的距离等于三角形冷凝管束结构上部的固定钩环间的距离。采用横梁吊装一个三角形冷凝管束时,需要8根不同长度的绳索以及相关的螺丝扣,其绳索直径分别为2224mm,钩环固定在管束上。螺丝扣的作用是调整绳索的长度。三角形管束吊装过程中必须谨慎指挥,避免摇摆和旋转;风速大于5m/s时不允许吊装管束。每列管束安装时由中心向边缘方向依次安装。冷凝管束吊装如图5所示。21218 蒸汽分配管道的安装蒸汽分配管道布置在管束上,当整列管束就位后,将蒸汽分配管道吊装就位,并与管束的管板找正焊接,焊接结束后,必须及时用工业吸尘器将分配管道内的杂物清理干净,防止杂物留在管束内。蒸汽35 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/电 力 建 设第28卷图5 三角形冷凝管束的吊装示意图分配管道就位后,首先在管束顶部进行管道对口焊,然后再与管束的管板对正焊。蒸汽分配管的吊装前由于受到吊装机械起吊能力限制,一般不进行地面组合。蒸汽分配管道吊装就位后首先进行径向焊口对接,然后进行纵向焊口与冷凝管束焊接。21219 挡风墙、隔离墙安装挡风墙和隔离墙构件均固定在钢平台桁架上,该设计主要是防止机组运行过程中气流产生涡流而影响散热效果,属于附属设计。挡风墙和隔离墙构件均为散件供货,结合现场机械布置,在扩建端和升压站搭设4个临时组装平台,将挡风墙、隔离墙构件分别进行组装(由于受到机械起吊能力限制,组装后的重量一般不得超过8t),使用吊车吊装就位。212110 排汽管道安装排汽管道安装顺序为:低压缸排汽管道热井 低压缸喉部排汽管道 蒸汽分配管道 排汽管道主管。排汽管道布置在汽机房低压缸排气口后以及A列和空冷钢结构平台LD混凝土立柱之间,这部分管道尺寸为 6 020 mm20 mm,每米重约3t。鉴于场地和机械限制,这部分管道一般不进行地面组装,A列外管道直接使用BK1000塔吊吊装对接。管道就位前,首先在已固定的管道圆周上均匀焊接8件临时限位角钢,防止由于吊车不稳定造成管道晃动。由于管径较大,管道对接前需要在管道内侧搭设脚手架以便施工人员到管道内部调整焊口和焊接。汽机房内排汽管道使用汽机房行车吊装就位,然后使用10 t倒链吊挂对接。汽机低压缸下 5 720 mm20 mm排汽管由于受到汽轮机基础限制,空间位置较小,焊缝不能满足外口焊接,采取内口焊接。管道起吊前在管道内部进行加固,避免管道在吊装过程中变形影响管道对接质量。特别需要注意的是低压缸下排汽管安装必须在低压缸台板和低压缸就位前安装完毕,否则汽机房行车不便于吊装这部分管道。其吊装顺序为首先将热井与喉部连接件吊装就位,然后将低压缸排汽弯头自加热器平台空挡就位安装。这部分管道安装时必须保证排汽管道中心与低压缸排汽口同心,避免排汽管道与低压缸连接时偏心造成连接困难,或与低压缸强制连接后对汽轮机产生横向推力。3 空冷凝汽器设备安装注意事项311 所有不能立即安装的材料应贮存在货场。齿轮箱、马达、泵、真空泵和执行机构等应该在有遮盖的区域存放。试验仪器和其他敏感设备必须存放在干燥的区域(或存放在干燥的容器内)。312 设备与管道吊装和安装时,钢丝绳的绑扎点应选择厂家说明书中规定的点上。起吊前认真检查吊点是否牢固可靠,防止脱落。设备就位后,及时组织施工人员进行安装工作。排汽管道吊装前,在管道外壁焊接的临时脚手架必需牢固可靠,脚手板铺设平整,绑扎完好,周围设有防护栏杆。313 管束、管道等第1批部件安装之前,在支撑梁上每间隔45m为所有柱子标注参照基准点,在基准点处使用水平仪测量桁架顶部高度并记录结果。在空冷凝汽器风机平台和所有部件安装完毕后,再次测量基准点处的所有高度并记录测量结果。这些记录将作为安装全部完成之后,对整个空冷凝汽器风机平台进行调整的基础和依据。314 冷凝管束卸货时应选在管束组装场,以便卸货后即可进行组装,避免由于运输不当造成管束损坏。315 三角形管束吊装期间,必须谨慎指挥,以避免任何无法控制的摇摆和旋转。316 管束铝制部分易受机械损坏,搬运时必须谨慎小心,只允许穿软底鞋在管束上走动,避免任何东西(木材、绳索、卡环或吊钩)吊落或划过管束。317 所有热交换器管束开箱和组装后应进行覆盖加以保护,避免锈蚀。318 管束的组装和吊装必须用护拦隔开,组装前必须在管束顶部固定一个脚手架,供施工人员作业。319 在各部件安装之前,必须检查部件内部的清洁,特别是管束分馏器联箱积存的沙粒和其他杂质必须使用工业吸尘器清理干净。3110 风机环在平台上安装时必须找正,保持风机护网、风机护筒和风机轮毂的中心尽量在同一轴线上。风机驱动装置开口的中心点和内径必须在规定的范围内,否则无法实现风机环及其组成部分的无应力安装,从而造成运行期间的损坏。(责任编辑:马 明)45 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/