循环流化床(CFB)锅炉施工工法

  9)采用与仰焊打底相同的顺序进行水平打底焊(注：由于仰焊打底与平焊打底的接头与水冷壁填塞扁钢条的角焊缝无法错开布置，打底焊的接头一定要保证熔合、焊透)不得有焊接缺陷，为此应选用小口径且细长的钨极氩弧焊铜喷嘴，且适当伸长钨极，加大氩气流量，以形成较纯的气体保护氛围。

  10)打底焊结束后，针对每一个对接口由两名焊工密切配合施焊，操作要点是：首先由下面的焊工从仰焊起弧点沿逆时针方向开始施焊，当焊到平焊起弧点时不要息弧，位于上面的焊工立即在此起弧，沿逆时针方向焊接到收弧点，然后由下面的焊工从仰焊起弧点沿顺时针方向开始施焊，当焊到平焊起弧点时不要息弧，位于上面的焊工立即在此起弧，沿逆时针方向完成整道焊口的焊接。为避免手工电弧接头与打底焊接头重合，盖面焊的接头位置见图5.2.2-3。

  1）吊装总体描述：用2台10t卷扬机抬吊锅筒两头。启动卷扬机，将汽包提升到离地200mm；对卷扬机捆绑、滑轮组、导向滑车、吊装绳、起重跑绳等做全面检查合格后起左侧卷扬机使锅筒倾斜40°，再平稳上升，到锅筒左侧最高点超过最上层横梁时，起右侧卷扬机将锅筒吊平，然后将锅筒平稳上升到安装标高；将临时固定在锅筒上的链片组与大板梁上的吊杆用销轴连接就位。

  2.3在锅炉受热面（水冷壁管）的焊接方法上，采用双人双面氩弧间隔焊的焊接方法，解决了水冷壁组焊后易变形的问题。

  2.4采用正式桥架沿着锅炉立柱将二级配电箱引入各层，解决了就近使用电源，对临时用电管理起到非常好的作用。

  2.5采用集中供气方式将氧气乙炔及氩气引入各层，减少了气瓶的上下吊装，降低了安全风险，提高了施工效率。

  1）采用塔吊吊装炉体框架结构和其他附件，可以快捷、高效、安全的组织施工，能够尽可能的防止用卷扬机和滑轮组吊装时存在的安全风险隐患，提高效率，创造更好的经济效益。

  2）由于炉体结构的特殊性，采用卷扬机、滑轮组吊装汽包和成片水冷壁，能轻松实现安全、平稳，有利于空中调节、组对，同时使用费用较低。

  3）前侧水冷壁分三片在组合架上完成，并安装好刚性梁；然后在前侧壁上面组合后侧水冷壁，后侧分二小片组合，且安装好刚性梁；

  4）炉底水冷壁按结构特点，宜在组合平台上进行组装，首先设置以炉底大小的钢平台一个，然后倒置在平台上组合, 组合工作量主要是联箱焊口与鳍片的焊接，再把炉底刚性梁安装上去，炉底整体翻身吊装到炉膛底部；

  全部水冷壁重量都通过上集箱由吊杆装置吊在顶板梁上，而热态运行时，整体向下膨胀。

  1）在锅炉侧面就近搭设两个几何尺寸大于水冷壁长和宽尺寸的钢平台架，一个钢平台架用于组对、焊接左右水冷壁，另一个钢平台架用于组焊前后水冷壁；

  2）左右水冷壁整片在地面组合，同在一个组合架上完成，先组合右侧水冷壁并完成水冷壁上的刚性梁后再在右侧水冷壁上面组合左侧水冷壁并安装好刚性梁；

  c)管口组对的错边量和弯折不允许超出规范要求，以免管内截面积不等造成水流阻力不匀而造成水流分配不均；

  3)为提高组对效率，组对时可将膜式壁管两侧的密封板用气割切开100mm，待管口焊接结束后连同密封板一同焊好。

  4)组对时一定先焊定位管，每片膜式壁管氩弧焊打底，全部焊完后并经尺寸复验无误，再盖面，盖面时采用跳焊的方法施焊。

  1锅炉炉体框架跨距大、高度高、分层多，安装质量控制难度大；在分析对比以往锅炉框架的安装的步骤和经验的基础上，总结出框架结构在地面预制成片，再分段吊装组对成框架，形成稳定的空间结构的新施工工艺。

  5)水冷壁在组焊时，先组焊膜式壁之间的管口，测定组合后膜式壁的几何尺寸（长度、宽度、对角线）无误后，再组焊膜式壁与集箱上管座的对接焊口，以确保水冷壁的几何尺寸符合图纸要求。

  6)焊接水冷壁的鳍片过程中，由于密封件的焊缝长度长且平行排列，当焊缝长度大于1m时要分段施焊。注意承压部件与非承压部件的连接焊接，焊接线能量应严格按工艺评定要求，以免焊缝咬边或熔池过宽，收弧处的熔池应用点焊的方法将熔池填满，或将熔池引到非承压元件一侧。密封件若采用奥氏不锈钢或马氏体不锈钢，应根据不一样的种类钢焊接选用相匹配的焊接材料来焊接。

  在施工中安全、质量、进度各方面均取得良好的效果，受到业主的一致好评，同时也取得了一定的经济效益与社会效益。

  本工法根据CFB锅炉的结构特点，合理地安排了施工工艺，加大地面预制深度，减少了高空作业和交叉作业工作量，实现了良好的工程质量，缩短了施工工期，从根本上保证了锅炉施工的安全、质量和工期，具有以下特点：

  循环流化床（CFB）锅炉采用低污染清洁燃烧技术，具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大、负荷调节快等优点。石油化学工业企业使用CFB锅炉既可得到生产所需的蒸汽，又可利用多余的蒸汽发电，以减少外购电力；能大大的提升企业的经济效益，降低燃烧废物的排放，符合国家的节能环保政策。我国CFB锅炉主要由清华大学等高校、研究院所和国内锅炉厂联合研制，其中400t/h级循环流化床锅炉炉体结构较为复杂，安装要求比较高；锅炉本体受热面及附属管道合金钢管所占的比例比较高，焊接难度大。针对以上技术难题，中国石化集团第五建设公司与中国石化集团宁波工程公司2005年联合成立了400t/h级循环流化床锅炉施工工法研发小组。

  2）水冷壁是锅炉的主要蒸发管受热面，从焊接角度来讲，应采取以下防止爆管事故发生的措施：

  b)膜式壁管组对焊口时先焊定位管口，其余焊口采用跳焊法进行施焊，减少焊接变形（焊口处弯折）和减少焊接应力集中；

  1）由于锅炉附件多，安装过程程序性强，且安装周期长，在安装前应建立安装台账，从材料进场、检验和安装情况逐件落实时间和责任人。

  2）对受热面焊口应先进行仿真模拟焊接，待全部焊工能熟练地进行两人两面焊后，才可以进行正式焊接。

  3）在焊接水冷壁密封鳍片时应严格控制线能量，以防将管子烧穿；同时在焊接时应采取随焊随检的检验模式，确保每一条焊缝的焊接缺陷可以及时有效地发现和消除。

  11)对整片列管的组对而言，焊接顺序是从中间向两边，跳跃施焊(与打底焊顺序相同)。

  12）打底焊时要保证焊透，根部要平整，不得有凸出焊瘤和内凹现象，以防改变流体截面阻力。

  13）在焊接水冷壁管时，应在定位管焊好的基础上先焊焊缝间隙符合标准要求的，根据焊接过程焊缝的收缩情况依次跳焊，对焊缝间隙小的应在整片焊缝焊接前用薄钢板条限位。

  循环流化床(CFB)锅炉施工工法由中国石化集团第五建设公司与中国石化集团宁波工程公司共同完成；目前在中国石化集团系统内的CFB锅炉设计由中国石化集团宁波工程公司完成,施工由中国石化集团第五建设公司承担。由于CFB锅炉结构较为复杂，在工法形成过程中，研发团队根据CFB锅炉的结构特征，对锅炉钢架、汽包、受热面等主要构件的安装条件做多元化的分析对比，比较不同安装的步骤的安全可靠性和经济性，同时结合现阶段国内先进的施工机械性能和安装工人的技术水平，主要从安装工艺、吊装方法、组对方法、焊接和安全管理等方面入手,对CFB锅炉实施工程技术来优化和创新，以实现CFB锅炉安装全过程的安全、质量、进度和成本目标控制。最终总结出一套科学、经济的安装施工方法及锅炉模块化施工工艺，对CFB锅炉安装起到了很好的指导作用，通过工法的推广应用使我们在锅炉施工方面的优势得到凸显，为获得更加多市场占有率提供了技术支持。

  工法形成后在CFB锅炉施工的关键实施工程技术取得了新的突破，对实现锅炉模块化实施工程技术有了很大的推动，工法形成后应用于镇海炼化100万吨／年乙烯工程45万吨/年聚乙烯装置安装工程建设项目中3台420t/h锅炉项目、广州分公司热电资源综合利用改造工程中2台410t/h锅炉项目和四川维尼龙厂醋酸乙烯项目2台460t/h锅炉项目。以上施工的锅炉本体试压、72小时负荷试运行一次合格。

  8）在拼装过程中，整体水冷壁对角线、炉膛中心线等进行复测，调整到符合图纸及规范要求，最后进行四周水冷壁角缝鳍片，炉顶、炉底四周鳍片与四周立管进行鳍片封接。特别要强调炉内鳍片焊缝必须平整打磨光滑，不能有凹凸不平的坑出现，否则对炉内运行产生磨损作用；安装上的刚性梁连接板必须按图保证其膨胀方向及其膨胀量，最后安装好防震装置。

  2400t/h级CFB锅炉框架安装共分6层，每一层都要在安装找正、高强螺栓紧固、梯子平台等附属结构全部完成后，才可以进行第二层结构的安装，见图5.2.1。由于每一层的安装找正是分层进行，避免各层安装偏差累计，使整个炉体框架的安装偏差始终控制在10mm以内，小于设计允许的15mm偏差。

  400t/h级CFB锅炉炉膛断面为正方形，深度和宽度均为9980mm；炉膛四周由φ605、节距为80mm的管子焊成膜式水冷壁；前、后水冷壁下部管子与水平线°角倾斜形成冷灰斗；后水冷壁在炉膛出口下缘向炉内突起形成折焰角，然后向上分二路，其中一路1/3管数，节距240mm垂直向上穿过水平烟道进入后水冷壁吊挂上集箱；另一路2/3的管数，节距120mm以与水平线°角倾斜进入斜包墙上集箱。

  2.1钢框架安装采用地面预制成片，分段边安装、边找正的方法；安装过程采用经纬仪找正，速度快，质量好，且易控制。

  2.2安装过程钢框架、附件吊装采用塔吊，汽包和水冷壁吊装采用卷扬机和滑轮组。由于锅炉结构的特殊性，汽包和水冷壁的重量较重，采用卷扬机和滑轮组易操作，起重量大；塔吊的覆盖范围大，易于行走，有利于多点吊装和进场材料的堆放，克服了以往锅炉附件吊装采用卷扬机和滑轮组吊装的传统方法，降低了安全风险，尤其对于两台以上锅炉施工的成本优势尤其明显。

  5）水冷壁的安装、组对顺序为：左侧水冷壁吊装→后水冷壁上部吊装→后水冷壁下部，→前侧下部、中部、上部→炉顶三片水冷壁→顶部水冷壁→后侧下部→右侧水冷壁→炉底整体组装；

  7）待炉膛四周、顶、底全部到位后，然后开始前侧、后侧、炉顶、炉底进行拼装。待安装尺寸全部符合标准要求后，开始炉膛外四周的刚性梁按要求连接完；

  水冷壁管采用过渡管接头（Φ60×5/Φ45×5）单排引入上、下集箱，炉膛前、后和两侧墙各有124根上升管，汽水引出连接管，前墙、两侧墙各12根（每个回路2根）φ133×10，后水吊挂6根φ108×8，斜底包墙引出12根φ108×8，所有汽水引出管均与锅筒相连，每面水冷壁沿宽度分成6个管屏,具体分布见图5.2.2-1。

  8)水冷壁管材质为20G，水冷壁管的对接采用钨极氩弧焊打底，氩弧盖面的焊接方法。由于预制时水冷壁水平固定，对接口仰焊线能量小，平焊线能量大，使接头受热不均匀，易产生弯曲变形，现场防止焊接变形的措施是采取合理的焊接顺序，因刚性固定会造成接头拘束度过大，产生较大的焊接残余应力。 采用双人双面焊技术，打底焊先焊仰焊部位，从中间向两边进行施焊，焊1个空1个，跳跃进行，焊接顺序及成型如下图所示：

  本工法适用于大型CFB锅炉、煤粉锅炉的安装及检修工程，为其它同类锅炉的安装提供借鉴和参考。

  在受热面安装过程中，改变了原有的每一面均分片吊装，高空组对、焊接的传统锅炉安装施工工艺，采用了将受热面的前后、左右墙、上下分别在地面组焊成一整片，焊缝检测合格后整体用滑轮组吊装组对的新工艺。通过大量的地面预制，既加快了施工进度，又减少了高空作业量，同时为获得合格的焊缝质量提供了技术保障，使炉体的几何尺寸和焊缝内在质量明显提高。

  由于炉体结构是分层共６段安装，每一段都形成一个稳定的空间结构，有利于提高安装进度和安全管理，减少结构安装的交叉作业；应用本工法安装速度快，机械使用台班减少，高空作业量相对减少，框架找正精度高且易控制，与以往相同规模的锅炉框架施工周期从80天减少为60天，节约20天。