锅炉安装设置炉顶吊施工工艺探析

摘要：目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。本文结合实践探析锅炉安装设置炉顶吊施工工艺。

关键词：锅炉安装施工工艺实例应用

0 引言

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。“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。

1 工艺特点

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他的锅炉、石油化工装置的工程施工。

1.1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。

1.2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。

1.3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。

1.4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。

2施工工艺流程及操作要点

本工艺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，主要吊装设备采用200吨履带吊进行作业，炉顶吊选用25吨汽车吊。

2.1施工工艺流程

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吊装炉顶吊固定、作业。

2.1.1在锅炉主要钢架（包括炉顶大梁）吊装完成以后，才能进行炉顶吊的设置。炉顶钢架顶梁按要求事先铺设工字钢和走道板，吊装前经检查合格才能施工。

2.1.225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。

2.1.3炉顶吊在吊装前必须进行试吊。

2.1.4炉顶吊吊装就位在后包覆大梁顶上，先临时放置在走道板上，然后再进行打腿。打腿完成以后，加捆绳固定。当需要吊车在炉膛顶部作业时，先用走道板铺垫出吊车行走所需的路，然后利用2个5吨手拉葫芦把吊车牵引到作业位置，再重复上面的打腿过程。

2.2 炉顶吊车参数尺寸和站位位置

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，所以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。

2.3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。

3000mmP1

R19200 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。

所以取P1=（25+25）/2=25吨

根据受力分析可知：

R2×9.2=P1×3

R1+R2=P1

所以R1=16.85吨

R2=8.15吨

最大弯矩 M=16.85吨× 3m=505.5kN·m

对H1800×600×20×45的型钢，

截面惯性矩： I=（60×1803 -58×1713）/12=4992313.5cm4

截面模量： W=2×I/180=55470.15cm3

验算抗弯强度：

δ=M/γW=8.68N/mm2＜＜f=265 N/mm2

γ——截面塑性发展系数：对工字型截面，取1.05；

f ——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：

τ=VmaxS/Itw

=168.5×103×(600×45×877.5+855×20×427.5)/4992313.5×104×20

=5.23N/mm2 ＜＜ fv =170 N/mm2

Vmax——最大剪切力：取Vmax = R1= 168.5 KN；

S ——面积矩；

tw ——腹板厚度；

fv ——钢材抗剪强度设计值：对Q345B，35≥厚度＞16，取170 N/mm2。

从上述数字可以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炉顶吊的吊装

25吨炉顶吊自重为24吨。

计算载荷：

Q计=K1K2*Q=1.1*1.1*24=29吨

式中：K1——动载系数取1.1；

K2——不均衡系数取1.1；

Q——自重约24吨。

200吨履带吊工况：

主臂长度： 59米；

副臂长度： 33米；

幅度： 18米；

允许吊重： 29.2吨。

29吨＜29.2吨，可以安全吊装。

炉顶吊吊装示意图见下图：

5.5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。

3 应用实例

3.1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FOSTERWHEELER公司设计，是当时国内外最新型、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。

3.2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。

3.3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。