生物质电厂钢结构安装施工技术

【摘 要】本文着力于介绍凯迪电力第二代高温超高压循环流化床生物质电厂钢结构安装工艺及分析安装过程中存在的一些技术难点，并提出一些安装过程中质量和工艺控制要点。

【关键词】钢结构；拼装；吊装施工

1.概述

在雾霾天气肆掠的背景下，生物质能源倍受关注，随着国家节能环保政策的大力提倡，第二代高温超高压循环流化床生物质发电厂成为了可再生清洁能源领域的一大亮点，其钢结构安装工艺质量也将备受关注，而钢结构安装的精度直接影响后续汽包、水冷壁、过热器、旋风分离器的安装精度，以下对第二代高温超高压生物质电厂循环流化床锅炉钢结构安装方法及工艺质量控制要点进行阐述和分析。

2.钢结构组装工艺

某电厂1×30MW机组属第二代高温超高压循环流化床生物质电厂，其锅炉钢架采用全焊接式结构，整个锅炉构架共布置15根立柱，每根分为多段，柱、梁主要采用板拼方形截面或型钢加板拼方形截面，锅炉钢架主要由柱、梁、水平支撑、垂直支撑、顶板梁、屋顶及平台扶梯等部件组成，锅炉钢架施工方案采用先在地面进行成品预组装，分为K0、K1、K2、K3、K4、K5立面，然后再进行整片大件吊装就位的方法进行安装；这种组合方式从安全风险控制上来说减少了高空作业工作量，降低高空作业风险，从质量控制上来说尽量避免了高空安装作业带来的精度误差，提高钢结构焊接质量，从成本控制上来说使大型机械使用效率和工况状态达到最合理化，大大提高了施工效率和经济效益，所以，无论是从安全、质量、进度、成本管控上来说，在地面组合后整片大件吊装的这种钢结构组合安装方式有着它独特的优越性和经济性。

2.1设备检查、划线等工序

设备到货后按照设备供货清单对设备全数进行检查，并进行外观检查。钢结构外观检查应无裂纹、分层、撞伤等缺陷；节点接合面无严重锈蚀、油漆、油污等杂物；焊缝外观无裂纹和咬边情况等，并做好自检记录；对影响钢结构安装重要集合参数的应仔细检查，钢结构钢立柱主要检查立柱弯曲度和扭曲度，做好记录，柱子弯曲度测量采用绷钢丝的方法，测中点最大弯曲度，其值应≤1/1000柱长，且≤10mm，测量时翼缘板面和腹板面应分别进行。在制造厂许可的情况下，尽最大努力进行校正。根据设备制造厂清单检查设备是否缺件，对已组装部件检查其位置、数量是否符合设计规范。钢结构组装前允许偏差见表1。

钢结构立柱划线重点为1米标高线与柱面中心线，由于这些都是钢结构找正测量的基准依据，直接关系到锅炉钢结构安装找正的质量，所以划线时一定要精确，标识清晰，且位置便于观测。

2.2 钢结构组对

2.2.1在现场组装时，必须要有一个合适的工装平台，平台整体水平度要好，工装平台基础牢固，要绝对能承受所组合件的重量，保证在安装过程中不出现变形，从而保证钢立柱在组合时受力均匀；

2.2.2将钢立柱进行水平调节，将需要组合的部件处于同一水平轴线上，为防止焊接收缩变形，整体尺寸按照图纸略微放大，而对于这个放大尺寸则要根据现场实测尺寸来预留，以保证立柱整体长度在设计范围之内，减少因制造误差造成的安装误差值；

2.3钢结构焊接

2.3.1焊材及工艺

生物质电厂锅炉钢结构材质一般为Q235-A和Q345-B，分工字钢、槽钢、板材等，焊接接头形式包括对接、搭接和角接，选用E5015焊条，焊接方式的手工电弧焊、钢结构的焊接，应注意控制焊接时的电流，电流过大，焊缝韧性下降，电流过小，焊缝熔和不好，造成假焊、接头强度降低，承载能力弱，具体焊接参数选配详见表2。因此，应严格按设计图纸和焊接工艺卡施焊。

2.3.1变形控制

钢结构立柱横梁和斜柱杆等部分的长度卡，直线度要求高，有必要严格控制焊接变形，容易产生变形的地方是：立柱上中下三节连接的纵向，横向及弯曲变形。角焊缝的变形，采取下列措施减少变形量。

a.尽量减少熔敷金属量，在能满足强度的情况下，填充应少，对对接焊口而言，坡口角度为60°左右，母材间隙3-3.5mm，焊缝余高0-1mm，角焊缝的焊角高度应根据设计要求，一般应达到6mm-8mm即可，坡口加工及对口详见示意图1。

b.对较长的焊缝或对称布置的焊缝，采取两人对称法施焊，并保持速度一致。

c.对自查较轻的结构，可以把它先用夹具固定下来或点焊在组对平台上，待焊缝完成并冷却后，再松开夹具，可减少变形。

d.必要时采取反变形措施，在组对时，给变形的反方向一个角度，使得变形的角度与塔定的角度抵消，该措施适用于弯曲变形大的结构。

2.4.1减小焊接应力

a.除有特殊要求外，避免强行组对

b.严格执行正确的焊接顺序

c.采用对称法施工

d.对焊缝密集处、必要时采取热处理消除应力

3.钢结构安装

在生物质电厂锅炉钢结构组合、安装过程中，根据现场情况、构件的设计参数以及最大化优化机械使用率、机械工况最佳状态和节省安装成本多重考虑，经过多种机械使用方案对比，最终选用180t履带吊和130t汽车吊配合使用，从现场实际情况来看，这种吊机的选用也是很成功的，今后可作为同类型生物质电厂锅炉安装时选用吊机的一个参考。

3.1钢结构吊装

5片钢架从K5柱往K1柱方向进行吊装，首吊件K5立面约重39t（不含顶板梁重量），吊装采用履带吊主吊和汽车吊抬吊的方式进行（双机联动抬吊见示意图2），使用180t履带吊为主吊机，因整片钢结构立面长宽跨度较大，为防止履带吊在吊装过程中钢结构立面受力不均发生应力变形，选用130t汽车吊辅助钢架立面翻转，待第一片吊装到位后，用缆风绳进行固定，然后吊装第2片，用缆风绳固定，待两片钢架的距离和与基准线的间距满足规范要求时，安装间的两片的连梁。依次类推，将钢架部分吊装结束。

安装时，K1-K2的钢架连梁应预留汽包和水冷壁吊装空间。待大件吊装结束，再行封闭。

3.1.1基础处理：在钢架吊装前，应对基础的标高和十字中心线进行检查。同时应将基础上表面全部打出麻面，放置垫铁处应凿平。吊装前，应用水准仪检查所有的垫铁标高是否一致。

3.1.2钢架的找正采用经纬仪和连通管相结合的办法进行。钢架的垂直度采用经纬仪，钢架的标高采用连通管进行测量。

3.1.3底板钢筋的安装：应使钢筋紧贴底板并引至立柱立筋板上，钢筋与立筋板的焊缝长度约为钢筋直径的6～8倍，并且采用双面焊接，详见图3。

4.生物质电厂锅炉钢结构安装过程中质量控制的要点

钢结构工程施工过程中的质量控制是整个工程中最为重要的。在施工过程中，施工企业应增强施工过程中质量意识，同时加强监督机制，只有这样才能够将施工过程中的质量控制掌握好。在钢结构施工过程中，有两个重点是需要注意的，一个是钢结构安装过程数据测量的准确性，第二个是焊接变形。

4.1数据测量的准确性：钢结构安装过程中主要使用的测量仪器有全站仪、水平仪、钢卷尺等，这些仪器的准确性直接影响到钢结构安装的精度，通过高精度的测量和矫正使钢构件安装到设计位置上，满足绝对精度要求，因此测量控制是保证钢结构安装质量以及工程进度的重要工序。为确保钢结构安装测量数据的准确性，测量仪器及测量数据应满足一下几个方面：

4.1.1钢结构安装期间所使用的测量仪器须经专业计量器具校验单位校验并在检验有效期内使用；

4.1.2数据测量宜选在阴天或者日出时分，这样数据测量的误差值将缩小很多，同时也提高了钢结构安装精度；

4.1.3数据的复测：钢结构安装时因焊接及安装偏差，安装数据随时都在变化，无疑数据复测成了过程中调整安装工艺的重点，及时、准确的复测数据可以将很多误差消除在安装过程中，这样也能提高安装精度，避免不必要的返工，减少生产成本；

4.2焊接变形的矫正：钢结构在安装过程中受焊接应力的影响容易发生变形，关于焊接防变形措施本文之前已经进行了解析，在此将不再赘述；钢结构安装时，如果变形不予矫正，则不仅影响安装整体质量，还会影响工程的安全性能，在这里主要对钢结构焊接完成后存在的变形矫正方法进行介绍。

焊接钢结构产生的变形超过技术设计允许范围，应设法矫正，使其达到设计规范要求。实践证明，多数的变形都是可以矫正的。矫正的方法都是设法制造新的变形抵消已有的变形。

在生产实际过程中经常使用的矫正方法主要有机械矫正、火焰矫正。由于现场实际条件有限，现场实际安装一般使用火焰矫正法和机械矫正法相结合的措施；

4.3钢结构吊装变形：钢结构整片吊装跨度大，立柱立面积小，刚性低，在吊装过程中很容易发生吊装变形，不恰当的吊装会加剧钢构件变形量，合理的吊机选用和吊点选择则可以尽可能的减小吊装过程中的变形量。

4.3.1吊点的选择：组合好的成品K5立面钢结构外形尺寸为39.5m*14m，整片钢结构吊装主起升吊点布置在成品框架27.25m标高横梁与立柱交叉处，共设置三点，外加一只手拉葫芦起辅助调整作用，这样的吊点选择可以很大程度控制吊装过程产生的受力变形量；

4.3.2组合后的成品框架采用双机抬吊方式翻身起吊，起吊主力吊机为180t主臂式履带吊（主臂长56m）；配合抬吊机选用130t汽车吊，双机联动动作配合协调，抬吊到位后的正式起吊；

4.3.3成品框架翻身抬动作应保证缓慢、平稳；

4.3.4整片钢结构吊装吊装时在吊点交叉处设一组32t开口，调整钢架中心处受力，防止吊装过程中钢架受力不均使钢架中部产生严重的变形。

5.结语

提高生物质电厂锅炉钢结构安装质量，建造安全可靠绿色新能源。通过生物质电厂锅炉钢结构安装工艺及重点质量控制点方面对钢结构安装进行了阐述，通过解析钢结构安装工艺、质量控制及解决措施，为后续生物质电厂锅炉钢结构安装能高质量的完成提供参考。

作者简介：

张伟栋，男，1969年生，主要从事电建施工技术工作。