全国首台百万机组钢结构后开口法安装技术

【摘要】本文主要介绍了玉环电厂百万机组锅炉钢结构及大板梁通过炉膛后开口的吊装方法。阐述了百万燃煤机组π型锅炉钢结构的安装新工艺；着重介绍了通过锅炉后开口，利用单台750t履带吊吊装锅炉大板梁的技术。此方法吊装百万燃煤电厂锅炉钢结构及大板梁在玉环电厂工程成功实施，可为其它大型电厂锅炉钢结构吊装方案选择提供技术借鉴。

【正文】

1.工程概况

华能玉环电厂4×1000MW锅炉由哈尔滨锅炉厂设计的超超临界变压运行直流锅炉，锅炉采用平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构，主要承载杆件采用扭剪型高强螺栓连接副连接。钢结构构架宽度为69.6米（B0-B69.6），深为53.8米（BE-BK），第一层钢结构共有立柱48根，柱底板与立柱分开（其中B14.3、B55.3列的立柱与柱底板在厂内焊接为一个整体供货，其余柱底板为散件）供货。主钢结构的主要承载杆件的材质为Q345B，钢结构总重约7500多吨。

2.进度计划：吊装工期从20xx年11月钢结构开吊，到12月完成第一层钢结构吊装，吊装工期为1个月。整个锅炉区域的主钢结构安装计划在20xx年4月份结束。

3.施工前应具备条件

3.1施工要求

1)钢结构柱底板及第一层钢结构已基本到货，其余钢结构陆续到货，保证结构能连续吊装。钢结构连接用高强螺栓及摩擦板已经做过试验并符合要求。

2)土建基础验收移交。

3)吊机及配合吊机交付使用。

4)测量工具及施工人员到位。

5)吊装用其它工具及材料等到位。

3.2环境条件

1) 现场运输道路情况：在#3炉固定端到电除尘的通道畅通，炉膛已回填、夯实；#3炉后、锅炉左右两侧30米范围内回填、夯实并道路畅通；炉后B34.8-B55.3轴间，风机支架基础处需回填、夯实。

2)基础区域平整，毛地平完成。基础浇灌完成，移交验收合格后进行柱底板安装。设备堆放场地主要在炉后电除尘区域。

3）灭火栓等器材已定点放置。

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4）施工电源线布置完成。

3.3机械选择

4.施工准备

4.1基础验收及砂浆块制作

1）地脚螺栓验收范围为：螺顶标高，螺杆垂直度，基础螺杆相互之间的间距、对角线偏差。

2）基础表面验收范围为：毛地面标高（为负偏差），剪力槽的深度、宽度。

3）轴线验收范围为：各基础中心线已用红线或黑线标出，基础相互间距、炉膛对角线尺寸偏差，基准轴线垂直度偏差。

4）基础验收完后在柱底板安装前，需对基础进行清理，并对表面进行凿毛处理。在基础上制作砂浆垫块，每个地脚螺栓内侧各制作一个砂浆垫块，每个柱基础共制作4个砂浆垫块，砂浆垫块的配比：水泥：沙子：水=3：3：1。

4.2设备清点、检查

1）构件堆放不能超出三层1.5m高；构件堆放间距保持500mm。

2）堆积场进行区域划分，并记录每根构件的区域代码。

3）按照设备检验质量标准逐项检查并作好记录。

4.3 设备划线查找

1）查找厂家标定在36块柱底板上的中心线铳眼，并做好标记。

2）查找厂家标定在第一层48根立柱划的中心线、1m标高线铳眼，并做好标记。立柱1m标高

划定，厂家以柱顶面为基准。其它高度尺寸以1m标高为基准向上延升。立柱中心线划定包括腹板、翼缘板中心线。

3）每层立柱到货后对每根立柱进行长度，弓度，弯度，高度复测并做记录。大板梁划线检查，要求中心标记上下翼缘都做。

4.4设备倒运

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1）柱底板倒运必须做好防滑落措施。

2）倒运柱子时必须使用倒运支架，用道木拼成品字形结构。

3）必须走施工总平面图中的设备运输道路。

5.炉膛后开口法钢结构吊装工艺

5.1工艺介绍：所谓炉膛后开口就是在炉后预留大型履带吊进出炉膛的通道，先缓装此区域钢结构，等大板梁吊装完成后再将此区域安装完善。虽然吊装过程中炉膛本身没有形成一个完整的框架，但炉膛结构与两侧及炉前结构连接固定后，可以形成稳定的框架。在两侧框架未固定前，先将炉膛尺寸控制在安装允许偏差范围内，最终通过两侧的框架连接固定后，形成稳定的结构体系。利用这种方法吊装超大型锅炉钢结构，可以在前期大型吊机没全部投用前展开吊装工作，减少大型吊机投入力量，且保证施工工期不受影响，最后使用单台750t履带吊就可以完成大板梁的吊装任务。玉环#3机组缓装区域见下图：

钢结构吊装初期的吊机主要依靠由固定端（锅炉左侧，下同）BH-BJ排之间进入炉膛的7250型250t履带吊，吊机接成塔式状态，主臂长49.57m＋副臂长30.48m，最大起重 3

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量18m幅度时41.8t，可满足第四层下段钢结构的吊装工作。吊装完前炉膛BE-BG6.7排之间的第一层钢结构后,退至BH排将固定端BH-BK之间的柱间梁、平台梁、垂撑及平撑吊装完毕。LR1750型750t履带吊到达现场后布置在扩建端，将扩建端剩余结构吊完。此时250t履带吊布置在炉膛靠固定端吊装，吊装第一层到第四层下段钢结构，从炉后B34.8-B55.3轴之间退出，安装缓装件，完善第一层到第四层下段钢结构。完成后主要进行80t附臂吊的安装工作，在附臂吊安装完毕投用后退至炉后配合卸车和以后的空预器安装，最终由80t附臂吊、750t履带吊承担锅炉区域的结构件及其它锅炉设备的安装。固定端另布置一台50t履带吊作为现场卸车、地面组合的配合吊机。

5.2吊装方向：250t履带吊由固定端进入炉膛，由扩建端的B69.6轴开吊向固定端方向扩展吊装，在750t履带吊及固定端的附臂吊到位后，750t履带吊主要吊装B34.8-B69.6轴扩建端侧的钢结构，构件由B34.8轴向B69.6轴方向扩展，80t附臂吊主要负责B0-B34.8轴之间的固定端侧的钢结构吊装，由B34.8轴向B0轴方向扩展。

5.3吊装顺序：柱、柱间梁及垂撑、平撑、梁、组装框架。第一单元框架吊装后，向旁扩展吊装。吊装时将第一层钢结构划分为前后两个区域进行吊装，前炉膛区域为BE—BG6.7排， 4

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后炉膛区域为BG6.7—BK排。第四层上段及以上钢结构安装主要由80t附臂吊和750t履带吊安装。

5.4每一层吊装的同时进行找正、拉缆风、穿高强螺栓（最顶层高强螺栓穿装前将此框架垂直度、间距尺寸复测并控制在优良范围内）。

5.5第一层结构找正，高强螺栓全部终紧完毕，对立柱垂直度、间距、对角线尺寸、立柱1米标高偏差等进行自检、复测，符合质量要求后申请上一级验收。验收合格后进行下一层结构吊装。

5.6锅炉钢结构找正工艺

1）锅炉钢结构找正主要包括，柱底板间距对角线、标高水平度，立柱间距对角线、1米标高、顶层立柱标高偏差、垂直度，大板梁间距对角线、中心及水平度偏差等。

2）柱底板采用撬棒等控制其标高、水平度、中心线。

3）与柱底板分开时，立柱标高取决于柱底板标高的准确度，在柱底板二次灌浆前必须将底板标高控制在优良范围内。因立柱制作时存在长度偏差，所以1m标高划线要从柱顶引下来，并将此误差在沙浆块制作安装时消除。

4）对于支撑大板梁的炉膛立柱，在每层结构整体找正完成，高强螺栓穿装完后，用水准仪测量各立柱的相对标高偏差，如果相对偏差较大（一般应≤3mm），及时通知技术或质量部门根据现场实际情况制定处理方案。

5）立柱垂直度找正应放在早晨或傍晚日照温差小的时候进行，把影响垂直度的因素控制到最小的范围内，从而提高立柱垂直度的精度。

6）对于炉膛后开口吊装方法，如何有效控制炉膛尺寸偏差相当重要。首先测量炉膛立柱的垂直度偏差，同时复测炉膛间距和对角线偏差，偏差在允许范围之内，再开始穿装炉膛立柱的高强螺栓。然后复测两边框架结构间距及垂直度，通过调节最边排立柱垂直度来控制两边框架间距，尺寸符合要求后先穿横梁的高强螺栓，最后通过垂直支撑和水平支撑的固定将边排柱与炉膛柱形成稳定框架结构。

7）间距、标高找正用的钢卷尺必须经过计量，采用的弹簧称拉力必须与计量拉力一致（现计量卷尺拉力为10kg±0.5kg），吊机不能对正在找正的结构进行吊装或临抛。在其它框架构件安装的过程中应不断跟踪观察垂直度、间距变化，如超出允许范围应及时用缆风调整过来。锅炉钢结构找正时附臂吊不允许工作，且扒杆必须转到与锅炉房平行的方向。长卷尺修正公式：L实=L测+（L测×α）+L测×0.0115×（T -T0）其中α——此卷尺的修正系数；0.0115——卷尺的热膨胀系数；T——现场温度；T0——室内温度（取20℃）

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5.7扭剪型高强螺栓施工工艺

1）高强螺栓的保管

高强螺栓的存放和保管要采取必要的措施，建立良好的条件，防止螺栓连接件受潮生锈、沾污、碰伤和混批量，以保持螺栓连接件的表面状态，在施工现场专门设置一个集装箱，作为存放螺栓的仓库，具体要做到以下几点。

? 高强螺栓从设备库领出来后，应马上入库交专人保管，库房内不漏雨、不潮湿，地面

用木板等防潮材料垫高，严禁随意倒水、存放雨具及作休息室用；

? 进出库房搬运要轻拿轻放，防止螺栓损伤，防止散包混装；

? 应按包装箱上标明的批量、规格分类堆放整齐，堆高不超过1m。

2）高强螺栓的领用

? 领料要有专人负责。根据当天实际需用数量和规格签发领料单，用多少，领多少，不要

随意开螺栓箱，尽量保证当天领用数量和安装需要数量一致。领料单必须填使用部位，规格、数量、领用人、日期等，以实现对高强螺栓的跟踪统计；

? 不得随意换用螺栓规格及数量。如发现图中设计螺栓规格与实际安装长度不符时，选用

M22高强螺栓一般可按连接板厚度加上35mm以上，并取5的整倍数，并做好记录。例如：连接板厚度为38 mm，加上35 mm为73 mm ，取5的整倍数即75 mm；连接板厚度为36 mm，加上35 mm 为71 mm，取5的整倍数即70 mm。

? 当天施工剩余的螺栓、螺母垫圈应按同一批号、规格配置仍放入包装内妥善存放，不得

混放混用，并防止受潮生锈，沾污和碰伤。

3） 高强螺栓的吊运

? 专门制作吊装用高强螺栓箱2400*700*800两只，1000*600*1300 一只。

? 螺栓箱随吊装情况布置在各层钢结构的平台上。

? 根据螺栓安装图对要穿装的节点进行配置数量规格，放入工具袋后，人工运至安装点。

不同箱的连接件应加以区分，禁止不同箱内的螺栓，螺母，垫圈混放配置使用。

4）高强螺栓穿装

? 钢结构构件就位必须穿装临时螺栓，待结构找正后，再换用高强螺栓。高强螺栓不得兼

作临时螺栓，报废的少量高强螺栓作好油漆标记后可以作为临时螺栓使用。（特例：压力层部分杆件直接采用高强螺栓穿装。）

? 穿装时，螺栓应自由穿入螺孔，不得强行穿入。如螺栓不能自由穿入时，需对螺孔机械

扩孔后再穿装螺栓，扩孔最大不准超过1.2d（d为高强螺栓直径）。

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? 螺母应能自由旋入螺栓，如不能用，弃用此套连接件。

? 垫圈和螺母的位置和安向应正确，不得装反。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面

的一侧应朝向垫圈有倒角的一侧。扭剪型高强螺栓的连接件只有一只垫圈，装在螺母一侧。

? 终紧后的螺栓不得重复使用。

? 遇有雨天停止穿装。雨后须好等摩擦面干燥后方可穿装。有油污或其它杂物者不可穿装，

清理干净后方可穿装。

? 穿装方向：上翼板螺栓一般朝上穿，在平台通道上的尽量朝下穿。下翼板螺栓在不影响

紧固的情况下尽量往上穿。腹板螺栓根据紧固许可方向来决定。要求同一面上的螺栓穿装方向一致。

? 高强螺栓的穿装可以在立柱垂直度初步符合要求，顶紧面符合上述要求后直接高强螺栓

穿装。

5）高强螺栓紧固

? 手紧：螺栓穿装后，先用普通扳手略作紧固。

? 初紧：用电动初紧扳手对螺栓进行初紧。初拧扭矩值为0．13×P×d的50%左右（M22

300N.m M24 390N.m）

? 终紧：高强螺栓终紧时间要求根据现场实际情况连续进行即可。当螺栓因结构原因无法

用终紧扳手终紧时，改用扭力扳手终紧后，并填写手动扳手扭力记录表，并在梅花头上涂上醒目的油漆，以示区别。可以用切割片切割或锯弓割去；注：在割除梅花头前必须经技术部门确认后进行。大节点（如立柱节点）在终紧前必须进行复紧，以便更好的消除连接板之间的间隙。注：单排框架的节点，须在整排找正完毕后统一终紧，两排间小梁在相临两排框架找正完后进行高强螺栓紧固。

? 紧固顺序：每个立柱节点处的紧固顺序，呈S形紧固。其余节点的紧固顺序，由中心向

外紧固，宜对称进行，一圈一圈地由中心向外扩展。H型垂撑连接紧固时按下列顺序进行：柱侧连接板、腹板连接板、上翼缘连接板、下翼缘连接板。

6)高强螺栓终紧后应随即涂刷防腐涂料，涂料为：J52－2氯磺化聚乙烯。立柱节点顶紧处油漆前须先验收顶紧面处理情况。主节点的连接板间隙在涂刷防腐涂料之前刮腻子。

6.大板梁吊装工艺

6.1大板梁概况：锅炉大板梁共4根，分别为C、D、E、F大板梁，依次搁置在锅炉BF、BG、BH、BJ排的14.3和55.3的柱头上。板梁为叠梁形式，每根大板梁分上下两根。大板梁基 7

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本数据见下表：

6.2吊机状态：大板梁吊装使用750t履带吊加超级配重状态单机吊装的方式，750t履带吊站位于锅炉14.3轴线与55.3轴线之间的炉膛内部，吊机状态为SDWB，其中主臂S=77m，桅杆D=35m，副臂W=35m，该状态经过750t履带吊专用软件模拟后得出，吊机幅度为25m时，额定起重量为173 t（不含吊钩重）。

6.3大板梁卸车：用750t履带吊单机吊装卸车，吊耳设计见下图。卸车时750t履带吊用一对长36m直径φ65的钢丝绳；大板梁卸车时要在上下翼板棱角处包好包角铁。待大板梁卸车后搁置在炉后的地面上时，要在大板梁底部垫好道木。下梁运输时下翼缘面直接搁置在平板车上，卸车后利用吊耳可以直接起吊，上梁运输时翻转180°，上翼缘面搁置在平板车上，在卸车后需要翻身才能吊装就位。

6.4大板梁（上梁）翻身：因板梁长度太长，750t履带吊单机翻身时大板梁两端部会产生挠性变形，为了保证板梁平稳翻身，利用750t履带吊、50t履带吊、90t汽车吊三机抬吊翻身。50t、90t吊机吊点布置在叠合面，750t直接用起吊吊点（板梁上翼缘表面）。三台

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吊机同时翻身时考虑到另外两台小型吊机吊装能力有限，在翻身前需要进行负荷分配，按照板梁151t计，750t履带吊承担91t，90t汽车吊及50t履带吊分别承重40t、20t，750t履带吊利用布置在上翼缘上中心点两边的吊点起吊，90t汽车吊吊点距中心为9m, 50t履带吊吊点距中心为18m。翻身从炉前往炉后方向，翻身时要防止大板梁突然倾倒、窜动，所以在翻身时要在板梁底部垫好道木，同时2只10t链条葫芦和吊机同步拉紧，以防止大板梁翻身过程突然倾翻。翻身时由50t履带吊、90t汽车吊、750t履带吊缓慢起升，将大板梁抬起，直到完全悬空，再由750t履带吊缓慢起高，当大板梁基本处于水平状态时，50t履带吊机、90t汽车吊缓慢松钩，同时750t履带吊做同步调整，最终由750t履带吊单独受力后松开另外两台配合吊机。

钢丝绳与翼板接触点要包好包角铁。大板梁翻身翻好之后，需要在大板梁上搭设脚手架，上梁脚手架直接生根在上翼缘上。

6.5大板梁吊装：大板梁翻身后（下梁吊装不须翻身），先进行试吊，即750t履带吊吊起大板梁离地面200mm距离后，静止1分钟，进行松钩动作，检查吊机制动情况，如无异常，方可进行正式吊装。大板梁正式吊装时，必须保持吊机动作缓慢协调，起高板梁到1m左右高度时，吊机向炉前方向行走，板梁沿炉膛对角线方向水平倾斜，等完全进入炉膛后，即吊机幅度离板梁就位距离25m时开始起升板梁，当板梁超过就位高度后，调整板梁方向 9

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进行就位，吊装过程中应注意避免大板梁与炉膛内挑平台及结构等设备相碰，损坏设备。

6.6大板梁吊装顺序

吊装总的顺序是从炉前向炉后吊，其中F上、下梁需等E梁安装完成后，H-K/B14.3-B55.3轴线间的缓装部分结构恢复,省煤器灰斗吊装就位后，方可进行吊装。

6.7大板梁安装方法

1）大板梁下梁吊到高空后，调整方向，吊机缓慢松钩，找准两端的定位螺栓孔，吊机点动松钩，随时了解吊机负荷情况，进行板梁垂直度初步找正，穿定位螺栓，在吊机脱钩前先扑扒杆再松钩，以防吊机反弹。最终下梁两端各用16颗M24螺栓联接固定。

2）每根大板梁上梁吊装就位时，要进行初步找正，打好定位销，间隔穿好螺栓并初紧，初紧力矩为560N.m，然后方可松钩。

3）由750t履带吊利用上梁的吊装耳将上梁吊起，叠放于下梁上面，对叠接板进行初步找正。要保证叠接板的螺栓孔位对齐，并在梁两端及中间各打入定位销。在梁的两端间隙小的地方，穿装部分临时螺栓。上、下梁找正，使得上、下腹板的垂直度和同心度符合技术要求。

4）叠接板上剩余螺栓孔穿装高强度螺栓，并进行初紧，然后把临时螺栓换装为高强度螺栓。

5）高强度螺栓穿装完毕后，及时进行初紧和终拧。按照从叠梁两端到中心，再从中心到两端的顺序进行，必须均匀、逐步地消除上、下叠接板之间的间隙，初拧不少于4遍。待叠接板间的间隙消除且所有的高强度螺栓达到规定的初拧扭矩值后，按照从梁的中心向两端的顺序进行高强度螺栓的终拧。

6）高强螺栓终紧后，对叠梁结合面进行焊接，焊脚高度为K=12mm，焊条型号为：E5015。为了防止焊接变形过大，采用分段对称倒退工艺进行焊接，即让4个焊工分别在大板梁两侧从中间向两端焊接，焊接形式采用花焊，每间隔200mm焊200mm。然后再以相同方式回头将未焊部分焊满。

6.8大板梁找正方法：大板梁吊装之前引测出炉膛中心线（可在炉前或炉后，视现场允许找正条件确定），并确定仪器站位基准点，同时在吊装前大板梁必须划好中心线，中心标记一般向左侧或右侧偏移800或1000mm便于测量。大板梁就位时用地面上经纬仪或全站仪找中心，待符合要求后吊机慢慢松钩，到吊机受力为大板梁的1/3时再用仪器观察中心 10

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偏差，直至完全松钩，拧紧固定螺栓，再复测中心线，中心偏差在允许范围内后才可拆除钢丝绳。同时大板梁两侧拉揽风或焊接支撑固定。大板梁全部就位后马上吊大板梁两端的主梁，同时找正间距和大板梁垂直度，达到要求后紧固高强螺栓。

7. 实践效果

玉环电厂#3锅炉钢结构在吊装初期不能在两侧配备大型吊机的情况下，通过炉膛后开口，利用250t履带吊进入炉膛吊装，满足了钢结构初期的吊装需要。有效缓解了大型吊机的使用压力，为#3锅炉的整个施工工期创造了有利条件。大板梁整个吊装及翻身过程安全顺利，前三根大板梁的吊装仅用了不到三天的时间，由于准备工作充分，无异常情况发生。大板梁吊装前，曾担心后开口法吊装大板梁会引起炉架内倾，炉膛尺寸发生变化导致大板梁不能顺利就位。所以在吊装前在每根炉膛立柱顶部向外侧拉设缆风绳，即可以防止炉膛尺寸变化又可以在大板梁就位时做微调用,确保了大板梁的顺利就位。此施工方法在全国1000MW燃煤机组中属首例，在玉环工程#3机组的成功实施证明了此施工方案是可行的、合理的，达到了我们的预期目的，同时可为其它大型电厂锅炉钢结构吊装方案及吊机的选择提供经验借鉴。

【参考文献】

1 《玉环电厂锅炉安装说明书》（哈尔滨锅炉厂）

2 《电力建设施工及验收技术规范 锅炉机组篇》（电力部）

3 《火电施工质量检验及评定标准 锅炉篇》（电力部）

4 《钢结构工程施工质量验收规范》（建设部）

5 《钢结构教材》（武汉理工大学出版社）

6 《实用起重手册》（水力电力出版社）

7 《钢结构设计手册》（建筑工业出版社）

8 《国家电力建设安全工作规程》（火力发电厂部分）（国家经济贸易委员会）

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