燃機余熱鍋爐受熱面模塊吊裝裝置設計對安裝工程的影響

上海電氣電站工程公司 施濤 陳極有 徐永勇

1 引言

燃氣輪機余熱鍋爐是集高效、清潔、環保于一體的燃氣輪機聯合循環電廠的關鍵發電設備，是燃氣—蒸汽聯合循環電站發電系統的關鍵主機之一。余熱鍋爐（HRSG）是一種能量回收熱交換設備，可以從熱氣流（例如燃氣輪機或其他廢氣流）中回收熱量。余熱鍋爐產生的蒸汽可以用于驅動蒸汽輪機（聯合循環）。余熱鍋爐（HRSG）模塊由4 個部件組成，包括蒸發器、過熱器、再熱器和預熱器。通常余熱鍋爐廠家會將不同的組件放在一起形成模塊化以滿足單元的操作要求。

模塊吊裝是余熱鍋爐安裝的核心工作。本文比較兩臺來自不同廠家（H鍋和S鍋）的同等級F級燃氣輪機余熱鍋爐中的受熱面模塊所配置的吊裝裝置的不同設計，基于此設計特點編訂的吊裝方案，對比得出兩種吊裝模塊設計所帶來的工期和成本的影響。

2 工程概況

項目A 采用的是H 鍋爐廠生產的余熱鍋爐，室外露天布置。鍋爐為H鍋生產的臥式、三壓、再熱、無補燃、正壓運行、9F燃機余熱鍋爐等。余熱鍋爐設有旁路煙系統，增加了機組運行性能的安全性、可靠性，便于實現燃氣單循環和燃氣/蒸汽聯合循環的相互切換[1-2]。余熱鍋爐受熱面采用模塊設計供熱，余熱鍋爐有6 個單元，每單元3 個模塊，共計18 個模塊。H鍋余熱鍋爐的受熱面模塊的尺寸、質量參數見表1。

項目B 采用的S 鍋爐廠生產的余熱鍋爐，室外露天布置，為9F級聯合循環三壓再熱臥式布置自然循環余熱鍋爐。煙氣從燃氣輪機排出，經煙道進入鍋爐本體，依次水平橫向經過模塊1、模塊2、模塊3、模塊4、模塊5 和模塊6，最后經出口煙道及煙囪排空。鍋爐汽包分高、中、低壓汽包，鍋爐受熱面采用模塊形式，共分為18塊，模塊從爐前向爐后共有6排，編號依次為1、2、3、4、5和6，每排分為3個。S鍋余熱鍋爐的受熱面模塊的尺寸、質量參數表見表2。

表2 S鍋余熱鍋爐的受熱面模塊的尺寸、質量參數表

3 受熱面模塊的吊裝裝置

余熱鍋爐受熱面模塊整體呈長方體狀，由鱗片管、集箱、集箱連管組成，體積大，重量重；特別是長度較長（可達數十米），且模塊中間無剛性支撐，整體柔性較大。由于受熱面模塊在余熱鍋爐內垂直布置，通常情況下，受熱面模塊的吊裝需要使用多臺吊車進行共同抬吊，將受熱面模塊從地面水平放置狀態調整為豎直吊裝狀態，然后從余熱鍋爐頂部吊裝就位，即從上往下進行逐層吊裝。采用多臺吊車共同抬吊時，多臺吊車要求整體協調配合度高；在吊裝過程中受熱面模塊鱗片管易發生變形等弊端；另外，受熱面模塊數量較多，工程施工效率低，成本費用較大。所以，鍋爐廠家通常會配備與自身產品相適應的余熱鍋爐受熱面模塊吊裝裝置。

下面分別介紹A 項目H 鍋爐廠和B 項目S 鍋爐廠的余熱鍋爐受熱面模塊配備的吊裝裝置，均為一個項目配備一套。A 項目H 鍋的受熱面模塊吊裝裝置如圖1所示，B項目S鍋的受熱面模塊吊裝裝置如圖2所示。

圖1 A項目H鍋的受熱面模塊吊裝裝置

圖2 B項目S鍋的受熱面模塊吊裝裝置

從以上對比可以看出，H 鍋和S 鍋的模塊吊裝裝置設計基本相同，將吊裝裝置與模塊運輸過程中的包裝架形成固定，一側預留主吊具吊點。不同的是H 鍋的吊裝裝置為整套吊裝裝置，僅需要模塊頭部銷軸連接+中部插銷固定；而S鍋的吊裝裝置為散裝框架，需要對模塊進行頭部、兩側采用大量螺栓固定。

4 吊裝方案

4.1 A項目H爐吊裝的主要機械和吊裝方案簡述

選用一臺600t 履帶吊作為主吊機械，布置1 臺150t履帶吊作為輔吊機械，另布置50t汽車吊1 臺，作為600t履帶吊附加配重擺放使用，A項目H鍋余熱鍋爐模塊吊裝主要機械見表3。

表3 A項目H鍋余熱鍋爐模塊吊裝主要機械

模塊吊裝主吊吊車為600t履帶吊，將150t吊車布置在與600t吊車同一軸線上，起吊架重量及設備包裝架一共約為30t，回落扳起架時150t 吊車的載荷為15t，而150t 吊車在主臂為57.9m，半徑為16m時能夠起吊的重量為33.8t，滿足吊裝條件。

待模塊組件組合完成后，將模塊組件豎直，組件不離開地面，150t 走到模塊前側，拴鉤將起吊架放回到原位。用主吊機慢慢地將模塊從水平位置翻轉到豎直位置，H 鍋特別注明模塊起吊架在豎起過程中，只需要主吊機，不需要尾部輔助吊機，用600t履帶吊將模塊吊裝就位即可[3]。

4.2 B項目S爐吊裝的主要機械和吊裝方案簡述

選用一臺600t 履帶吊作為主吊機械和1 臺400噸履帶吊作為輔吊機械，B項目S鍋余熱鍋爐模塊吊裝主要機械見表4。

表4 B項目S鍋余熱鍋爐模塊吊裝主要機械

模塊卸車時使用600t履帶吊和400t履帶吊配合水平架將模塊直接吊起，卸到扳起位置擺放好扳起架上，進行模塊吊裝地面組合。

模塊吊裝采用一臺600t履帶吊（主臂工況）及一臺400t履帶吊配合將模塊直接扳起。當600t履帶吊將模塊連同扳起架及吊裝架扳起垂直后，另用一臺400t履帶吊配合將模塊的扳起架拆除與模塊及吊裝架脫離，然后用600t履帶吊將模塊吊裝就位。

5 工程影響

由于H 鍋和S 鍋余熱鍋爐配置的受熱面模塊吊裝裝置的不同設計，導致A、B 兩個項目在受熱面模塊安裝上工期和費用的影響。

S鍋比H鍋安裝成本增加主要為2方面，一是主要的吊裝機械；二是地面組合。S 鍋比H 鍋安裝成本對比見表5。

表5 S鍋比H鍋安裝成本對比

從表5可以看出，B項目比A項目為滿足余熱鍋爐受熱面模塊安裝需要全程配備一臺400t履帶吊和額外配備人工進行模塊與吊裝裝置的地面組合。

6 結語

燃氣輪機余熱鍋爐是燃氣—蒸汽聯合循環電站發電系統的關鍵主機之一。余熱鍋爐模塊吊裝是余熱鍋爐安裝的核心工作。本文介紹了兩臺同等級F 級燃氣輪機，來自不同廠家H 鍋和S 鍋的余熱鍋爐模塊的吊裝裝置。H 鍋的吊裝裝置為整套吊裝裝置，需要模塊頭部銷軸連接中部插銷固定；S 鍋的吊裝裝置為散裝框架，需要對模塊進行頭部、兩側采用大量螺栓固定。

由于H 鍋和S 鍋余熱鍋爐配置的受熱面模塊吊裝裝置的不同設計，導致A、B 兩個項目在受熱面模塊安裝上工期和費用的影響。從費用上，B 項目S 鍋比A 項目H 鍋為滿足余熱鍋爐受熱面模塊安裝需要全程多配備一臺400t 履帶吊和額外配備人工進行模塊與吊裝裝置的地面組合。A 項目H 鍋比B 項目S 鍋可以節約1 個月的工期，相對整臺余熱鍋爐安裝時間可以節約為20%。

基于以上的分析，建議S 鍋可以對其余熱鍋爐的模塊吊裝裝置進行優化改進，安裝公司在施工組織策劃過程中也可以對廠家進行相應的技術建議，可以優化安裝成本，同時可以縮短工期。