电厂减温减压装置支座破坏原因分析及处理

妥 平

(山西正和热电工程有限公司，山西 太原 030000)

1 工程概述

某4×50MW背压机组热电联产项目主要为满足当地城镇居民供热需求和周边中小企业工业用汽需求。建设规模为4×50MW背压式汽轮发电机组，配套4×320t/h高温高压循环流化床(CFB)锅炉及相关配套设施。项目于2018年3月开工建设, 2019年10月投产运营。2021年7月收到业主单位运行技术人员反馈：现场停机检修期间发现主厂房锅炉间内3#减温减压装置固定支座与管道连接处焊口撕裂破坏(见图1)，固定支座下混凝土支墩短柱向南侧倾斜，支墩短柱与地面相交处地面混凝土裂陷(见图2)，紧邻固定支座南侧的支墩顶部管道滑动支座向南侧滑移，滑动支座底钢板已滑移出土建支墩顶部预埋钢板范围，滑动支座中心与土建预埋钢板中心间滑移量约20cm(见图3)，已超出支座允许变形量。

2 原因分析

在接到业主单位反馈的3#减温减压装置固定支座破坏的情况后，设计单位及时组织土建、工艺等专业相关设计人员对事故原因进行分析，初步确定本次事故主要是因为减温减压装置在水平推力作用下，固定支座不足以抵抗水平推力，固定支墩与管座撕裂破坏，滑动支座从支墩顶部滑出。减温减压装置固定支

图1 固定支座与管道连接处撕裂破坏

图2 固定支座支墩向南倾覆破坏

图3 滑动支座向南滑移

座破坏原因可能有以下三点。

(1)土建支墩垫层底面基坑回填土未夯实，回填土质量未达到设计要求，地基承载力特征值不满足设计要求，固定支墩在水平推力作用下基底地基土剪切破坏，沉降严重，支墩出现倾斜，导致固定支座与减温减压装置连接处撕裂破坏。

(2)土建支墩底面积截面不足，支墩在管道水平推力作用下倾覆破坏，导致固定支座与减温减压装置连接处撕裂破坏。

(3)减温减压装置固定支座与管道连接处焊缝强度不足，支座在管道水平推力作用下发生撕裂破坏。

土建专业设计人员与业主方技术人员沟通，主厂房锅炉间零米基坑回填土现场施工时考虑到回填土层要作为设备基础的持力层，回填土采用砂土回填，严格按照设计要求分层碾压、夯实，回填过程中严格控制施工质量，回填土地基承载力可达150kPa，地基承载力特征值可满足设计要求。

工艺专业设计人员在对原减温减压装置固定支座和滑动支座荷载进行复核时发现，由于设备厂家变更，设备荷载数据未及时更新，原工艺专业提供给土建专业的资料中减温减压装置的荷载数据有误。经过核算，最终确定的减温减压装置固定支座荷载数据见表1。减温减压装置滑动支座荷载数据见表2。

表1 减温减压装置固定支座荷载数据表

表2 减温减压装置滑动支座荷载数据表

土建专业根据工艺专业提供的荷载数据，对原设计减温减压装置固定支墩及滑动支墩底面积进行核算，发现原固定支墩和滑动支墩底面积均不能满足设备运行时的荷载要求，原设计支墩存在安全隐患。

工艺专业设计人员与减温减压装置设备厂家技术人员沟通并复核，减温减压装置固定支座与管道连接处焊缝均为满焊、焊缝高度满足设备运行时的荷载要求，且留有富余量。

综上分析，本次减温减压装置固定支座破坏事故的主要原因为施工图设计阶段业主订货设备厂家变更，工艺专业未未及时更新和复核减温减压装置的荷载数据，提供给土建专业的用于设计减温减压装置固定支墩及滑动支墩的荷载数据有误，土建专业按工艺荷载确定的固定支墩及滑动支墩底面积不足以抵抗减温减压装置运行时的水平推力作用，致使设备固定支座下的支墩在管道水平推力作用下倾覆破坏，支墩顶部固定支座与管道连接处撕裂，滑动支墩顶部滑动支座滑移，出现较大变形量。

3 事故处理

业主通知设计单位时，热电联产机组正处于停机检修阶段。经与业主方相关技术人员沟通，确定有设计院出具事故处理方案，业主委托施工单位对减温减压装置固定支墩及滑动支墩进行加固改造处理。土建专业设计人员通过对工艺专业提供的荷载数据进行认真分析，结合现场减温减压装置支墩破坏情况并参考类似工程的相关设计经验，与业主单位相关技术人员沟通共同确定了减温减压装置固定支座支墩及滑动支座支墩的处理方案。

3.1 减温减压器装置固定支墩处理

根据工艺荷载数据，土建专业对原减温减压装置固定支墩重新计算，考虑固定支墩基础底面积及埋深情况，结合现场施工难度及工程造价，原3#减温减压装置固定支墩(已倾覆破坏)进行拆除，按减温减压装置安装、调试、运行、事故等各阶段的最不利荷载工况确定基础底面积及埋深，重新浇筑固定支墩。原固定支墩拆除前应在固定支座前后设置支承点两处，用于临时固定减温减压装置。基坑开挖时应注意边坡稳定，定期观测对周围设备基础、管道设施和建筑物有无不利影响，必要时应采取基坑支护措施，确保周边设施安全无损并保证人员安全。采用机械挖土时严禁扰动基底持力层，开挖至坑底时应保留不少于300mm厚土层，再用人工挖至槽底标高。固定支墩施工完毕后应尽快进行基坑回填，为增大支墩混凝土与回填土之间的摩擦力，回填材料采用级配碎石土。基坑回填前必须先清除虚土及坑内杂物,然后沿支墩周边均匀、对称、分层进行回填，分层厚度不大于300mm，压实系数不小于0.95。支墩施工完毕后，按原室内地面做法进行地面恢复。固定支墩混凝土强度等级达到设计要求的75%以上，进行减温减压装置固定支座的安装。安装完毕后拆除临时支撑。

3.2 减温减压器装置滑动支墩处理

根据工艺荷载资料，土建专业对原减温减压装置滑动支座下部支墩进行核算，滑动支墩在减温减压装置的竖向荷载和水平荷载作用下基础底面积不满足地基承载力特征值的要求。根据现场滑动支墩底面积及埋深情况，结合现场施工条件及工程造价等因素，考虑原3#减温减压装置滑动支座下支墩未出现破坏情况，支墩底面积不够可采用钢筋混凝土套加大原有支墩基础底面积法进行加固处理，做法见图4、图5。

图4 滑动支墩加固平面图

图5 滑动支墩加固剖面图图

滑动支墩加固时，在原有基础表面新增混凝土浇筑施工前，应先将原有基础表面凿毛，表面凹凸差大于5mm，并按图5中所示做法在原有基础表面植10@600拉结筋，然后将表面用水冲洗干净，浇筑新增混凝土前，涂刷一道混凝土界面结合剂，随涂随浇。在浇筑混凝土较薄处应采用喷射混凝土浇筑工艺。滑动支墩加固施工前应对支墩进行卸载，在支墩两侧适宜位置设置临时支撑，将减温减压装置荷载转移至临时支撑上。待基础混凝土强度达到100%，方可拆除临时支撑，安装设备。

减温减压装置滑动支座下部支墩加固施工完毕后，在设备就位安装滑动支座前，在支墩顶部预埋钢板表面均匀涂抹黄油，减小滑动支座底板与支墩顶预埋钢板之间的摩擦系数，从而减小滑动支座对下部支墩的水平推力。

4 结 语

目前，该热电联产项目减温减压装置固定支墩及滑动支墩的改造加固工作已经完成，减温减压装置也已安装、调试完毕，正式投入运行。根据现场技术人员反馈，减温减压装置运行状况状况良好，固定支座及滑动支座均未见异常。

通过本次热电联产项目减温减压装置支座破坏的事故原因分析及处理，对设计人员在今后的工作中避免类似事件发生提出几点防范措施及建议。

4.1 加强专业间提资制度管理

减温减压装置属于重要的压力管道装置，一旦发生事故，破坏严重。工艺专业提供的荷载数据文件应有专业主设人经过认真计算后整理编制，并提交给具有相关经验的资深设计人员校核，必要时由总工审核后出版提供给土建专业。土建专业接受工艺专业的资料时应有专业主设人签字接受，并转发给具有校审资格的设计人员校核并签字。设计院相关设计人员在专业间提资和资料接受过程中应严格执行提资文件校核、签字确认制度。当在设计过程中工艺专业提资文件与设计输入不一致时，应及时通知工艺专业主设人变更提资文件，并签字确认。

4.2 加强专业技术人员的技能培训

在电力工程设计中，工艺专业是设计单位的主导专业。工艺专业设计人员的专业技能水平将直接影响电厂热力系统能否正常有序的运行。针对电力设计单位工艺专业设计人员在热力工程大直径压力管道设计中的经验不足问题，建议加强行业间沟通、学习，必要时可聘请相关行业的专家，对专业技术人员进行培训，提高专业技能水平。

4.3 对现阶段在建工程进行排查、杜绝安全隐患

本热电联产项目减温减压装置支座破坏是现场技术人员在机组停机检修期及时发现，后期经过加固改造满足了设备正常运行的要求，未对城镇供暖产生影响，但减温减压装置支墩的加固改造及设备重新调试给业主单位造成了一定的经济损失，同时也给设计单位声誉造成了一定的负面影响。因此，建议设计单位对现阶段在建的蒸汽管网工程进行排查，对管道关键节点如固定支座的支墩、支座预埋件等进行复核、检查，必要时采取相应的处理措施，防止管道在运行过程中破坏，造成严重后果。