太阳能热发电技术是一种新型的发电技术，塔式光热发电是其中一种发电形式｡塔式太阳能热发电(见图1)作为一种输出功率灵活可调､储能时间长的新能源发电技术，以熔盐作为热储能介质，经过热熔盐-水换热系统，产生过热蒸汽，驱动汽轮机实现发电，其主机采用直接空冷系统｡直接空冷系统整体又称空冷岛(见图2)，空冷岛是一种空气冷却器，主要由管束､支架和风机组成｡空气冷却器热流体在管内流动，空气在管束外吹过，以达到蒸汽冷凝作用[1]｡在塔式熔盐太阳能热发电系统中，吸热器是将吸热塔四周的定日镜所捕捉､反射､聚焦的太阳能直接转化为熔盐热能的重要设备，为后续发电机组提供最初的热源或动力源，从而实现太阳能热发电｡吸热器作为介质的直接加热装置，是整个发电系统中最关键的设备之一，主要由支撑钢架､吸热器管屏及附加管路､管屏联箱､出入口缓冲罐､起吊设备及附件等组成｡

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工程概况

阿克塞哈萨克族自治县汇东新能源有限责任公司光热+光伏试点项目，光热部分110MW，光伏部分640MW，总装机容量750 MW｡位于甘肃省酒泉市阿克塞县四十里戈壁千万千瓦级太阳能热发电基地，占地约120.6 km²｡项目已列入国家"光热+"试点项目序列，是省列重大项目，国家“沙漠､戈壁､荒漠”大型太阳能热发电基地示范项目之一｡

塔式光热发电站空冷器管束呈形，安装过程中，管束下侧无支撑钢结构，管束下部与下联箱焊接连接｡如果单件直接吊装，在空中组装，容易造成管束的弯曲变形，同时组装后的管束组整体尺寸无法保证，安装质量不可控｡人员在高处作业的安全风险较大，管束与下联箱的焊接作业难度增加｡

吸热器高约39 m，位于吸热塔顶部，而吸热塔一般高达140-200 m｡由于塔顶风速很大，作业环境恶劣，安装风险极大｡吸热器及其钢架的安装，为现场施工人员带来了严峻挑战｡

图1塔式太阳能热发电系统

图2空冷岛

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技术创新

2.1空冷岛管束地面组装､吊装技术

空冷岛需安装的空冷器管束片数多，一般在200多片左右，常规方法是采用单片吊装，但该方法效率较低，导致工期较长｡

根据项目现场实际情况，项目团队研发了一种用于管束地面模块化组装的辅助装置，在地面先组装管束组模块，再整体吊装组装后的管束组｡

2.1.1管束组装平台

本项目管束呈形，根据此特点，将管束地面模块化的辅助组装平台同样设计为“W'形状(见图3)｡

图3管束组装平台示意图

管束组装平台主体结构由H6工字钢､I25A工字钢及12槽钢组成(见图4)｡其中，“W”形管束两边“V”形架下侧，通过花篮螺栓及螺杆连接两处支架，保证单片管束吊装至辅助组装平台的过程中，辅助组装平台具有足够的稳定性，以及针对管束组装尺寸，辅助组装平台具有较高的精确性｡

图4管束组装平台1

在形管束组装平台两侧设置可调节管束组装角度的调整垫块，调整垫块使用10 mm钢板，粘接橡胶垫片｡通过螺杆与组装架连接，以调整因管束设备尺寸偏差造成的组装偏差｡设置的橡胶垫用于管束组装过程中对管束的保护｡在“W”形管束的两侧及中间均设置有可供作业人员施工的操作平台，平台满铺跳板，设置拦腰杆，爬梯设置防坠器(见图5)，可保证作业人员地面组装过程的安全，便于检测人员地面组装过程中的检验工作｡

图5管束组装平台2

根据“W”形管束安装尺寸，管束按12片为一组进行管束组装工具的制作，根据施工现场吊装机械的起重量不同，可调整组装管束数量｡“W”形管束组装工具制作过程中，应当控制管束之间上侧及下侧夹角与安装尺寸一致，待角度､长度尺寸符合安装要求后，方可进行管束焊接作业，在地面组装过程中完成满焊(见图6)｡

图6管束地面组装

2.1.2管束组吊装工具

“W”形管束外形具有特殊性:外形尺寸较大､形状不规则､设备较易损坏｡根据以上特征，项目团队预制了矩形吊装工具(见图7)，在管束底部设置有可供管束吊装使用的预留螺栓孔｡以管束组中心轴线两侧吊装预留孔为吊装选用点，吊装钢丝绳高于管束组垂直高度，矩形吊装工具宽度与管束组两侧“V形底部距离一致，长度设置略大于同列管束两处吊点之间的距离(见图8)｡

图7“W”形管束吊装工具

图8"W”形管束组吊装

2.2吸热器钢架地面组装､吊装技术

吸热器钢架总重约200 t，共16根立柱｡常规施工采用立柱单根吊装或者将一对立柱组装成一榀钢架吊装的方法，需完成多次重复工序｡施工低效，工期长，同时塔顶上施工人员高空作业时间长，安全风险高｡

因此，项目团队设计了一种吸热器钢架预组装平台｡在地面将吸热器钢架模块化预拼装，利用吸热塔旁设置的扶壁塔吊完成吸热器钢架的吊装｡

2.2.1钢架预组装平台

吸热器钢架预组装平台利用HW350 X 350 b型钢材料､12槽钢材料以及10 mm钢板在地面焊接制作而成(见图9､图10)｡其中，HW350X350b型钢作为主要承力部件，利用12槽钢连接HW350X350b型钢，使地面组装工装连成整体｡为保证钢结构组装过程中的稳定性，项目团队在每个柱脚对应位置设置一块钢板，在钢柱吊装过程中起到定位､找正及固定的作用｡钢板安装位置根据吸热器钢结构基础件布置图，以及吸热器钢架基础验收所测得的柱脚实际定位和安装尺寸确定｡

图9吸热器钢架预组装平台示意图

图10吸热器钢架预组装平台实体图

2.2.2钢架地面组装

在吸热器钢架预组装平台上进行吸热器钢架的整体组装工作，钢架整体按从低至高分为三层依次组装(见图11)｡每一层钢架拼装即将成圆柱体时，将圆柱体中轴线附近区域作为缓装区域｡

采用吊车进行钢结构的吊装就位｡按照先立柱后横梁､斜撑等顺序进行安装｡立柱安装时要保证垂直度，可采用经纬仪或全站仪进行测量校正｡横梁安装要保证水平度，与立柱连接牢固，采用高强度螺栓连接时要严格按照拧紧力矩要求进行操作，除缓装区域，高强螺栓均进行终拧工作[2]｡

图11吸热器钢架BIM模型图

2.2.3钢架拆解､吊装

在吸热塔旁安装一台塔式起重机，用于钢架的吊装｡基础采用混凝土固定式基础，共设置5层附着｡

地面组装好的钢架整体验收完成后，从中轴线拆除缓装区域(见图12)，开始钢架吊装作业｡

图12钢架拆解示意图

吸热器钢架整体在预组装平台上按从低至高分为三层依次组装｡每层钢架预安装完后(见图13)，将其从中轴线拆解，一分为二，将拆解后的两组钢架分别吊至吸热塔顶落位(见图14)，然后安装连接件使其形成整环｡

图13吸热器钢架吊装

图14吸热器钢架塔顶安装

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实施效果

模块化施工技术的创新应用，加快了空冷岛的安装进度､缩短了项目工期､节省了施工成本，并提高了空冷岛管束的安装质量｡针对吸热器钢结构，模块化施工技术的创新应用，提升了吸热器钢架安装工效，降低了吸热器钢架高空安装作业的风险，大大减少了施工人员高空作业时间，保障了作业人员的生命安全｡

以阿克塞县汇东新能源有限责任公司光热+光伏试点项目为例，空冷岛管束安装常规工期为126天，应用模块化施工创新技术，工期缩短为54天，节省了72天，产生直接经济效益28.08万元｡吸热器钢架常规吊装工期约110天，采用模块化施工创新技术，工期缩短为85天，节省了25天，产生直接经济效益15.75万元｡

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结语

针对塔式光热发电站设备安装的特点及难点，项目团队进行了模块化施工技术创新，形成了一整套施工方法，解决了空冷岛管束､吸热器钢结构在空中安装困难，作业风险髙的问题｡将大部分空冷岛管束､吸热器钢架高空安装作业置于地面完成，避免了施工作业受到天气不利影响的限制｡模块化施工创新技术具有很好的实用效果和经济效益，可为国内塔式光热发电项目吸热器钢结构､空冷岛管束安装施工提供技术参考｡

作者：刘世雄，欧阳学明，袁昌容，熊奇伟，谢思林(湖南省工业设备安装有限公司）