水泥廠窯尾鋼框架及設備吊裝和安裝施工措施探討Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥廠窯尾鋼框架及設備吊裝和安裝施工措施探討
Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥熟料生產線窯尾系統因其結構高度高、鋼結構及設備安裝量大、施工周期長等特點一直以來都是水泥熟料線建設過程中的重難點，其吊裝和安裝施工期間安全風險系數高，極易發生高處墜落、物體打擊等安全事故。本文在行業各單位在窯尾系統安裝過程中采取的相關施工措施的基礎上，探討一個相對容易實施、安全可靠的窯尾鋼結構框架及設備吊裝和安裝施工措施。

窯尾；鋼結構框架；設備；吊裝和安裝

1　前言

水泥熟料生產線窯尾系統鋼結構框架及設備安裝在整個生產線安裝施工過程中，屬于施工周期最長、作業高度最高、安裝量最大的部位，同時也屬于安全事故易發、頻發的部位，安全風險系數高，其作業安全風險主要存在于設備和材料的吊裝和安裝過程中，因此如何做到在保證質量和安全的前提下，快速高效地完成窯尾框架施工一直是行業各單位關心的問題，本文以新型干法預分解窯5 000t/d水泥生產線為例，探討在窯尾鋼結構框架及設備吊裝和安裝過程中的施工措施。

2　 5 000t/d熟料線窯尾系統安裝工程內容和作業量

本文以印尼泛亞集團5 000t/d新型干法熟料水泥生產線為例說明窯尾系統安裝工程內容和作業量。本生產線熟料燒成窯尾結構工程由鋼筋混凝土結構和鋼結構組成，標高9.722m以下為鋼筋混凝土結構，標高9.722m以上為鋼結構。

窯尾鋼結構塔架共六層，頂層高90.522m，主要構件由鋼立柱、鋼梁、立面斜支撐、梁面上的花紋鋪板、操作平臺、鋼梯、欄桿等構件組成。其中鋼框架重量約900t，附屬鋼結構重量約500t，總重量約為1 400t。

預熱器分解爐系統由五級旋風筒、分解爐、喂料室、上升管道、各級下料管等組成。預熱器為雙系列五級預熱旋風筒及進風管，從上至下以4-2-2-2-2分布，物料與氣流在其中進行充分的熱交換。預熱器分解爐系統總重量約為600t。

預熱器耐火磚用量約900t，澆注料用量約1 100t，總重量約2 000t（不含耙釘重量）。

3　窯尾框架的吊裝和安裝施工措施

（1）起重吊裝設備

窯尾系統安裝工程最重要的起重吊裝設備為自升式塔式起重機（塔吊），施工單位在選擇塔吊的時候應與設計部門和制作廠家聯系，確定單件設備最大重量，選擇適宜的塔吊。對單件尺寸大、重量大的設備，在制作時，結合塔吊的最大吊裝能力將各部件分割、組對成重量合適的吊裝單體，如預熱器分解爐。分割時既要保證吊裝設備的吊裝能力，又要減少吊裝單體的數量。

塔吊設立時應根據塔吊的利用率、構件堆放和組裝場地位置、最大件重量距塔吊的距離等條件來確定具體位置。塔式起重機的安裝拆卸、使用管理應嚴格遵守《建筑施工塔式起重機安裝、使用、拆卸安全技術規程》（JGJ196）規定，操作時應遵守《建筑施工起重吊裝安全技術規范》（JGJ276）規定。

（2）鋼立柱吊裝和安裝施工措施

第一層鋼立柱開始吊裝前，該層作業面應設置臨邊圍護，采取在鋼柱腳上張拉鋼絲繩的措施，供作業人員系掛安全帶，以保證人員臨邊作業安全。

鋼立柱吊裝時，在立柱管內壁焊接兩吊耳，使得吊裝時柱子保持垂立。吊裝前提前將支撐調節桿掛在柱子上，以免作業人員在柱子就位后攀爬柱子安裝支撐調節桿。同時為避免人員爬上柱端去摘吊鉤鋼絲繩，應選用自動脫落式吊鉤裝置。

為調整鋼柱垂直度，制作臨時調整螺桿，吊裝前將調整螺桿一端安放在柱子上，以免影響吊裝。當鋼立柱就位后，對鋼立柱進行臨時固定，并安裝好支撐調節桿，在鋼立柱初步校正垂直度后固定。接著以同樣的方法吊裝和安裝下一根鋼柱，直至鋼立柱安裝完畢。

（3）鋼梁吊裝和安裝施工措施

鋼梁吊裝前應在鋼柱柱頭端張拉≮φ12mm的鋼絲繩作為安全繩，供作業人員系掛安全帶和作為在鋼梁上行走時的臨時扶手。安全繩繩頭部分用卡扣固定，每個繩頭兩個卡扣。張拉鋼絲繩時人員可乘吊籃作業，保證每條軸線柱頭之間有鋼絲繩連接，為方便鋼梁吊裝和作業人員行走，鋼絲繩應固定在柱子側面。

本項目鋼梁與柱子連接全部為焊接，鋼梁安裝順序為先圈梁、再承重梁等。鋼梁吊裝時用兩根鋼絲繩綁扎牢固，使鋼梁水平、穩定，便于鋼梁一次就位。為方便鋼梁安裝，設計加工時要求在柱端牛腿下翼緣板焊接一塊鋼托板，鋼梁吊裝時直接放在托板上，鋼梁就位時一端先用螺栓通過安裝孔將梁與牛腿連接，另一端將梁腹板連接板與柱牛腿進行臨時焊接，使得鋼梁連接穩固。

作業人員在安裝鋼梁時，安全帶一定要系掛在安全繩上。圈梁安裝完畢后，進行主梁吊裝和安裝，完成后開始框架整體校正，校正時通過支撐桿和調整螺栓進行調節，待各控制尺寸滿足設計要求后，方可進行圈梁、主梁正式連接。圈梁、主梁焊接完畢后安裝鋼柱斜支撐，接著開始安裝設備承重梁、平臺梁、水平支撐、花紋鋪板等。

（4）附屬鋼結構吊裝安裝措施

附屬鋼結構包括框架內樓梯、設備平臺、欄桿扶手、臨邊防護等。在框架平臺花紋板鋪設后應隨層安裝臨邊防護欄桿。設備平臺和樓梯、欄桿扶手的安裝隨該層設備的安裝同步施工，欄桿的踢腳板也應一并裝上以保證下面作業平面的人員安全。

（5）安全施工措施

在第一層框架安裝完畢后，鋼框架平面四周設置水平安全防護，防止高空落物，保護下方人員和設備。第一層水平安全防護使用竹笆平鋪，從第二層開始逐層使用安全平網，安全平網用鋼絲繩張拉，水平安全防護支撐使用槽鋼或鋼管，每三米設置一道，支撐與框架鋼平臺用管卡焊接固定。

現場自制的鋼爬梯、吊籃、吊籠在使用前應進行檢查、測量、計算，必要時進行承重荷載試驗，不符合要求的一律不得投入使用；在使用時，鋼爬梯、吊籃的臨時掛靠位置要確保其穩定性、牢固性、可靠性。

窯尾鋼結構框架每層平臺的高度基本超過10m，人員使用鋼爬梯攀爬到作業面，鋼爬梯要采取防滑和人員防墜措施。

高處作業時應遵守《建筑施工高處作業安全技術規范》（JGJ80）相關規定。

4　窯尾設備的吊裝和安裝施工措施

窯尾設備主要由分解爐、旋風筒、上升管道、下料管等構成，設備吊裝和安裝全部為高處作業。窯尾設備采取自下而上的安裝方式，設備穿插在框架安裝的工序中進行，預熱器的一些散件、孔蓋等可以列為收尾項目，待主體安裝完成后安裝。

首先將各設備進行清點編號，根據塔吊的起重能力在地面進行預組裝，對結構尺寸相同而材質不同的零部件，應查對其帶有的特殊材質標記，按總圖上的要求分別確定其位置。各樓層內的設備吊裝和安裝順序應遵循自下而上、由里到外、由大到小的原則。

預熱器自下而上吊裝和安裝時各層工序基本相同，除C1旋風筒外，其他旋風筒內筒均采用了分片式結構，下面以C2筒為例說明旋風筒吊裝和安裝施工措施：

（1）C2旋風筒設備吊裝和安裝

根據塔吊起重能力，將C2筒分為下錐體、筒體和頂蓋三部分進行吊裝，在第五層框架承重梁安裝完畢后，開始吊裝C2筒下錐體。工藝設計時在旋風筒下錐體與下料管連接處設計有操作平臺，為確保吊裝安全，在吊裝旋風筒下錐體前安裝好操作平臺，操作平臺預留孔洞位置經過校核。C2筒下錐體吊裝后根據已劃好的設備底座中心線和角度進行找正。找正后底座下部墊入鋼板，鋼板只允許與土建鋼結構進行焊接，不得去設備底座焊接。

下錐體完成吊裝和安裝后，即可開始筒體吊裝和安裝，最后是頂蓋安裝。C2旋風筒出口管道如果組裝有底座則待上層鋼平臺完成后開始吊裝。

（2）臨時工作平臺

吊裝筒體和頂蓋時在空中進行設備組對和校正，需要搭設臨時工作平臺，臨時工作平臺設置在組對連接位置的下部分設備上。組對頂蓋時，臨時工作平臺應設置在下面筒體上，保證人員站立位置低于工作面組對位置。

臨時工作平臺用14號槽鋼作為支撐焊接在筒壁上并焊接牢固，支撐間距≤1m。支撐上鋪設腳手板并綁扎牢固，腳手板不得選用已腐蝕木板。在鋼支撐外端焊接1.2m高鋼管，并用鋼絲繩穿連，作為臨時工作平臺的扶手。人員在臨時工作平臺上作業時應系掛好安全帶，安全帶應高掛低用，筒壁上應設置安全帶系掛的地方。旋風筒進行內外組對時，內外鋼支撐應錯位設置，防止焊穿旋風筒壁板。

拆除臨時工作平臺時，應將每個部件用繩索綁牢，防止高空落物傷人。在旋風筒進行組對焊接時，錐體下料洞口應進行封閉，防止物體從洞口墜落。

5　設備內耐火材料的吊裝和安裝施工措施

為了保護設備及降低能耗，預熱器及分解爐采用耐火材料和保溫材料進行砌筑，即通常所說的筑爐工程，筑爐工程施工的主要組成部分為焊接錨固件、粘貼硅鈣板、砌筑耐火磚、澆注料的施工。筑爐施工往往在窯尾框架及設備安裝后期即進行，因存在交叉作業、大量材料吊裝和安裝、筒內懸空作業、施工周期長等特點，筑爐施工一直是窯尾預熱器系統施工中的重點環節。筑爐施工前必須制定安全可靠的吊裝和安裝施工措施。

（1）腳手架的搭設

筑爐是在預熱器和分解爐筒倉內施工，需要在筒內搭設滿堂腳手架。筑爐時按照框架結構層高度逐層自下而上施工。工藝設計時會在每層筒倉底座處設置支撐管孔，腳手架平臺整個荷載需支撐在管孔上，筒壁不得直接承受施工荷載。

腳手架由專業架子工進行搭設，安全性、可靠性滿足人員作業和材料堆放要求，作業面滿鋪腳手板并綁扎牢固，人員在腳手架上作業時應遵守高處作業安全技術規范要求。

每層施工完畢后可將腳手架周轉到上層繼續施工，自人員進入筒倉內作業開始，確定各下料口已封閉，防止人員滑落和物體從洞口墜落傷害到下層作業面人員。

（2）耐火材料的吊裝

窯尾系統耐火材料共計約2 000t，吊裝量非常大，在吊裝時應嚴格按照起重吊裝安全技術規范操作。

耐火材料應放在吊籠里進行吊裝，不得使用原有出廠包裝底座直接堆放吊裝，防止吊裝物在高空散落傷人。硅酸鈣板具有脆性，易損壞，吊裝必須小心輕放。

人員在平臺上接材料時，應穿戴好安全帶，安全帶在平臺上系掛可靠，在將吊籠拉向平臺內時，應使用專門的工具，不得在無防護的情況下徒手拽拉貨物。

若因吊裝需要臨時將框架平臺防護欄桿打開缺口，在吊裝完畢后應及時將缺口進行恢復。

吊裝耐火材料時，應有專人指揮，設立警戒區域并設專人監護。

（3）耐火材料的施工

耐火材料的施工按照錨固件焊接、硅鈣板粘貼、耐火磚砌筑、澆注料順序進行，施工時應注意：

施工前檢查需焊接的錨固件是否齊全、牢固，如有缺陷或不結實的，必須補焊。

因硅鈣板纖維對人體皮膚具有刺激性，在進行硅鈣板切割時，人員應穿好防護服。為防止硅鈣板脫落，硅鈣板粘貼作業可與砌磚同時進行。

筑爐作業時筒倉內照明應用36V安全電壓。焊接作業時應檢查電源線，防止漏電，人員應有絕緣保護措施。設備內作業時要做到空氣流通、溫度適宜，用風機加強空氣流通。

澆注前，錨固件上需涂刷瀝青。凡與澆注料接觸的硅鈣板應作防水處理，即在硅鈣板表面涂一層防水劑。

為降低作業安全風險，各級下料管、排灰閥、膨脹節吊裝前應預先打好耐火澆注料。預熱器彎管、風管拐彎處、捅料孔及人孔門等部位均應采用耐火澆注料。

施工完畢后，筑爐垃圾應用吊袋或串筒運到地面，不得進行高空散吊或直接拋物。

6　結語

在采用干法預分解生產工藝的水泥廠中，窯尾框架及預熱器是全廠生產過程中的關鍵設備。從全廠設備安裝角度出發，設備組對安裝、鋼結構框架組對安裝和砌筑等多工種施工，會構成立體交叉作業，形成施工作業面窄小、立體作業層多、工種交錯、施工工期長等水泥行業安裝施工的獨自特點。確保窯尾框架及預熱器的安裝周期、質量和安全是全廠設備安裝的重點，只有制定正確的施工方案，落實安全吊裝和安裝施工措施，才能為窯尾框架及預熱器的優質安裝提供保證。

［1］JGJ03-90，水泥機械設備安裝工程施工及驗收規范［S］.

［2］JGJ196-2010，建筑施工塔式起重機安裝、使用、拆卸安全技術規程［S］.

［3］JGJ276-2012，建筑施工起重吊裝安全技術規范［S］.

［4］JGJ80-91，建筑施工高處作業安全技術規范［S］.

TQ172.622.29

A

1001-6171（2015）05-0045-03

通訊地址：合肥水泥研究設計院，安徽合肥230051；2015-01-28；編輯：趙蓮