大型塔架式排氣筒施工技術(shù)

劉 曉 亮

(太原理工大學(xué)，山西 太原 030024)

0 引言

排氣筒放空系統(tǒng)是化工企業(yè)最常見的廢氣排放設(shè)施，它的結(jié)構(gòu)形式主要有塔式、拉線式和自立式三種，而對(duì)于設(shè)計(jì)高度超過150 m的排氣筒，多采用塔架扶直自立式筒體，以滿足筒體的穩(wěn)定性要求。隨著化工企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為滿足多裝置廢氣匯集排放以及環(huán)保的要求，排氣筒的設(shè)計(jì)直徑不斷加大，同時(shí)，設(shè)計(jì)高度也在逐漸升高，這無疑給施工企業(yè)的施工技術(shù)水平提出了極大的挑戰(zhàn)。

1 工程概述

大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目二氧化碳排氣筒改造工程，該工程的主要裝置為塔架式排氣筒，排氣筒位于塔架內(nèi)部，重量約210 t，總高度151.7 m，為直徑4 000 mm和直徑3 400 mm的變截面復(fù)合鋼板筒體；塔架總重262 t，高度145 m，為鋼管塔式結(jié)構(gòu)。立柱、橫桿、腹桿、斜桿等主體材料均為Q345D鋼管，有對(duì)接、法蘭盤連接、連接板連接等多種連接方式。塔架為空間受力體系，空間位置和安裝精度要求極高，且需分片吊裝，高空進(jìn)行組對(duì)。

2 吊裝方案比選

塔架整體高度達(dá)到145 m，如果考慮整體分段吊裝，根據(jù)需要的起吊高度，至少要用750 t吊車加塔式工況才能完成吊裝，受場(chǎng)地限制，750 t吊車不能有效利用，且使用成本過高，該方案不可取。隨即考慮采用塔吊進(jìn)行施工，經(jīng)計(jì)算，QTZ80型塔吊滿足工作幅度和最高點(diǎn)起重量，但該工程高度超出了塔吊獨(dú)立起升高度，需要加設(shè)附墻件進(jìn)行提升。塔吊附著點(diǎn)需設(shè)置在塔架上，遂與設(shè)計(jì)溝通，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)算，塔吊附著連接后超出了塔架所能承受的最大水平荷載，故塔吊方案不可行。

考慮到塔架排氣筒的制作安裝工期只有3個(gè)月，在保證安全質(zhì)量的前提下，必須加快施工進(jìn)度，在經(jīng)濟(jì)合理的高度范圍內(nèi)仍使用吊車進(jìn)行安裝。結(jié)合場(chǎng)地要求和現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，可選用撫挖QUY 250 t履帶式吊車，60 m主臂加裝52 m副臂塔式工況后，可達(dá)到105 m的吊裝高度，相比750 t吊車，大大減少了吊車的使用費(fèi)用。排氣筒采用正裝、倒裝結(jié)合的方法進(jìn)行提升，超出105 m高度后，在排氣筒頂部筒體上安裝抱桿靈機(jī)，用以吊裝上部塔架，實(shí)現(xiàn)“塔筒互助提升，正裝倒裝結(jié)合”的施工方法。

3 基本原理

該方法的基本原理：利用火炬由塔架和排氣筒組成的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，先將塔架和排氣筒分別預(yù)制成段，然后在排氣筒底部設(shè)計(jì)一套液壓提升裝置，建立排氣筒倒裝施工系統(tǒng)；105 m以內(nèi)的塔架通過吊車直接進(jìn)行吊裝，超出105 m后，利用已安裝好的排氣筒頂部筒體，裝設(shè)抱桿靈機(jī)，建立塔架上部構(gòu)件正裝系統(tǒng)，交替運(yùn)用這兩個(gè)系統(tǒng)，在使用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有機(jī)械裝備的情況下，完成整個(gè)塔架排氣筒的安裝施工。

4 工藝流程及技術(shù)要點(diǎn)

4.1 吊裝工藝流程

吊裝工藝流程見圖1。

4.2 分段吊裝工序

1)塔架總高度為145 m，塔架吊裝共分為八段，其中105 m以下分六段，采用250 t履帶吊主吊，50 t汽車吊進(jìn)行溜尾，105 m以上分兩段，利用筒頂抱桿靈機(jī)散件拼裝，塔架分段情況見圖2。

2)排氣筒總高度151.7 m，筒體使用2.5 m寬的復(fù)合板材，在現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)車間進(jìn)行集中卷制，然后根據(jù)施工進(jìn)度分批運(yùn)至吊裝現(xiàn)場(chǎng)。上部直徑3 400 mm的筒體，在現(xiàn)場(chǎng)拼接30 m高后直接用250 t履帶吊安裝就位，剩余直徑3 400 mm的筒體和直徑4 000 mm的筒體，每段拼接成5 m高度，送至液壓頂升裝置內(nèi)進(jìn)行提升。

4.3 塔架施工技術(shù)要點(diǎn)

4.3.10 m～35 m段塔架單片整體吊裝

起吊由250 t吊車主吊，兩臺(tái)50 t吊車遛尾。起吊前吊車移至容許吊裝半徑之內(nèi)，遛尾吊車在兩側(cè)就近站位，三臺(tái)吊車同時(shí)起吊，離地一定高度后主吊提升，遛尾吊車旋轉(zhuǎn)將塔架往前送，待塔架豎直后遛尾吊車摘鉤，隨后主吊向后旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中防止平衡梁與吊車主臂發(fā)生碰撞，移動(dòng)至就位點(diǎn)后將底部臨時(shí)拉桿拆除，開始落鉤就位。

4.3.293 m～105 m段塔架單面整體吊裝

該部位吊裝時(shí)，250 t吊車需加裝52 m副臂塔式工況，以滿足最大起吊高度。吊車車體高2.3 m，主臂長(zhǎng)60.2 m，最大起角85°，塔臂長(zhǎng)52 m，最大起角為68°，吊車臂最頂端離地高度為108.63 m，高度限位長(zhǎng)3 m，計(jì)算得最大起吊高度為105.63 m。而93 m～105 m段塔架頂端橫梁起吊高度需達(dá)到105 m，若橫梁上方有多余的鋼絲繩占用高度，吊裝將無法進(jìn)行。多次試吊后，采用將吊點(diǎn)降低，即將鉤頭下降至橫桿以下空位，在鉤頭上方與橫桿捆綁，進(jìn)而完成拼裝。

4.3.3靈機(jī)吊裝105 m以上塔架

塔架105 m平臺(tái)安裝完成后，高度已超出250 t吊車所能達(dá)到的最大高度，遂采用抱桿靈機(jī)安裝塔架剩余構(gòu)件。先將排氣筒提升到105 m以上后開始安裝靈機(jī)，靈機(jī)在頂部排氣筒的南北方向?qū)ΨQ布置，以滿足兩側(cè)塔架構(gòu)件安裝。地面兩側(cè)的卷?yè)P(yáng)機(jī)通過滑輪將構(gòu)件吊至塔架操作平臺(tái)，然后使用導(dǎo)向輪將其移送至所需位置，進(jìn)而完成安裝。

4.4 排氣筒施工技術(shù)要點(diǎn)

4.4.1排氣筒第一段整體吊裝

為加快施工進(jìn)度，并保證250 t吊車有效利用，排氣筒第一段整體進(jìn)行吊裝。將2.5 m寬的復(fù)合板卷制成12節(jié)筒體，在現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)成30 m長(zhǎng)整體。在35 m塔架安裝就位后，預(yù)留一側(cè)連接桿件不安裝，待排氣筒從該處安裝入位后，再進(jìn)行封閉(如圖3所示)。

4.4.2排氣筒液壓提升裝置倒裝施工

第一段排氣筒正裝就位后，開始組裝液壓提升平臺(tái)，后續(xù)筒體組對(duì)成5 m一節(jié)，通過倒裝法進(jìn)行施工。

1)液壓提升裝置設(shè)計(jì)。

由于排氣筒為變徑筒體，需設(shè)計(jì)兩種提升結(jié)構(gòu)。為節(jié)省材料，將兩種結(jié)構(gòu)均設(shè)計(jì)在同一個(gè)平臺(tái)面上，在進(jìn)行變徑更換時(shí)，只需通過簡(jiǎn)單的拆裝即可完成變徑，極大的提高了工作效率。

提升裝置采用8套SQD-500-100S.F型松卡式千斤頂，最大提升高度7 m，每次升壓可以提升100 mm,提升5 m大約1 h。經(jīng)計(jì)算，排氣筒總重約210 t，每套裝置可以提升50 t重量,8臺(tái)同時(shí)作用，總提升力P=8×50=400 t>210 t，因此，液壓提升裝置可以滿足整個(gè)筒體的提升。

2)筒體提升導(dǎo)向架。

提升過程中，為保證筒體垂直度，需在塔架各層平臺(tái)設(shè)置導(dǎo)向滾輪，保證筒體順利提升。

3)排氣筒輸送排架。

排氣筒第一段使用250 t吊車吊裝就位后，剩余筒體均需在液壓提升裝置內(nèi)進(jìn)行提升。受場(chǎng)地限制，該區(qū)域無法使用運(yùn)輸機(jī)械直接運(yùn)送筒體，故設(shè)計(jì)一套輸送裝置進(jìn)行運(yùn)送(如圖4所示)。

先將卷制好的筒體運(yùn)輸至吊裝區(qū)域，由50 t吊車將其吊至排架上，利用對(duì)面的卷?yè)P(yáng)機(jī)將筒體拖送至液壓提升裝置內(nèi)，完成剩余筒體的安裝。

5 結(jié)語(yǔ)

施工前認(rèn)真的做好了成本分析比對(duì)和多方案的優(yōu)選，保證了工程的順利開工。施工期間，充分考慮各種不利因素，并制定出相應(yīng)對(duì)策，通過合理的組織和高效精干的人員配置，最大限度降低成本的同時(shí)，保證了人員機(jī)械的高效運(yùn)作，從而優(yōu)質(zhì)、安全的完成了塔架排氣筒的施工任務(wù)，為同類型裝置的施工提供了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)和方法。