液壓頂升裝置在煙氣濕法脫硫改造工程中的應用

李有偉，董常輝

(華電工程(集團)有限公司環保南京分公司，江蘇 南京 210013)

0 引言

貴州某電廠煙氣濕法脫硫裝置投運以后，由于煤炭市場供應不穩定，實際運行煤質與原設計煤種存在較大偏差，電廠長期燃用煤種含硫量與設計煤種相比偏高，燃煤發熱量也比設計煤種低，造成脫硫裝置入口SO2質量濃度遠高于設計值，導致脫硫裝置出口SO2排放質量濃度超過環保排放要求，因此，必須對電廠現有脫硫設施進行增容改造。在改造中，吸收塔漿液池需要加高2.5 m，增加2層厚度為16 mm的壁板(板寬為2.0 m和0.5 m的壁板各一層)，增加1層噴淋層裝置。考慮工期及吊裝費用問題，采用倒裝頂升法安裝吸收塔壁板，選用液壓頂升裝置作為倒裝機械;考慮吸收塔最底層有漿液循環管道接口、地腳螺栓加強肋、壁板與底板接縫等因素影響，漿液池加高位置擬選擇在2.0 m高度處。

1 吸收塔加高頂升設備的選擇

1.1 設備參數

SQD－160－100S.F型液壓提升機的主要技術性能見表1。吸收塔原罐體直徑為12 m，高度為38 m，其主要參數見表2。

1.2 提升所需液壓頂數量和配置原則

塔主體頂升施工時，頂升點數量一般由下列3個因素確定

(1)提升重量，即頂升塔體及附加荷重。頂升最大總重量按下式確定

式中:∑Pb為不包括不需要頂升的底層壁板的所有壁板重量;Pd為塔頂重量;Pp為附件重量;Pj為施工機具重量;K為系數，考慮摩擦力及不均衡等因素，K 可取1.2 ～1.5。

表1 SQD－160－100S.F型液壓提升機主要技術性能

表2 吸收塔原罐體主要參數

(2)液壓頂的提升能力，根據每臺機具的額定起重量(Pe)和所要提升的最大總重量Pmax，確定所需機械的臺數，即n≥Pmax/Pe。

由于該項目設備直徑較大，塔上原有附件重量不均，為保證設備平穩頂升，液壓頂的布置間距不易過大，以防止頂升過程中設備失穩。基于上述因素，設備采用22臺160 kN液壓頂沿塔內壁均勻布置。塔體起升過程中載荷組成為層壁板、壁板加強圈、肋板、管孔附件、內部已安裝的噴淋管、頂板及頂部所有組成件，載荷總計約2 820 kN。頂升器單點支撐額定載荷為160 kN，額定起升能力為160×22=3520(kN)。

2 吸收塔本體液壓頂升裝置參數及原理

2.1 液壓系統的技術參數

吸收塔本體提升采用SQD－160－100S.F型液壓提升機，其液壓系統的技術參數見表3。液壓油箱、液壓泵站、連接管道組成示意圖如圖1所示，液壓油控制系統原理如圖2所示。

表3 SQD－160－100S.F型液壓提升機液壓系統的技術參數

2.2 SQD－160－100S.F型液壓提升機工作原理

在SQD－160－100S.F型液壓提升機使用時，提升桿插入液壓頂后，使上、下卡塊處于工作狀態。當油泵供油時，壓力油從下油嘴進入缸體內，由于上卡頭自動鎖緊提升機，此時下卡頭松開，在油壓作用下，活塞上升將提升桿帶著負荷向上舉起，當活塞升滿一個行程后油泵停止供油，負荷停止上升，完成提升過程。回油時，壓力油從上油嘴進入，此時下卡頭鎖緊提升桿靜止不動，在油壓作用下，活塞回程，壓力油從下油嘴排出，至此完成一個提升過程。如此往復循環，液壓頂將提升桿帶著重物不斷提升。當完成一個階段的提升工作后，停止供油，將上、下卡頭松開，然后將提升桿放下或撥出。如此反復，直至全部工作結束。SQD－160－100S.F型液壓提升機工作原理如圖3所示。

圖3 SQD－160－100S.F型液壓提升機工作原理

3 吸收頂升施工工藝

3.1 施工程序

(1)拆開塔外原有的管道連接、樓梯平臺連接、熱工電纜連接、吸收塔原凈煙道膨脹節等;

(2)設置液壓頂升裝置，空載試頂升;

(3)塔體切割，頂升抬高;

(4)往復循環拼裝壁板。

吸收塔液壓提升倒裝工藝程序如圖4所示。

3.2 吸收塔頂升裝置安裝方法

(1)圓周罐壁內側均勻分布22個支撐點，每個支撐點與提升架之間、提升架與底板之間墊長650 mm、寬650 mm、厚20 mm的鋼板且滿焊，焊腳高度10 mm。每個提升架與墊板焊接的穩定性影響整個罐體提升的穩定，必須平穩垂直固定并在其朝向塔中心面的兩側用2根斜支撐槽鋼加固，各提升架橫向使用槽鋼連接成整體。必要時可增加1根連到中心的徑向水平拉繩(鋼絲繩)，使所有提升架呈輻射形連接。這樣的布置方式既可使單個提升架有足夠的剛度，又使所有提升架形成封閉系統，充分保證提升系統的穩定性。液壓頂平面布置如圖5所示，液壓提升機構布置如圖6所示。

圖4 吸收塔液壓提升倒裝工藝程序示意圖

(2)脹圈及支撐點安裝。脹圈是提升工序中一個重要的機構，脹圈緊貼在壁板上，每提升1環要加設1個脹圈;該方案采用20號槽鋼，背靠筒體搭接。同時，脹圈可起到加強薄壁的剛度、減少或者避免塔壁由于吊裝出現變形的作用。脹圈聯接處用花籃螺栓聯接(如圖7所示);脹圈與筒體連接采用卡板焊接形式，脹圈及支撐點示意圖如圖8所示。

3.3 吸收塔提升安裝方法

(1)由于受原吸收塔防腐層的影響，火焰割炬無法對原壁板進行切割。切割壁板前，先吸收塔內壁畫出割線，然后把其上、下100mm的防腐帶清除。

(2)使液壓頂微受力，沿切割位置下部塔壁內側每隔1 m焊接1個限位塊，用于組對壁板橫縫;外側對應位置焊接1個角鋼托架，用于支承預就位鋼板。

(3)用輪胎式起重機將加高的殼體壁板吊至排版安裝位置，立放在托架上。沿塔外壁圍好，各壁板進行縱縫組對，焊接外側縱縫。整帶壁板預留2條縱縫不組對，留作收口用。

(4)沿劃定的線對塔體進行切割，切割時應采用中跳割，避免液壓頂受力不均，全部斷開后用液壓頂將上部塔體提升。

(5)在中央控制盤按上升鈕，完成一步提升，再按下降鈕使油缸活塞復位。重復升降，完成提升過程。每升高200mm檢查一次，看沿軸向升高是否一致，若不一致則關閉其他油缸較低，單獨提升局部較低位置的油缸，調整至一樣高后繼續進行提升，直至升高到比2.3 m高30～50 mm后鎖定液壓頂。

(6)上部提升到位后，預留的每條縱縫上、下端各使用1個30 kN葫蘆拉攏壁板，找正后進行點焊。

(7)緩降液壓頂，將上部塔整體下降，使上、下層板對接且焊縫均勻，再進行組對并焊接。將縱焊縫焊完后，再進行環向焊接，由數名焊工周向均布、同時同向進行施焊。

(8)焊接完成后，拆除各種提升設施和臨時加固件。

4 支撐點的受力計算

在罐壁適當高度(脹圈所在高度)設置支撐著力點，著力點由5塊立板和1塊橫板焊接組成，每塊卡板厚度為16 mm，單件卡板長350 mm、寬180 mm，實際焊縫長度為150 mm。

4.1 技術參數

在吸收塔殼體頂升過程中，液壓頂升器所需承載最大重量為P=2820 kN，采用22個160 kN自鎖式液壓頂(每只液壓頂最大起重量可達165 kN)在塔體安裝到達頂部后每個液壓頂實際承載為F=2820/22=121.82(kN)，則每個液壓頂的負載率a=121.82÷160×100%=55.372%，即液壓頂升器的起重能力完全滿足該工程施工需要。

4.2 受力計算

單個支撐點承重F1=P/n=2820/22=121.82(kN)，焊縫抗剪允許強度［σ］=170 MPa，則 σ =F1/S≤［σ］，S≥ F1/［σ］=121.82 ×1 000/170=716.59(mm2)。

按每個支撐點設2塊卡板(支撐點邊卡板2塊作為主受力件，2塊卡板之間設3道立肋，立肋長度為200 mm，立肋下設支撐平板1塊)，則每塊卡板與壁板焊縫面積 S1≥ S/2=716.59/2=358.30(mm2)。

焊縫高度h=1/2 δ=1/2 ×16=8(mm)，則焊縫長度 L1=S1/h=358.30/8=44.79(mm)，多頂點升不均衡系數取1.3，則有效焊縫長度L=L1×1.3=58.23(mm)。

小結:實際焊縫長度為100mm，大于58.23mm，所以支撐點是安全的。

5 風載作用對塔體施工的影響程度

為了保證塔體在起升過程的安全，當塔體起升時，沿塔體圓周均分設置4個穩固吊耳，每個吊耳上預設1根纜繩，纜繩長度為60 m，纜繩規格為? 25－6×37+1－170，將4根纜繩用倒鏈固定在對應的4個地錨上。隨著塔體的起升同步釋放纜繩，主要應對非正常天氣狀況下的強風對塔體產生的傾覆作用。

地面橫風對塔體的作用

式中:p為壓力，Pa;ρ為空氣密度(氣壓取標準大氣壓，環境溫度為25℃)，1.168 kg/m3;c為風力系數(弧面工況下c=0.7);v為風速，m/s(按50年一遇最大風速 33.0 m/s計)。則

塔體最大迎風面積S=Dh=12×38.5=462(m2)，則迎風面最大風力F=pS=445.18 ×462/1000=205.67(kN)。式中:D為塔體直徑。

塔體傾翻的條件:風力產生的彎矩大于塔體自重相對于轉點的彎矩。

實際風力彎矩M1=Fh/2=205.67×38.5/2=3959.15(kN·m)，自重彎矩 M2=PD/2=2820 ×12/2=16920(kN·m)。

兩者比較，M2遠大于M1，故在沒有外在輔助措施的情況下，塔體的提升過程是安全的。為進一步加強施工的安全性，另外增設4根纜繩作為更徹底的保障措施。

6 結束語

在對該電廠的濕法脫硫吸收塔的改造中，由于應用了液壓頂升裝置來提升原有塔體，改造中沒有使用大型的起吊設備，塔內上部原有的噴淋層、除霧器等設備及下部漿液循環管管接口、氧化噴槍、攪拌器等均沒有改動，大大節約了改造成本并縮短了改造工期。實踐證明，只要合理地選用、設置液壓頂升裝置，吸收塔塔體改造使用液壓頂升裝置是安全、經濟的。

［1］吳厚勝.吸收塔倒裝工藝法介紹［EB/OL］.http://www.hlep.com.cn/news_view.asp?newsid=300.