三筒式煙囪鋼內筒安裝技術

李園　段龍旭

（江西省水電工程局　南昌市　330096）

三筒式煙囪鋼內筒安裝技術

李園段龍旭

（江西省水電工程局南昌市330096）

新疆嘉潤資源控股有限公司動力站3×350MW超臨界工程煙囪為三筒式煙囪，煙囪全高210m，鋼內筒出口內直徑為5.40m，單個鋼內筒220t。鋼內筒安裝采用倒裝提升法安裝，在入冬前兩個月安全、高效地完成了三筒安裝，為電廠投產奠定了基礎。

三筒式煙囪；流水施工；倒裝提升法安裝

1　工程簡介

新疆嘉潤資源控股有限公司動力站3×350WM超臨界工程煙囪布置在爐后，其內筒為懸掛式鈦鋼套筒煙囪，三個鋼內筒環形布置在煙囪外筒內。每個煙囪鋼內筒設計標高為210m，出口內直徑為5.4m。從煙囪▽35.0m處以下設計為懸空，用圓彎頭連接至煙道；▽45.0m以上內筒采用鈦鋼復合板；在約▽50.280m及▽129.280m處有兩個膨脹節。在混凝土外筒內壁與內筒外壁間，共布置有七層鋼平臺。內筒在▽191.030m和▽127.630m平臺上設有懸掛裝置，在通過▽201.830m、▽165.830m、▽87.830m和▽48.830m平臺處設有止晃裝置。

本工程技術上高難度、質量上高標準、安全上高風險的“三高工程”；內筒總體工程量較大，結構體型超高；焊接質量要求高，整體結構都是復合鈦板。三筒煙囪仰視圖見圖1。

2　工藝流程

主要施工工藝：

圖1　三筒煙囪提升完成后仰視圖

本煙囪鋼內筒安裝采用液壓鋼絞線倒裝提升法施工工藝。鋼絞線提升施工是目前煙囪內筒安裝較為先進的施工工藝，與常規的提升法施工相比，具有施工周期短，安全、經濟等著多優點。在煙囪頂層懸掛平臺進行液壓提升系統安裝，然后進入正常的鋼內筒施工階段。內筒提升完成后，安裝止晃裝置、懸掛裝置、膨脹節和圓彎頭等。

施工流程：

施工準備→提升系統安裝→鋼內筒提升至210.0m→懸掛裝置及止晃點安裝→提升裝置拆除→膨脹節及圓彎頭安裝→煙囪鋼內筒頂部防雨罩安裝。

3　主要作業程序內容

3.1內筒液壓提升施工

煙囪內筒安裝使用液壓提升裝置進行鋼內筒倒裝法安裝。考慮施工工期及懸掛平臺承重不超過2個內筒重量的要求，故鋼內筒施工時，應同時施工1#及2#內筒，優先施工1#內筒，當1#內筒到頂后，安裝懸掛裝置固定；將1#內筒提升裝置轉移到3#內筒處，同時施工2#及3#內筒，此時應優先施工2#內筒，3#內筒安裝不能超過一半，當2#內筒到頂后，安裝懸掛裝置固定；此時方可全力施工3#內筒。在施工期間則保證懸掛平臺承重不超過2個內筒重量。雙筒提升過程見圖2。

圖2　雙筒提升過程圖

單個內筒液壓提升施工流程見圖3。

圖3　單個內筒液壓提升施工流程圖

3.2內筒安裝

3.2.1液壓提升系統安全性驗算

液壓提升倒裝法組裝鋼內筒，就是用安裝在煙囪上部鋼平臺的液壓提升裝置，提吊鋼內筒筒節，由力學受力平衡可知，最大提升力F等于最大重力Q。鋼內筒內徑5400mm，筒壁最小厚度17.2mm，單個內筒筒體總重約220000kg，單個鋼內筒提升時安裝4臺LSD1500E提升千斤頂，總提升力為600t；每一個千斤頂穿束10根φ15.2，每根鋼絞線破斷拉力為26T，可滿足提升要求。提升千斤頂安裝及鋼鉸線布設見圖4。

本工程的液壓千斤頂全部安放在191.030m層鋼平臺上，考慮施工時的安全要求，設計院在設計時已對191.030m層鋼平臺進行設計驗算，191.030m層鋼平臺完全能同時承受提升兩個鋼內筒的最大重量，完全能滿足施工要求。

3.2.2液壓提升系統

（1）液壓提升配置組成

圖4　提升千斤頂安裝及鋼鉸線布設圖

①千斤頂

本工程選用兩套共8臺LSD1500E液壓提升千斤頂，總提升力為1200t；每個鋼內筒使用一套4臺LSD1500E千斤頂，總提升力為600t；每一個千斤頂可穿束10根鋼絞線。

由于鋼內筒提升特點，根據提升千斤頂的類型及其重量的分布情況，承重千斤頂應均勻布置在懸掛平臺鋼梁上，避免集中荷載，其布置簡圖見圖5。

圖5　千斤頂布置簡圖

②提升泵站

選用YTB提升泵站，通過YTB.B調節閥組供油，YTB.B調節閥組分別控制4臺千斤頂的油路，按控制系統發出的控制信號調節供油；液壓系統的構成必須滿足千斤頂分布的要求，適應1#、2#、3#、4#頂點提升行程同步的要求，同時要求液壓系統自動均衡各個吊點提升千斤頂的承重力。

③控制系統

控制系統設置LSDKC-8型集成控制系統1套，吊點測距裝置8套，千斤頂行程檢測裝置8套構成控制系統。在1#、2#、3#、4#頂點各設置相應的檢測輸入及控制輸出通道，控制結構框圖見圖6。

圖6　控制系統結構圖

控制系統控制液壓油路、液壓油路控制千斤頂、千斤頂運作通過承載機構帶動提升構件、千斤頂的行程檢測裝置及提升頂上的測距裝置把其動作的狀態送入控制系統、控制系統根據千斤頂及提升構件動作的狀態再控制液壓油路組成一個由控制系統控制的組合連動系統。

（2）液壓提升系統安裝流程

①在191.030m米平臺處設置提升平臺，提升千斤頂、調節閥柜、泵站放置在提升平臺及191.030m米平臺上。

②本工程提升選用LSD1500E液壓提升系統，擬在1#～4#措施鋼梁上放置4臺150t提升千斤頂，在提升平臺上設置調節閥柜。

③由直徑為φ15.2、強度為1860MPa級的鋼絞線穿過千斤頂，與鋼內筒上的下吊點連接，構成承力系統。

④安裝液壓泵站。所有千斤頂的速度均由泵站的流量來控制，即控制泵站流量比為1：1，并保證使各千斤頂的同步提升，并保證各提升點的提升高程誤差不超過20mm。

⑤安裝控制系統LSDKC-8，系統設置LSDKC-8型集成控制系統1套，計算機按過程檢測數據調節控制比例閥，實現同步整體提升。

3.2.3施工平臺

施工平臺在鋼內筒安裝過程中起到較大作用，使各工序分層流水施工。施工平臺采用工字鋼做立柱支撐，分內、外平臺，其中第一層為內筒組對平臺為內外通用，在鈦鋼內筒正下方用高800mm φ219×12mm的厚壁鋼管支撐，供施工人員組裝內筒鋼板；外平臺第二層為焊接平臺，供施工人員焊接內筒基板；第三層為油漆平臺，供施工人員對內筒進行打磨、油漆；第四層為保溫平臺，供施工人員進行鋼內筒外部保溫。內平臺第二層為焊接平臺，供施工人員焊接內筒鈦板；第三層為檢測平臺，供檢測人員對內筒鈦板進行著色滲透檢測。施工平臺結構圖見圖7。

圖7　施工平臺結構圖

3.2.4內筒的安裝步驟

（1）將鋼內筒的筒體板（每圈筒體分三塊板）依次用電動葫蘆通過進料口送至混凝土煙囪內，利用螺旋軌道上的錨頭吊將筒體板吊起，推至預定位置，將它們合圍在待頂升筒體段的外圍，把相鄰筒體板間的三條縱縫中的兩條焊固，留下最后一條縱縫，用手拉葫蘆把相鄰兩板收緊，并點固周圍卡板。

（2）起動液壓提升系統，系統自動運行整體平衡提升。

（3）當鋼內筒提升到高于后續筒節50mm時，關停液壓提升系統，穩住鋼內筒的位置。

（4）把手拉葫蘆同收緊，使后續筒的最后一條縱縫靠攏，并組對焊固，拆除手拉葫蘆，打磨光滑，然后組對兩段筒節的環縫。

（5）這樣循環工序（1）～（4），已組裝段不斷接長，由于已組裝筒段的不斷增長而使筒體自重增加，提升裝置所需的鋼絞線隨之增加。

（6）當后續節逐節組焊并達到設計的筒體高度時，提升結束。

（7）膨脹節及圓彎頭等應在零米安裝在鋼內筒筒身上隨鋼內筒一起提升，安裝完成后應用槽鋼或工字鋼對其進行加固，防止提升時損傷膨脹節。提升完成后，應割除加固裝置。

3.2.5施工輔助裝置拆除

內筒到頂懸掛裝置安裝完成后，拆除液壓提升設備及其輔助裝置和施工平臺。在煙囪頂部安裝一個1.5t的小拔桿，從191.030m層平臺窗孔將拆除的設備及割除的輔助裝置用小拔桿吊放在煙囪零米。同時拆除施工平臺等其它輔助裝置。

3.3焊接管理

3.3.1焊接工程概況

鈦-鋼復合板內筒焊接是煙囪施工中技術要求最高，難度最大的工序。焊接工程工作量中，內筒焊縫2600m左右。

3.3.2內筒焊接工藝

（1）基板的焊接

基板采用Q235B材質，具有優良的焊接性能，采取CO2氣體保護焊，焊接工藝參數及工藝評定參照上述鋼平臺焊接中的CO2氣體保護焊。基板焊接需注意以下幾點：

①焊工布置：內筒每節高2m，每圈分3塊板。焊前要用磨光機清理坡口的油、銹等污物。環縫分成6小段，6個焊工對稱分布（如圖8所示），開始焊時應以圖中的A、B、C、D、E、F為起點同時施焊，焊接方向為逆時針，見圖8。

圖8　焊接走向圖

②筒體組對完成后，基板的定位加固焊長度須大于100mm，定位加固焊作為正式焊縫，不得存在焊接缺陷。

③基板的縱、環縫須焊透，若局部未焊透可采用背面清根處理，清根時要做好鈦板的保護工作，防止飛濺物破壞鈦板。

④基板的縱、環縫背面焊縫余高控制在1mm左右，高出部分須打磨平整，確保鈦板蓋板的平整度。

（2）鈦板的焊接

在常溫下，鈦是比較穩定的，但試驗表明，隨著溫度的升高，鈦吸收氧、氮、氫的能力也隨之明顯上升，處于高溫狀態的熔池和熔滴金屬更易為氣體等雜質污染，所以鈦焊接時其熔池的保護是至關重要的。

由于鈦含S、C等雜質少，熔點低，低熔點共晶在晶界很少生成，故鈦對熱裂紋不敏感；但鈦焊縫含O、N較高時，焊縫或熱影響區性能變脆，在較大應力作用下，會出現裂紋，為了防止這類裂紋，必須減少焊接接頭上氫的來源。

鈦焊接中的氣孔主要來源于不純的氬氣和不干凈的焊材及工件表面，所以在焊接時必須嚴格清理焊件、焊材表面，以及采用高純度的氬氣保護。

4　小結

本工程三筒式鋼內筒通過有效的組織及流水施工，#1、#2鋼內筒安裝自2014年9月17日～10月10日完成，#3鋼內筒安裝自2014年10月26日～11月12日完成，在入冬前的兩個月內利用倒裝提升雙筒法及流水作業，安全、高效地完成了三筒安裝。本安裝方法值得受工期短、現場安裝場地小等不利條件影響的工程借鑒。

TU761.2

A

1673-0038（2015）22-0055-03

2015-5-16