非機(jī)械高空整體旋轉(zhuǎn)發(fā)電廠大直徑大偏心脫硫塔頂技術(shù)分析

（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 株洲 412000）

非機(jī)械高空整體旋轉(zhuǎn)發(fā)電廠大直徑大偏心脫硫塔頂技術(shù)分析

戴響春

（湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 株洲 412000）

火力發(fā)電廠在進(jìn)行脫硫脫硝超低排放改造工程中，需要在原有一級(jí)脫硫塔的基礎(chǔ)上新建二級(jí)塔進(jìn)行擴(kuò)容,由于廠區(qū)原有規(guī)劃限制,兩個(gè)塔一般不能并行布置,兩個(gè)塔的煙道不會(huì)在同一方向，加上吸收塔周?chē)ㄖ铩?gòu)筑物多,煙道不能直接對(duì)接；由于原有一級(jí)吸收塔塔頂為半錐型頂，錐頂與煙道為一體，不能將原有煙道封堵后在二級(jí)塔煙道方向重新開(kāi)孔；為了減少投資，縮短工期，也不能將原有一級(jí)吸收塔頂及出口煙道拆除重新制作安裝，往往須將原有一級(jí)吸收塔錐形塔頂和煙氣出口煙道在塔頂整體旋轉(zhuǎn)90°左右。一般情況下，一級(jí)吸收塔周邊建筑物擁擠，施工場(chǎng)地狹窄，空中障礙物較多，吊車(chē)停放位置距吸收塔中心遠(yuǎn)，約30m左右,大型吊車(chē)（兩臺(tái)500t吊車(chē)）無(wú)法進(jìn)場(chǎng)、無(wú)場(chǎng)地?cái)[放。經(jīng)過(guò)方案設(shè)計(jì)、論證，采用千斤頂整體頂升、導(dǎo)軌+萬(wàn)向輪或滑塊整體旋轉(zhuǎn)的方法對(duì)發(fā)電廠大直徑大偏心脫硫塔頂和煙氣出口煙道進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn)。

非機(jī)械；高空；整體旋轉(zhuǎn)；大直徑大偏心；脫硫塔頂

1 一般脫硫改造工程脫硫塔實(shí)況

以某電廠脫硫改造工程為例，現(xiàn)場(chǎng)原有一級(jí)塔塔頂如圖1。

圖1 原一級(jí)塔塔頂圖

脫硫塔頂標(biāo)高+41.17m,脫硫塔直徑16.9m,重心明顯偏煙氣出口側(cè)。

根據(jù)設(shè)計(jì),需要將一級(jí)塔煙氣出口煙道向二級(jí)吸收塔煙氣煙道整體旋轉(zhuǎn)860，原吸收塔塔頂直徑16.9米，頂部高度45.67m，煙氣出口煙道W×H= 16.9m×6.5m，煙道延伸出吸收塔1m。

2 整體旋轉(zhuǎn)方案

根據(jù)“非機(jī)械高空整體旋轉(zhuǎn)發(fā)電廠大直徑大偏心脫硫塔頂技術(shù)”，具體方案如下:（1）在吸收塔外壁板離吸收塔（不含錐形塔頂）頂部下方1000mm處劃定塔體切割線。（2）在切割線上方焊接頂升牛腿、旋轉(zhuǎn)牛腿。（3）在切割線下方制作安裝萬(wàn)向輪軌道（加固圈形式）。（4）沿切斷線切斷吸收塔，利用千斤頂將錐形塔頂和煙氣出口煙道整體頂升。（5）將萬(wàn)向輪或弧形滑板安裝在旋轉(zhuǎn)牛腿上，同時(shí)松開(kāi)頂升千斤頂,讓萬(wàn)向輪或弧形滑板落在旋轉(zhuǎn)軌道內(nèi)。（6）用手拉葫蘆拉動(dòng)萬(wàn)向輪或弧形滑板旋轉(zhuǎn)，吸收塔塔頂和煙氣出口煙道進(jìn)行整體旋轉(zhuǎn)。

3 施工工藝參數(shù)確定

3.1 旋轉(zhuǎn)（頂升）重量計(jì)算

根據(jù)施工圖、上述技術(shù)方案確定的塔體切割線，頂升及整體旋轉(zhuǎn)重量含出口煙道、錐型塔頂、吸收塔1000mm塔體、防腐層、保溫輪轂等，經(jīng)計(jì)算，出口煙道重58.9t, 錐形塔頂重22.3t；吸收塔壁板、加固圈等18.04t，整體旋轉(zhuǎn)(頂升)重量達(dá)到99.24t。

3.2 千斤頂個(gè)數(shù)確定

千斤頂?shù)陌踩禂?shù)一般為75%，由于選擇的是手動(dòng)液壓千斤頂頂升，頂升時(shí)所有的千斤頂不會(huì)同步，不同步系數(shù)為0.75，因此，總的頂升力為99.24/0.75/0.75=176.43t。

查閱液壓千斤頂產(chǎn)品資料，為盡量讓旋轉(zhuǎn)軌道靠近吸收塔切割線，減少頂升操作所需空間，減少旋轉(zhuǎn)軌道（加固圈）的規(guī)格，根據(jù)頂升高度小，30～50mm即可,擬選擇20t短型(外徑88mm、本體高104mm、行程50mm)液壓千斤頂作為頂升工具。

則千斤頂個(gè)數(shù)為：176.23/20=9個(gè)，實(shí)際取10個(gè)。

3.3 萬(wàn)向輪(弧形滑塊)設(shè)計(jì)

3.3.1 軸承萬(wàn)向輪(弧形滑塊)個(gè)數(shù)確定

塔體直徑16.9m，旋轉(zhuǎn)軌道擬選用焊接弧形H200×200×20×16型鋼，則旋轉(zhuǎn)周長(zhǎng)L=（16.9+0.2）×3.1416=53.721m,萬(wàn)向輪(弧形滑塊)個(gè)數(shù)的選取，在保證安全的前提下，即要考慮萬(wàn)向輪旋轉(zhuǎn)時(shí)受摩擦力小便于旋轉(zhuǎn)，又要考慮施工工效和成本，還要考慮萬(wàn)向輪的幾何尺寸、萬(wàn)向輪的間距，根據(jù)擬選定的導(dǎo)軌規(guī)格，取萬(wàn)向輪(弧形滑塊)個(gè)數(shù)為16個(gè)，則間距為3.36m。

3.3.2 軸承萬(wàn)向輪設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)計(jì)算，滾珠選型如下：

上部軸承選擇：選用推力球軸承51411。

下部軸承選擇：選用圓柱滾子軸承2311E系列。

萬(wàn)向輪設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)輪示意圖

3.3.3 弧形滑塊設(shè)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，弧形滑塊選用160×180×40的方鋼加工制作，滑塊采用Q345B鋼，弧面需表面熱處理，保證足夠的硬度和耐磨性。

3.4 頂升、旋轉(zhuǎn)牛腿位置的確定

3.4.1 整體重量分布

根據(jù)設(shè)計(jì)和計(jì)算，出口煙道重58.9t, 錐形塔頂重22.3t；吸收塔壁板、加固圈等18.04t，則煙氣出口側(cè)重G=58.9+18.04/2=67.92t，錐形塔頂側(cè)G=22.3+18.04/2=31.32t，錐形塔頂和煙氣出口煙道整體重量分布不均勻。

3.4.2 錐形塔頂和煙氣出口整體重心確定

經(jīng)過(guò)計(jì)算，吸收塔塔頂重心位置如圖3所示，距離圓心2662mm處。

由于重心大偏心，頂升千斤頂、萬(wàn)向輪不能沿旋轉(zhuǎn)軌道均布，應(yīng)分煙道側(cè)、錐型塔頂側(cè)不均布。

3.5 牛腿設(shè)計(jì)

3.5.1 頂升牛腿的設(shè)計(jì)（圖4）

錐形塔頂和煙氣出口煙道整體重量為99.24t,按前面千斤頂?shù)拇_定需頂升牛腿10個(gè),每個(gè)牛腿與吸收塔壁板立焊縫承受的剪切力、牛腿底板承受的壓力為99.24×/10=9.93t；由于存在手動(dòng)液壓千斤頂頂升不同步系數(shù)（或者說(shuō)不均衡系數(shù)）按0.75，每個(gè)牛腿計(jì)算承受荷載為9.93/0.75=13.24t。

圖3 A向平面圖

圖4

3.5.2 旋轉(zhuǎn)牛腿的設(shè)計(jì)（圖4）

根據(jù)萬(wàn)向輪(弧形滑塊)設(shè)計(jì)，共16個(gè)萬(wàn)向輪（弧形滑塊），需要16個(gè)旋轉(zhuǎn)牛腿,每個(gè)牛腿與吸收塔壁板立焊縫承受的剪切力、牛腿底板承受的壓力為99.24/16=6.616t≈6.20t，不均衡系數(shù)按0.75，每個(gè)牛腿計(jì)算承受荷載為6.20/0.75=8.27t。

為減少材料規(guī)格，旋轉(zhuǎn)牛腿歸并到頂升牛腿相同的設(shè)計(jì)及制作。

頂升、旋轉(zhuǎn)牛腿選用T型牛腿，Q345B鋼，大樣見(jiàn)圖5。

圖5 牛腿大樣

3.6 旋轉(zhuǎn)軌道的設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算，擬采用焊接弧形H200×200×20×16型鋼，鋼材材質(zhì)為Q345B,在軌道底部按軌道弧形均布安裝45塊δ=16mm支撐板且延伸至與壁板焊接，所有焊縫均需滿焊，軌道凹槽內(nèi)焊縫需打磨平整。

4 錐形塔頂就位、安裝

4.1 整體旋轉(zhuǎn)

旋轉(zhuǎn)前，應(yīng)在吸收塔筒體900和1760位置做好標(biāo)記。當(dāng)煙氣出口中線（900線）接近1760標(biāo)記時(shí)，應(yīng)減緩旋轉(zhuǎn)速度，緩慢旋轉(zhuǎn)，當(dāng)煙氣出口中線到達(dá)1760標(biāo)記線時(shí)，應(yīng)立即停止旋轉(zhuǎn)，如有輕微偏差，可用旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)煙氣出口中線（900線）與1760標(biāo)記線重合時(shí)，停止旋轉(zhuǎn)，拆除手動(dòng)葫蘆。

4.2 整體落位

在原來(lái)頂升牛腿位置重新安裝千斤頂，整體頂升錐形塔頂及煙氣出口煙道30～50mm,使萬(wàn)向輪離開(kāi)旋轉(zhuǎn)軌道后再拆除萬(wàn)向輪，同時(shí)均勻松開(kāi)10個(gè)千斤頂，整體頂升錐形塔頂和煙氣出口煙道落位。

4.3 吸收塔上下壁板對(duì)接

以176度為起點(diǎn)，從吸收塔對(duì)角線處進(jìn)行上下壁板對(duì)接，對(duì)接方法按照吸收塔制作方案進(jìn)行。

4.4 拆除旋轉(zhuǎn)設(shè)施

對(duì)接完成，經(jīng)檢查合格后拆除牛腿、旋轉(zhuǎn)軌道、吊耳等設(shè)施。

5 技術(shù)、質(zhì)量管理

5.1 做好技術(shù)交底、安全技術(shù)交底

由項(xiàng)目經(jīng)理組織，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人對(duì)參加本整體旋轉(zhuǎn)施工的所有施工技術(shù)人員、作業(yè)人員進(jìn)行方案的交底，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的交底并熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

5.2 施工機(jī)具、材料經(jīng)檢查合格

錐形塔頂及煙氣出口煙道整體旋轉(zhuǎn)所使用的鋼板、千斤頂、手動(dòng)葫蘆、焊機(jī)及焊條、水準(zhǔn)儀等經(jīng)檢查符合規(guī)范、本方案要求。

5.3 重點(diǎn)質(zhì)量控制

結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量必須滿足本方案要求，每個(gè)結(jié)構(gòu)件焊接過(guò)程、焊接完后由技術(shù)負(fù)責(zé)人組織檢查。

弧形滑塊表面必須做熱處理，保證足夠的硬度和耐磨性。導(dǎo)軌表面必須打磨，保證光潔度，減少摩擦力。

在吸收塔壁板上劃切割線時(shí)，必須用水準(zhǔn)儀校核，確保塔體切割線水平。

旋轉(zhuǎn)軌道定位必須用水準(zhǔn)儀放線軌道的水平度。

焊接牛腿時(shí)，必須用水準(zhǔn)儀確定牛腿底板的位置，確保牛腿底板高度一致。

6 安全技術(shù)措施

6.1 搭設(shè)內(nèi)腳手架

拆除吸收塔內(nèi)除霧器，腳手架搭拆方案已經(jīng)過(guò)審批，按批準(zhǔn)的腳手架搭拆方案搭設(shè)內(nèi)外腳手架并驗(yàn)收合格。

6.2 搭設(shè)好旋轉(zhuǎn)操作平臺(tái)

吸收塔320度至360度（0度）、0度至140度之間可利用除霧器平臺(tái)作為操作平臺(tái)，140度至320度之間需搭設(shè)腳手架平臺(tái)，腳手架可從下層平臺(tái)開(kāi)始搭設(shè)。

6.3 停爐后對(duì)吸收塔的檢查

停爐后，必須對(duì)原吸收塔進(jìn)行細(xì)致檢查，通過(guò)與原施工圖進(jìn)行對(duì)比，核實(shí)錐形塔頂、煙氣出口重量、塔內(nèi)部件是否與原設(shè)計(jì)一致，重量是否相同。

6.4 做好安全監(jiān)測(cè)工作

切割作業(yè)時(shí)，塔內(nèi)需安排安全監(jiān)護(hù)人員執(zhí)守，防止火災(zāi)。

頂升時(shí)，必須安排多名施工人員對(duì)千斤頂及焊縫進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)千斤頂損壞或焊縫裂縫，立即停止作業(yè)，并進(jìn)行加固措施。

旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，塔外需安排監(jiān)護(hù)人員執(zhí)守，當(dāng)發(fā)現(xiàn)萬(wàn)向輪有卡澀、損壞時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)作業(yè)人員停止作業(yè)。找出原因并解決后，方可繼續(xù)作業(yè)。

6.5 做好現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作

施工管理人員分工具體、職責(zé)明確；特種作業(yè)人員持證上崗。

施工過(guò)程中必須統(tǒng)一指揮，服從命令，不得擅自離開(kāi)工作崗位。

安全防護(hù)用品必須佩戴齊全、正確。

6.6 作業(yè)環(huán)境必須滿足施工要求

不允許在雨天、夜間、和5級(jí)以上大風(fēng)天氣的情況下進(jìn)行上述工作。

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