液壓頂升裝置在煙氣濕法脫硫改造工程中的應(yīng)用

李有偉，董常輝

(華電工程(集團(tuán))有限公司環(huán)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(yùn)以后，由于煤炭市場供應(yīng)不穩(wěn)定，實(shí)際運(yùn)行煤質(zhì)與原設(shè)計(jì)煤種存在較大偏差，電廠長期燃用煤種含硫量與設(shè)計(jì)煤種相比偏高，燃煤發(fā)熱量也比設(shè)計(jì)煤種低，造成脫硫裝置入口SO2質(zhì)量濃度遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致脫硫裝置出口SO2排放質(zhì)量濃度超過環(huán)保排放要求，因此，必須對電廠現(xiàn)有脫硫設(shè)施進(jìn)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(fèi)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(jī)械;考慮吸收塔最底層有漿液循環(huán)管道接口、地腳螺栓加強(qiáng)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(shè)備的選擇

1.1 設(shè)備參數(shù)

SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)的主要技術(shù)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(shù)見表2。

1.2 提升所需液壓頂數(shù)量和配置原則

塔主體頂升施工時(shí)，頂升點(diǎn)數(shù)量一般由下列3個(gè)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(jī)具重量;K為系數(shù)，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(jī)主要技術(shù)性能

表2 吸收塔原罐體主要參數(shù)

(2)液壓頂?shù)奶嵘芰?，根?jù)每臺機(jī)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(jī)械的臺數(shù)，即n≥Pmax/Pe。

由于該項(xiàng)目設(shè)備直徑較大，塔上原有附件重量不均，為保證設(shè)備平穩(wěn)頂升，液壓頂?shù)牟贾瞄g距不易過大，以防止頂升過程中設(shè)備失穩(wěn)?；谏鲜鲆蛩兀O(shè)備采用22臺160 kN液壓頂沿塔內(nèi)壁均勻布置。塔體起升過程中載荷組成為層壁板、壁板加強(qiáng)圈、肋板、管孔附件、內(nèi)部已安裝的噴淋管、頂板及頂部所有組成件，載荷總計(jì)約2 820 kN。頂升器單點(diǎn)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(shù)及原理

2.1 液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

吸收塔本體提升采用SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)，其液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)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(tǒng)原理如圖2所示。

表3 SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)液壓系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

2.2 SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)工作原理

在SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)使用時(shí)，提升桿插入液壓頂后，使上、下卡塊處于工作狀態(tài)。當(dāng)油泵供油時(shí)，壓力油從下油嘴進(jìn)入缸體內(nèi)，由于上卡頭自動鎖緊提升機(jī)，此時(shí)下卡頭松開，在油壓作用下，活塞上升將提升桿帶著負(fù)荷向上舉起，當(dāng)活塞升滿一個(gè)行程后油泵停止供油，負(fù)荷停止上升，完成提升過程。回油時(shí)，壓力油從上油嘴進(jìn)入，此時(shí)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(gè)提升過程。如此往復(fù)循環(huán)，液壓頂將提升桿帶著重物不斷提升。當(dāng)完成一個(gè)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(fù)，直至全部工作結(jié)束。SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)工作原理如圖3所示。

圖3 SQD－160－100S.F型液壓提升機(jī)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(jié)等;

(2)設(shè)置液壓頂升裝置，空載試頂升;

(3)塔體切割，頂升抬高;

(4)往復(fù)循環(huán)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(nèi)側(cè)均勻分布22個(gè)支撐點(diǎn)，每個(gè)支撐點(diǎn)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(gè)提升架與墊板焊接的穩(wěn)定性影響整個(gè)罐體提升的穩(wěn)定，必須平穩(wěn)垂直固定并在其朝向塔中心面的兩側(cè)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(shí)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(gè)提升架有足夠的剛度，又使所有提升架形成封閉系統(tǒng)，充分保證提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液壓頂平面布置如圖5所示，液壓提升機(jī)構(gòu)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(diǎn)安裝。脹圈是提升工序中一個(gè)重要的機(jī)構(gòu)，脹圈緊貼在壁板上，每提升1環(huán)要加設(shè)1個(gè)脹圈;該方案采用20號槽鋼，背靠筒體搭接。同時(shí)，脹圈可起到加強(qiáng)薄壁的剛度、減少或者避免塔壁由于吊裝出現(xiàn)變形的作用。脹圈聯(lián)接處用花籃螺栓聯(lián)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(diǎn)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(jìn)行切割。切割壁板前，先吸收塔內(nèi)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(nèi)側(cè)每隔1 m焊接1個(gè)限位塊，用于組對壁板橫縫;外側(cè)對應(yīng)位置焊接1個(gè)角鋼托架，用于支承預(yù)就位鋼板。

(3)用輪胎式起重機(jī)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(jìn)行縱縫組對，焊接外側(cè)縱縫。整帶壁板預(yù)留2條縱縫不組對，留作收口用。

(4)沿劃定的線對塔體進(jìn)行切割，切割時(shí)應(yīng)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(fù)位。重復(fù)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(guān)閉其他油缸較低，單獨(dú)提升局部較低位置的油缸，調(diào)整至一樣高后繼續(xù)進(jìn)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(yù)留的每條縱縫上、下端各使用1個(gè)30 kN葫蘆拉攏壁板，找正后進(jìn)行點(diǎn)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(jìn)行組對并焊接。將縱焊縫焊完后，再進(jìn)行環(huán)向焊接，由數(shù)名焊工周向均布、同時(shí)同向進(jìn)行施焊。

(8)焊接完成后，拆除各種提升設(shè)施和臨時(shí)加固件。

4 支撐點(diǎn)的受力計(jì)算

在罐壁適當(dāng)高度(脹圈所在高度)設(shè)置支撐著力點(diǎn)，著力點(diǎn)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(shí)際焊縫長度為150 mm。

4.1 技術(shù)參數(shù)

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(gè)160 kN自鎖式液壓頂(每只液壓頂最大起重量可達(dá)165 kN)在塔體安裝到達(dá)頂部后每個(gè)液壓頂實(shí)際承載為F=2820/22=121.82(kN)，則每個(gè)液壓頂?shù)呢?fù)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(jì)算

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

按每個(gè)支撐點(diǎn)設(shè)2塊卡板(支撐點(diǎn)邊卡板2塊作為主受力件，2塊卡板之間設(shè)3道立肋，立肋長度為200 mm，立肋下設(shè)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(diǎn)升不均衡系數(shù)取1.3，則有效焊縫長度L=L1×1.3=58.23(mm)。

小結(jié):實(shí)際焊縫長度為100mm，大于58.23mm，所以支撐點(diǎn)是安全的。

5 風(fēng)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(dāng)塔體起升時(shí)，沿塔體圓周均分設(shè)置4個(gè)穩(wěn)固吊耳，每個(gè)吊耳上預(yù)設(shè)1根纜繩，纜繩長度為60 m，纜繩規(guī)格為? 25－6×37+1－170，將4根纜繩用倒鏈固定在對應(yīng)的4個(gè)地錨上。隨著塔體的起升同步釋放纜繩，主要應(yīng)對非正常天氣狀況下的強(qiáng)風(fēng)對塔體產(chǎn)生的傾覆作用。

地面橫風(fēng)對塔體的作用

式中:p為壓力，Pa;ρ為空氣密度(氣壓取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，環(huán)境溫度為25℃)，1.168 kg/m3;c為風(fēng)力系數(shù)(弧面工況下c=0.7);v為風(fēng)速，m/s(按50年一遇最大風(fēng)速 33.0 m/s計(jì))。則

塔體最大迎風(fēng)面積S=Dh=12×38.5=462(m2)，則迎風(fēng)面最大風(fēng)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(fēng)力產(chǎn)生的彎矩大于塔體自重相對于轉(zhuǎn)點(diǎn)的彎矩。

實(shí)際風(fēng)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(yuǎn)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(jìn)一步加強(qiáng)施工的安全性，另外增設(shè)4根纜繩作為更徹底的保障措施。

6 結(jié)束語

在對該電廠的濕法脫硫吸收塔的改造中，由于應(yīng)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(shè)備，塔內(nèi)上部原有的噴淋層、除霧器等設(shè)備及下部漿液循環(huán)管管接口、氧化噴槍、攪拌器等均沒有改動，大大節(jié)約了改造成本并縮短了改造工期。實(shí)踐證明，只要合理地選用、設(shè)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(jīng)濟(jì)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.