三筒式煙囪鋼內(nèi)筒安裝技術(shù)

李園　段龍旭

（江西省水電工程局　南昌市　330096）

三筒式煙囪鋼內(nèi)筒安裝技術(shù)

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(nèi)筒出口內(nèi)直徑為5.40m，單個鋼內(nèi)筒220t。鋼內(nèi)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(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

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(nèi)筒為懸掛式鈦鋼套筒煙囪，三個鋼內(nèi)筒環(huán)形布置在煙囪外筒內(nèi)。每個煙囪鋼內(nèi)筒設(shè)計標(biāo)高為210m，出口內(nèi)直徑為5.4m。從煙囪▽35.0m處以下設(shè)計為懸空，用圓彎頭連接至煙道；▽45.0m以上內(nèi)筒采用鈦鋼復(fù)合板；在約▽50.280m及▽129.280m處有兩個膨脹節(jié)。在混凝土外筒內(nèi)壁與內(nèi)筒外壁間，共布置有七層鋼平臺。內(nèi)筒在▽191.030m和▽127.630m平臺上設(shè)有懸掛裝置，在通過▽201.830m、▽165.830m、▽87.830m和▽48.830m平臺處設(shè)有止晃裝置。

本工程技術(shù)上高難度、質(zhì)量上高標(biāo)準(zhǔn)、安全上高風(fēng)險的“三高工程”；內(nèi)筒總體工程量較大，結(jié)構(gòu)體型超高；焊接質(zhì)量要求高，整體結(jié)構(gòu)都是復(fù)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(nèi)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(nèi)筒安裝較為先進的施工工藝，與常規(guī)的提升法施工相比，具有施工周期短，安全、經(jīng)濟等著多優(yōu)點。在煙囪頂層懸掛平臺進行液壓提升系統(tǒng)安裝，然后進入正常的鋼內(nèi)筒施工階段。內(nèi)筒提升完成后，安裝止晃裝置、懸掛裝置、膨脹節(jié)和圓彎頭等。

施工流程：

施工準(zhǔn)備→提升系統(tǒng)安裝→鋼內(nèi)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(jié)及圓彎頭安裝→煙囪鋼內(nèi)筒頂部防雨罩安裝。

3　主要作業(yè)程序內(nèi)容

3.1內(nèi)筒液壓提升施工

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

圖2　雙筒提升過程圖

單個內(nèi)筒液壓提升施工流程見圖3。

圖3　單個內(nèi)筒液壓提升施工流程圖

3.2內(nèi)筒安裝

3.2.1液壓提升系統(tǒng)安全性驗算

液壓提升倒裝法組裝鋼內(nèi)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(nèi)筒筒節(jié)，由力學(xué)受力平衡可知，最大提升力F等于最大重力Q。鋼內(nèi)筒內(nèi)徑5400mm，筒壁最小厚度17.2mm，單個內(nèi)筒筒體總重約220000kg，單個鋼內(nèi)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(shè)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(shè)計院在設(shè)計時已對191.030m層鋼平臺進行設(shè)計驗算，191.030m層鋼平臺完全能同時承受提升兩個鋼內(nèi)筒的最大重量，完全能滿足施工要求。

3.2.2液壓提升系統(tǒng)

（1）液壓提升配置組成

圖4　提升千斤頂安裝及鋼鉸線布設(shè)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(nèi)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(nèi)筒提升特點，根據(jù)提升千斤頂?shù)念愋图捌渲亓康姆植记闆r，承重千斤頂應(yīng)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(diào)節(jié)閥組供油，YTB.B調(diào)節(jié)閥組分別控制4臺千斤頂?shù)挠吐?，按控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號調(diào)節(jié)供油；液壓系統(tǒng)的構(gòu)成必須滿足千斤頂分布的要求，適應(yīng)1#、2#、3#、4#頂點提升行程同步的要求，同時要求液壓系統(tǒng)自動均衡各個吊點提升千斤頂?shù)某兄亓Α?/p>

③控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)設(shè)置LSDKC-8型集成控制系統(tǒng)1套，吊點測距裝置8套，千斤頂行程檢測裝置8套構(gòu)成控制系統(tǒng)。在1#、2#、3#、4#頂點各設(shè)置相應(yīng)的檢測輸入及控制輸出通道，控制結(jié)構(gòu)框圖見圖6。

圖6　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

控制系統(tǒng)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(gòu)帶動提升構(gòu)件、千斤頂?shù)男谐虣z測裝置及提升頂上的測距裝置把其動作的狀態(tài)送入控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)根據(jù)千斤頂及提升構(gòu)件動作的狀態(tài)再控制液壓油路組成一個由控制系統(tǒng)控制的組合連動系統(tǒng)。

（2）液壓提升系統(tǒng)安裝流程

①在191.030m米平臺處設(shè)置提升平臺，提升千斤頂、調(diào)節(jié)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(tǒng)，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(shè)置調(diào)節(jié)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(nèi)筒上的下吊點連接，構(gòu)成承力系統(tǒng)。

④安裝液壓泵站。所有千斤頂?shù)乃俣染杀谜镜牧髁縼砜刂?，即控制泵站流量比?：1，并保證使各千斤頂?shù)耐教嵘?，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(tǒng)LSDKC-8，系統(tǒng)設(shè)置LSDKC-8型集成控制系統(tǒng)1套，計算機按過程檢測數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制比例閥，實現(xiàn)同步整體提升。

3.2.3施工平臺

施工平臺在鋼內(nèi)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(nèi)、外平臺，其中第一層為內(nèi)筒組對平臺為內(nèi)外通用，在鈦鋼內(nèi)筒正下方用高800mm φ219×12mm的厚壁鋼管支撐，供施工人員組裝內(nèi)筒鋼板；外平臺第二層為焊接平臺，供施工人員焊接內(nèi)筒基板；第三層為油漆平臺，供施工人員對內(nèi)筒進行打磨、油漆；第四層為保溫平臺，供施工人員進行鋼內(nèi)筒外部保溫。內(nèi)平臺第二層為焊接平臺，供施工人員焊接內(nèi)筒鈦板；第三層為檢測平臺，供檢測人員對內(nèi)筒鈦板進行著色滲透檢測。施工平臺結(jié)構(gòu)圖見圖7。

圖7　施工平臺結(jié)構(gòu)圖

3.2.4內(nèi)筒的安裝步驟

（1）將鋼內(nèi)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(nèi)，利用螺旋軌道上的錨頭吊將筒體板吊起，推至預(yù)定位置，將它們合圍在待頂升筒體段的外圍，把相鄰?fù)搀w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(tǒng)，系統(tǒng)自動運行整體平衡提升。

（3）當(dāng)鋼內(nèi)筒提升到高于后續(xù)筒節(jié)50mm時，關(guān)停液壓提升系統(tǒng)，穩(wěn)住鋼內(nèi)筒的位置。

（4）把手拉葫蘆同收緊，使后續(xù)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(jié)的環(huán)縫。

（5）這樣循環(huán)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(dāng)后續(xù)節(jié)逐節(jié)組焊并達到設(shè)計的筒體高度時，提升結(jié)束。

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

3.2.5施工輔助裝置拆除

內(nèi)筒到頂懸掛裝置安裝完成后，拆除液壓提升設(shè)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(shè)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(fù)合板內(nèi)筒焊接是煙囪施工中技術(shù)要求最高，難度最大的工序。焊接工程工作量中，內(nèi)筒焊縫2600m左右。

3.3.2內(nèi)筒焊接工藝

（1）基板的焊接

基板采用Q235B材質(zhì)，具有優(yōu)良的焊接性能，采取CO2氣體保護焊，焊接工藝參數(shù)及工藝評定參照上述鋼平臺焊接中的CO2氣體保護焊?；搴附有枳⒁庖韵聨c：

①焊工布置：內(nèi)筒每節(jié)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(huán)縫分成6小段，6個焊工對稱分布（如圖8所示），開始焊時應(yīng)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(huán)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(huán)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(wěn)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(tài)的熔池和熔滴金屬更易為氣體等雜質(zhì)污染，所以鈦焊接時其熔池的保護是至關(guān)重要的。

由于鈦含S、C等雜質(zhì)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(qū)性能變脆，在較大應(yīng)力作用下，會出現(xiàn)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(yán)格清理焊件、焊材表面，以及采用高純度的氬氣保護。

4　小結(jié)

本工程三筒式鋼內(nèi)筒通過有效的組織及流水施工，#1、#2鋼內(nèi)筒安裝自2014年9月17日～10月10日完成，#3鋼內(nèi)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(nèi)利用倒裝提升雙筒法及流水作業(yè)，安全、高效地完成了三筒安裝。本安裝方法值得受工期短、現(xiàn)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