高位脫硫塔安裝起重機(jī)械選擇與吊裝工藝

于洪柱

(山東電力建設(shè)第三工程有限公司，山東 青島 266100)

1 脫硫系統(tǒng)改造概述

在某電廠脫硫系統(tǒng)改造項(xiàng)目中，其原脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，脫硫塔采用鼓泡塔技術(shù)，一爐一塔布置。脫硫提效改造項(xiàng)目是在原脫硫裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容改造，新增二級(jí)噴淋塔，一爐雙塔布置。

主要施工任務(wù)為鼓泡塔原安裝煙道拆除、脫硫系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)支架加固、二級(jí)塔安裝、引風(fēng)機(jī)出口煙道至鼓泡塔入口煙道制作安裝、一級(jí)塔至二級(jí)塔聯(lián)絡(luò)煙道安裝、二級(jí)塔出口凈煙道安裝、原鼓泡塔檢修等。新增噴淋塔(二級(jí)塔)采用高位布置,與原鼓泡塔串聯(lián)，鼓泡塔出口水平煙道拆除，接入新塔。噴淋塔設(shè)置在原煙道鋼架頂部(標(biāo)高29.7 m)，為20.0 m×10.0 m 方形結(jié)構(gòu)，高29.8 m，頂部標(biāo)高59.5 m，如圖1所示。

圖1 脫硫塔施工

項(xiàng)目的主要特點(diǎn)為：工期短，總工期為95 d，開工時(shí)材料、設(shè)備和圖紙等設(shè)計(jì)均未關(guān)閉；多主線同時(shí)施工，在拆除原來煙道的基礎(chǔ)上，二級(jí)吸收塔、聯(lián)絡(luò)煙道，出口凈煙道、鋼結(jié)構(gòu)加固需要同時(shí)開工，造成施工資源投入大；交叉多、施工場地狹小，周邊機(jī)組正常運(yùn)行，存在與業(yè)主管理交叉，與其他分包商交叉以及內(nèi)部作業(yè)點(diǎn)多面廣、立體交叉作業(yè)等。項(xiàng)目通過機(jī)械的合理選用、調(diào)度以及吊裝工藝優(yōu)化，多主線同時(shí)施工，較好地完成了工作任務(wù)。

2 起重機(jī)械布置

2.1 選擇分析

如圖1所示，#2機(jī)組煙氣脫硫塔位于煙囪東南側(cè)爐后延長線上。其南側(cè)是寬6.0 m 的東西向道路，毗鄰一座高度約35.0 m的山丘。兩條綜合管架分別在脫硫系統(tǒng)的西側(cè)和南側(cè)布置，道路上匯交。在煙囪南側(cè)#1，#2機(jī)組脫硫裝置之間有一片約30.0 m×42.0 m的空地(下稱起吊組合場地)，可以作為設(shè)備材料主起吊場地，開展起吊設(shè)備的臨時(shí)放置和起吊前的組合、準(zhǔn)備工作，考慮布置主力起重機(jī)。參照其他檢修機(jī)組布置和既往施工經(jīng)驗(yàn)，考慮在上述區(qū)域布置一臺(tái)3 500 kN履帶式起重機(jī)作為主起重機(jī)械，采用大組合吊裝方案，但是現(xiàn)場存在著諸多制約因素。

(1)履帶式起重機(jī)組合難度大，組合時(shí)間長，不安全因素多。履帶式起重機(jī)組合時(shí)必須在南側(cè)道路上，道路寬6.0 m，周邊凈距9.0 m，剛好可以停放主機(jī)，但輔助安裝的起重機(jī)無停放場地，主機(jī)組合只能在起吊組合場地進(jìn)行，再轉(zhuǎn)移到6.0 m道路上安裝臂架系統(tǒng)；各機(jī)組之間道路均有綜合管架跨越，起重機(jī)臂架組合時(shí)不能一次扳起，組裝工藝復(fù)雜。

(2)機(jī)械利用率低、組合場地受限。由于運(yùn)輸通道受限，即使采用大組合方案，也需要單片運(yùn)輸，在安裝現(xiàn)場組合，這樣履帶式起重機(jī)既要作為卸車、組合機(jī)械，又要作為吊裝機(jī)械，煙道、噴淋塔在施工現(xiàn)場同時(shí)大組合，幾乎沒有場地，這樣吊裝速度難以提高，不能最大化發(fā)揮履帶式起重機(jī)作為主起重機(jī)的作用。

圖2 起重機(jī)械平面布置

(3)起吊空間受限，履帶式起重機(jī)占用場地大。由于場地小，履帶式起重機(jī)作業(yè)半徑大，設(shè)備組合時(shí)，履帶式起重機(jī)需要退到角落，以滿足作業(yè)半徑的需求，拴鉤后再在場地內(nèi)行走和回轉(zhuǎn)，使得本來較小的起吊場地更顯狹小，起重機(jī)的效率也不高。

綜合考慮起重機(jī)安裝、使用的便利性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，決定選擇一臺(tái)固定式塔式起重機(jī)作為起重機(jī)械。塔式起重機(jī)選擇考慮以下因素。

(1)作業(yè)區(qū)域覆蓋整個(gè)脫硫改造區(qū)域，包括原煙道的拆除和新煙道等的安裝，滿足起重量要求。

(2)空間滿足回轉(zhuǎn)、起吊要求，可以避開煙囪、山丘等構(gòu)筑物。

(3)脫硫系統(tǒng)原鋼結(jié)構(gòu)在本次改造中需要加固加強(qiáng)，因此塔式起重機(jī)不能附著在原鋼架上。起吊高度需要滿足自立高度70.0 m左右，無附著作業(yè)。

(4)場地、空間滿足自身安裝需求，包括輔助起重機(jī)場地、組合場地占用和安裝高度要求。

通過圖紙模擬、計(jì)算，現(xiàn)場考察和市場調(diào)研，最終選擇1臺(tái)QTZ8050/320 kN塔式起重機(jī)作為主起重機(jī)械。支腿固定獨(dú)立式，自立高度70.0 m，起吊高度67.0 m，臂長65.0 m，鋼絲繩4倍率工況，在作業(yè)半徑20.0 m內(nèi)額定起重量320 kN，遠(yuǎn)端作業(yè)半徑65.0 m，吊重75 kN，滿足現(xiàn)場施工需求。320 kN塔式起重機(jī)性能參數(shù)見表1。

表1 320 kN塔式起重機(jī)性能參數(shù)表

2.2 機(jī)械定位

320 kN塔式起重機(jī)布置在#2機(jī)組脫硫塔的西南側(cè)，如圖2所示。定位綜合考慮以下因素。

(1)最大化縮小塔式起重機(jī)與安裝設(shè)備就位位置的距離，減小作業(yè)半徑，提高吊裝負(fù)荷。煙道根據(jù)起重機(jī)額定負(fù)荷，分段組合吊裝，噴淋塔吊裝作為吊裝主線，考慮分片吊裝或組合吊裝。但塔式起重機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)避開原有建筑物基礎(chǔ)，如附近的綜合管架基礎(chǔ)等，防止塔式起重機(jī)基礎(chǔ)開挖時(shí)破壞建筑物基礎(chǔ)。查閱管架基礎(chǔ)地下結(jié)構(gòu)，塔式起重機(jī)基礎(chǔ)外緣貼近管架基礎(chǔ)布置。

(2)避開煙囪，滿足吊裝時(shí)回轉(zhuǎn)要求和日常防風(fēng)要求，實(shí)現(xiàn)除煙囪外的區(qū)域全回轉(zhuǎn)作業(yè)。利用煙囪下粗上細(xì)的特點(diǎn)，在地面以塔式起重機(jī)中心與平衡臂尾部水平距離25.3 m為最小控制距離，確定離開煙囪的距離；確定塔式起重機(jī)非工作時(shí)間的防風(fēng)錨固位置和作業(yè)時(shí)的安全措施。

(3)確定塔式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的安裝方向，滿足起重機(jī)自升加節(jié)需要。設(shè)置塔式起重機(jī)加節(jié)位置為南向；塔式起重機(jī)安裝后臂桿在南北方向。

(4)確定塔式起重機(jī)的安裝高度，選擇安裝起重機(jī)。以35 m山丘為標(biāo)高，選擇安裝階段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度為36 m。

(5)查閱該區(qū)域的地勘報(bào)告，確定基礎(chǔ)的型號(hào)。根據(jù)電廠建設(shè)時(shí)的地質(zhì)勘查報(bào)告，#2機(jī)組脫硫區(qū)域位于山體開挖區(qū)，成分為四期花崗巖，場地平整后基巖大面積出露，地基下主要為中等風(fēng)化和微風(fēng)化花崗巖，承載力標(biāo)準(zhǔn)值>1 000 kPa。該值完全滿足塔式起重機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過開挖驗(yàn)槽后澆筑混凝土基礎(chǔ)。

2.3 平面布置

320 kN塔式起重機(jī)中心距離噴淋塔中心線24.1 m，距離煙囪中心線37.5 m，平衡臂投影距離煙囪底部外緣最短距離>1.0 m，塔式起重機(jī)中心與噴淋塔中心距離為25.0 m(作業(yè)半徑)。

在#2，#3機(jī)組脫硫裝置之間的狹長地段端臨時(shí)布置1臺(tái)2 000 kN汽車起重機(jī)，協(xié)助煙道拆除和就近的聯(lián)絡(luò)煙道安裝工作。

3 吊裝工藝介紹

3.1 制訂依據(jù)

在原脫硫塔(鼓泡塔)進(jìn)出口煙道拆除后，現(xiàn)場的吊裝工作主要是煙道和噴淋塔的安裝。煙道在電廠外的組合場地制作完成，出口煙道截面13.0 m×3.7 m(長×寬)，分階段制作，制作高度小于3.0 m，直線段分9節(jié)，彎頭段分兩節(jié)，滿足下料和運(yùn)輸需求；聯(lián)絡(luò)煙道截面15.0 m×4.0 m(長×寬)，設(shè)計(jì)共6個(gè)大節(jié)段，現(xiàn)場制作為10個(gè)小節(jié)段，滿足下料和運(yùn)輸需求。煙道吊裝全部采用運(yùn)抵現(xiàn)場后直接吊裝的方案，不再組合。320 kN塔式起重機(jī)在主要工作區(qū)域允許起重量見表2，噴淋塔、煙道以及設(shè)備的制作或組合控制在允許起重量范圍內(nèi)。

3.2 制訂原則

噴淋塔由業(yè)主供貨，分節(jié)段加工運(yùn)輸?shù)狡鸬鯃龅亟M合。根據(jù)組合件的重量、材料到貨(業(yè)主到貨不及時(shí)、不按順序發(fā)貨、變形嚴(yán)重等問題)噴淋塔吊裝采用整體組合吊裝、半組合吊裝和分片吊裝相結(jié)合的方案以加快吊裝進(jìn)度。吊裝組織和工藝制訂基于以下幾個(gè)原則。

表2 塔式起重機(jī)允許起重量對(duì)照

(1)鑒于項(xiàng)目存在著聯(lián)絡(luò)煙道、出口煙道、噴淋塔、鋼結(jié)構(gòu)加固等多條施工線并行施工，要求塔式起重機(jī)24 h作業(yè)，嚴(yán)格控制吊鉤閑置時(shí)間。

(2)合理使用工裝，減少就位時(shí)間。例如在傳統(tǒng)的就位、放線測量的基礎(chǔ)上，在就位位置提前焊接定位板，吊裝件以定位板為基礎(chǔ)準(zhǔn)確卡位，減少對(duì)口時(shí)間。

(3)在使用定位板的輔助安裝基礎(chǔ)上，以靠近出口煙道的一片為安裝基準(zhǔn)面，該片安裝時(shí)纜風(fēng)繩對(duì)稱拉設(shè)在出口煙道和對(duì)側(cè)已焊接牢固的內(nèi)側(cè)上，其他3片的安裝以該片為基準(zhǔn)面，不拉設(shè)纜風(fēng)繩。

(4)嚴(yán)格施工準(zhǔn)備，針對(duì)到貨缺陷多的情況，組織在廠外組合場消缺；提前焊接吊盤，做到起吊組合場地內(nèi)直接拴鉤起吊、直接就位，避免二次消缺。

(5)安裝過程各安裝工序形成流水作業(yè)，減少或避免下道工序的等待時(shí)間。例如就位后，應(yīng)迅速按照要求完成部分焊接，達(dá)到脫鉤標(biāo)準(zhǔn)后迅速脫鉤；焊接完成后，應(yīng)迅速搭設(shè)上層就位所需腳手架，形成通道等。

4 結(jié)束語

與履帶式起重機(jī)相比，塔式起重機(jī)具有效率高、占用空間少等優(yōu)勢，實(shí)踐證明該起重機(jī)適合高位脫硫塔的改造安裝作業(yè)。當(dāng)然，在起重機(jī)選定后，加強(qiáng)施工組織、嚴(yán)格吊裝工藝的執(zhí)行就成為提高吊裝效率的關(guān)鍵因素，整個(gè)脫硫塔吊裝中必須圍繞起重機(jī)的使用，提高各條主線、各個(gè)環(huán)節(jié)的效率，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)整個(gè)吊裝效率的提高，達(dá)到完成合同目標(biāo)的目的。本次吊裝總計(jì)耗時(shí)20 d，在吊裝工藝實(shí)現(xiàn)和組織上仍有較大的提升空間。