罗家寨净化厂尾气烟囱塔架及筒体吊装
摘要介绍了罗家寨天然气净化厂在大型烟囱塔架及筒体吊装过程中采用的双机抬吊吊装法及其施工工艺、步骤及技术要求。认为如果对尾气烟囱塔架及筒体的结构设计、材料选用、吊装实施方案进行统筹兼顾,在充分考虑塔架承重和现场施工条件允许的情况下,完全可以利用塔架本身对烟囱筒体进行吊装。今后类似工程的筒体吊装应尽可能地利用塔架本身承重,安装滑轮组倒装完成。
关键词罗家寨天然气净化尾气烟囱塔架吊装方法施工技术一、现场条件
正在建设中的罗家寨天然气净化厂工程是中国石油天然气股份有限公司的重点工程。该厂的两套尾气烟囱及塔架(Ⅱ、Ⅲ)属尾气处理装置,位于厂区北面。现场相对比较狭窄,大型吊装设备就位吊装比较困难。
二、尾气烟囱及塔架结构特点
1.塔架结构
Ⅱ、Ⅲ号塔架结构形式和尺寸均一样,为衍架式钢结构,高度为90 m,塔架净重96 t,吊装重量为115 t(含梯子平台及吊装附属物)。根开几何尺寸
为16 m×16 m,根开高度为12.3m,顶部几何尺寸为4 m×4 m。管材选用流体管,刚度较小,强度较低,在吊装过程中极易变形。
2.烟囱结构
Ⅱ号烟囱规格为D2.6 m×100 m,总重量为211t(含筑炉衬里);Ⅲ号烟囱规格为D2 m×100 m,裙座直径为2.3 m,总重量为170 t(含筑炉衬里)。材质均为Q235。在现场分别按6段进行卷制。
三、烟囱塔架及筒体吊装方案选择
目前国内的大型设备吊装主要有整体轮式(履带式)吊车吊装、桅杆吊装、分段正装三种方法(表1)。
由于尾气烟囱塔架的结构设计及材料选用只考虑了满足扶持烟囱筒体和风载因素,而未考虑塔架的承重设计。根据净化厂现场实地情况,从技术和安全可靠性考虑,最终选定整体轮式(履带式)吊车吊装,此为最佳方案。下面仅介绍Ⅱ号塔架和烟囱筒体的吊装工艺(Ⅲ号塔架和烟囱筒体吊装工艺与Ⅱ号相同)。
四、塔架的吊装
1.吊装前的准备工作
塔架吊装采用多台吊车整体抬吊法。采用2台150 t履带吊车作为主吊,塔架底部采用1台100 t的汽车吊溜尾,为防止塔架变形采用1台50 t的汽车
吊抬头。
经详细计算,尾气塔架总净重为96 t,重心的位置在39.9 m高的塔架横截面的中点。根据重心计算表及模拟软件计算,塔架主吊耳位置设在标高为42.379 m的第4层横隔东西两侧。为提高塔架的强度,在42 m平台横隔位置增加3根!219钢管,并对相应杆件进行更换、加固。在标高90 m平台处,对原有不符合烟囱吊装要求的横杆材料进行了加固。最后在塔架上安装吊装索具(滑车组等)。将塔架头南北尾整体组装于地面,安装完毕塔架上所有的附属设施,并完成涂漆工作。考虑到安全性,对吊车的入场道路进行修筑,并对场地涉及吊车的转弯半径和吊车的占地位置进行特殊处理。
所有塔架准备工作完毕后,150 t履带吊、100 t汽车吊、50 t汽车吊就位,并做好吊车作业方位的确定、吊臂组装、穿滑车走绳、吊壁竖立、工作半径核实以及挂主吊车吊钩等工作。尾气烟囱塔架吊装平面布置及逃生路线见图1。
2.吊装实施过程
为防止塔架变形,采用1台50 t的汽车吊抬头,两台150 t的履带吊车为主吊车(单绳起升速度不大于6m/min),1台100 t的吊车溜尾。4台吊车在吊
装总指挥的统一指挥下,缓缓将塔架吊离地面约500mm,停下观察10～15分钟。静止观察塔架无问题后,两台主吊同时匀速将塔架缓缓提升,同时100 t溜尾吊车缓缓将塔架底座向前递送,并始终使塔架底座离地面高度保持在300mm范围内。待塔架头部逐渐抬起后拆除50 t抬头吊车。
随着塔架底部的移动,100 t吊车应根据自身的吊装能力和作业半径变化随时变动位置,确保起重能力满足负荷要求。
随着塔架的仰角逐渐增大,塔架慢慢竖立,仰角达到65°~70°时,100 t溜尾吊车逐渐松力,塔架竖立,重量完全由两台主吊车承受。100 t溜尾吊
车卸载后去掉钢丝绳,由两台主吊车将塔架安装在指定的位置。
五、烟囱筒体的吊装
1.吊装工艺
根据尾气烟囱筒体分段尺寸和分段重量以及塔架结构实际情况,选用倒装的方法逐段吊装、直立组对完成焊接的方法。吊车的选用:两台150 t的履带吊车为主吊车,1台50 t的汽车吊对筒体抬头,1台100 t的吊车对筒体溜尾。
根据尾气烟囱塔架结构以及尾气烟囱分段尺寸及重量,首先,利用尾气烟囱塔架在其顶部4根主肢上系挂两组D50 t-6×6滑轮组,吊装尾气烟囱上
部的第①、②段筒体(①+②段筒体长度为34.00m,重量为61.648 t,系整个吊装过程中塔架所承载的最大重量),然后采用两台150 t的履带吊车在塔架底座内抬吊安装尾气烟囱余下部分,即第③、④、⑤、⑥段烟囱筒体。另在烟囱塔架42.379 m处的东南和西北两个方向分别设置一组D32t-4×4滑轮组,用来分别吊装④、⑤、⑥段单节筒体与上段筒体组对。尾气烟囱筒体吊装平面布置图见图2。
2.吊装实施过程
(1)两台150t履带式起重机的组装
两台履带吊的作业幅度均为6.00 m,吊车回转中心正好在塔架内,臂杆以及变幅拉索全部在塔架内完成连接组装(组装过程略)。
(2)利用塔架顶部滑轮组吊装尾气烟囱第①、②、③段筒体采用1台100 t汽车吊车和1台50 t汽车吊车抬吊,将烟囱第①段筒体从塔架底部空间水平吊送至基础上(吊耳与基础中心对齐),然后由上部滑轮组起升18.00 m。第②段筒体采用上述方法水平吊送至基础上,然后由150 t履带吊车抬吊、100 t汽车吊车溜尾,将第②段筒体吊装直立于基础上,上部滑轮组将第①段筒体下降与之组对焊接。然后再次由上部滑轮组将组焊后的第①、②段筒体吊升18 m。采用150 t履带吊车将第③段筒体直立于基础上,上段落下与之组对焊接。①+②+③=50.50m。在标高42.375 m横隔平台设置第一道限位装置,用以限制烟囱筒体因继续起升所产生的偏斜。并用气焊割枪割去第②段筒体上部吊耳,并用角向光磨机打磨平滑,以利于顺利通过限位装置。然后将150 t履带吊车吊点更换到第③段筒体下部位置。
在同一指挥信号下由两台150 t履带吊车与上部滑轮组同时起吊,将第①、②、③段筒体继续提升。跟随起升牵引,起到稳定烟囱筒体不致产生偏
斜的作用,而主要载荷由两台150 t履带吊车承担。
(3)吊装尾气烟囱第④、⑤、⑥段筒体用1台100 t汽车吊车和1台50 t汽车吊车抬吊,将烟囱第④段筒体从塔架底部空间水平吊送至150 t履带式
起重机吊装位置,然后辅助滑轮组系挂钢丝绳扣于第④段筒体上部4.5 m处两对称吊耳上。100 t汽车吊车溜尾递送,溜尾吊点设置于筒体尾部3 m
处两对称吊耳上。辅助滑轮组在指挥信号下同时匀速起升,100 t汽车吊车平稳吊送,直至第④段筒体竖直,溜尾吊车脱钩。将第④段筒体放置于基础上,然后将已经组对好的第①、②、③段烟囱筒体下降与第④段筒体进行直立组对、焊接。焊接结束后,两台150 t履带吊车吊点下移至第④段筒体下部3 m处吊耳上,①+②+③+④=67.00m,更换42.375m横隔处限位装置到53.298 m横隔处。根据上述方法,吊装第⑤、⑥段筒体。第⑤段
筒体的限位点在76.1m横隔处。第⑥段筒体直立于基础上后,立即用经纬仪找正,指挥150 t履带吊车和上部滑轮组同时下降,将第⑥段筒体与上面的①、②、③、④、⑤筒体进行直立组对焊接,完成全部烟囱筒体的吊装。
在吊装第③、④、⑤、⑥段烟囱筒体时,上部滑轮组只是跟随起升,并不完全承载全部筒体重量,只是起到稳定烟囱筒体不致产生偏斜而出现较大的水平分力。
施工难点:烟囱筒体吨位大,空中扶正困难;筒体节与节之间连接采用焊接,需要进行高空作业;吊装过程中筒体本体易遭挤压变形,吊耳周围需要进行校核加固;吊车吊装筒体组对时在塔架内作业空间狭小,对操作人员技术要求高。
六、结束语
(1)在罗家寨净化厂的尾气烟囱及塔架的吊装过程中,塔架从起吊到就位仅用40分钟,100 m的烟囱筒体从开始吊装到最后组焊完毕仅用了5天时间。我们认为,在烟囱塔架和筒体的吊装过程中,对大型设备而言,双机抬吊比较适合于不需要现场组装的设备。对需要现场组装的大型设备,一是吊车使用时间相对较长,实施吊装的费用极高,在整个造价中占相当大的比例,二是空中组对技术难度大。
(2)如果对尾气烟囱塔架及筒体的结构设计、材料选用、吊装实施方案统筹兼顾,再充分考虑塔架承重设计和现场施工条件允许的情况下,则完全可以利用塔架本身对烟囱筒体进行吊装,这样可事半功倍。建议今后类似工程的筒体吊装应尽可能地利用塔架本身承重,安装滑轮组倒装完成。此时,上部滑轮组只是
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