烟囱单管钢内筒施工的液压提升倒装工艺

     随着环保法规越来越严格，特别是对火力发电厂所排的烟气要求更高，最近几年火力发电厂为了环保达标大部分采用湿法烟气脱硫的方式，湿法烟气脱硫对排烟筒的防腐要求较高，以往常用的耐酸砖排烟筒满足不了现有的技术需求，现阶段绝大部分烟囱内筒的设计采用了钢内筒，一般根据机组装机容量的大小选择单筒或者双筒（300MW机组采用单管内筒，600MW及以上机组采用双管内筒）。随着近几年火力发电厂单机容量和总容量的增大,烟囱钢内筒的尺寸和重量也随之加大。例如300MW机组的烟囱钢内筒一般从上至下由14mm~20mm厚的钢板卷制,通常高度超过200m，直径6m~7m。加上保温和防腐材料,钢内筒的就位总重量最大可达600t。为了适应工程建设的需要,液压提升装置在烟囱钢内筒的施工中得以广泛的应用。

　　河北沧州华润热电有限公司一期（2×300MW供热机组）工程烟囱为套筒式烟囱，内筒为单管钢内筒，钢内筒出口直径为6.0m，顶标高为205m，材料采用Q235B轧制钢板，厚度从底到顶依次为20mm(60m高)、18mm(25m高)、16mm(50m高)、14mm(50m高)、12mm(20m高)；在外筒内壁与内筒之间分别在25m、40m、60m、85m、110m、135m、160m、198.5m设置检修钢平台，每层钢平台处均设置4个止晃点。

　　该烟囱为自承重式钢内筒,在施工前拟定了液压顶升倒装法和液压提升倒装法两种施工工艺,最后经过认真分析和比较,选用了液压提升倒装施工工艺。

　　液压提升倒装法是一种利用液压提升装置实现钢内筒逐节组合安装的方法，将提升系统设备安装在烟囱135m处检修平台上，穿好钢绞线；在制作现场把钢板卷制成钢内筒所需的弧度，然后从烟囱外筒预留门洞用轨道车逐段运进烟囱内部，在烟囱内部就位及进行拼装焊接；千斤顶、钢绞线与带吊环的内筒段之间通过锚固体系相联接；以外筒135m钢平台为支撑，以钢绞线为纽带，以液压油为动力，驱动千斤顶，按从上到下的顺序，提升一段高度，填充一段筒节，组对焊接完毕，再提升、填充、焊接，循环往复累积提升，换两次吊点后，直到全部组装完毕。

　　施工前期的准备工作

　　经过充分的方案论证,该公司决定在工程中采用液压提升倒装法,其施工的前期准备工作主要有4项:一是烟囱外筒壁底部预留洞口的尺寸；二是提升装置安装高度处的烟囱外筒壁的加强；三是承重平台的改造；四是吊点的设计。

　　1.烟囱外筒壁底部预留洞口的尺寸

　　烟囱外筒壁底部预留洞口的尺寸的大小直接影响地面的运输，预留洞口的尺寸大小要与设计院结合，在满足设计的安全要求的前提下尽量使预留洞口尺寸大一些，为地面运输提供有利条件，可以加快内筒的整体施工进度。

　　2.提升装置安装高度处的烟囱外筒壁的加强

　　因提升装置安装在135m检修钢平台上，在施工中所有的荷载均有钢平台传递给烟囱外筒壁，根据设计院原设计情况进行验算此范围的钢筋配置、预埋件的设计及筒壁厚度是否满足要求，在本工程中为了加大外筒壁的安全系数，经设计院验算采取了把烟囱外筒壁133m～141m环向配筋的间距变为原设计的1/2，130m～140m外侧竖向配筋的直径加大一个级别，133m～138.5m范围内的拉筋间距变为原设计的1/2，在133.4m、135.0m、137.5m（梁中心标高）各设800mm高的梁，主筋同筒壁筋，箍筋椎10mm。

　　由于原设计埋件不满足作为提升平台的使用要求，经与设计院共同验算把埋件的规格、型号、位置做了调整，最主要的埋件位置按原设计的位置顺时针旋转20度进行预埋，这样保证千斤顶底部悬挂的钢索不会与承重平台以下的各层检修平台发生干涉，埋件规格型号具体(见图一)。

　　3.承重平台的改造

　　因提升装置需安装在混凝土外筒的135m处提升钢内筒,故通常需要将烟囱135m处的检修平台改造为可承受钢内筒自重的承重平台。在沧州华润热电有限公司一期（2×300MW供热机组）工程烟囱钢内筒施工中,承重平台由135m检修平台改造而成。如图二所示,把承重平台原来的8支撑架改装为16个支撑架，每两个相临的支撑架处安装一台千斤顶，原设计的斜撑规格型号作相应的调整，并在上部增加斜拉杆提高承重平台的刚度，斜拉杆上部增加导线架用于提升系统的电缆架设。设计承重平台时,钢内筒最大自重按800t考虑。

　　4.钢内筒吊点的设计

　　钢内筒吊装段的设计主要考虑两点:一是钢内筒的整体刚度；二是吊耳处的局部强度。吊装中,为了保证钢内筒的刚度,在吊装段采用环形梁进行整体加强,而在吊点处采取局部加强。吊装段整体采用环形梁结构,这样可大大增加其刚度,避免了在吊装过程中筒体变形过大。由于下锚头为传力部件,其连接处将产生应力集中。故在设计中,与下锚头接触处需采用较厚钢板,并在连接处相应的环梁内多加筋板,可有效降低其局部应力,以防止连接处压溃变形。运用有限软件建立整体模型,在每个吊点处加垂直载荷150t，8点共计1200t，水平载荷按垂直载荷的1%考虑。计算得筒体最大变形为11mm,其位置在吊点下方7m~8m处,而筒体底部变形均小于1mm,不影响对口焊接;与下锚头接触处钢板最大集中应力为163MPa,且筒体本身的最大应力为80MPa左右,均低于筒体材料Q235的许用应力,故采用此种形式,吊装段的起吊是安全可行的。除去吊装段中钢内筒本身的重量,吊装段环梁部分的重量大约为4t。

　　施工步骤

　　在烟囱内0m处组装焊接平台。第一吊装段在0m平台加工焊接,连接下锚头并穿钢索后提升至超过下一基本节高度（3mm～4mm）时停止提升,送入下段基本节,对中、找正、对口、焊接后再次提升,周而复始。保温层的施工可在25m平台处同时进行。

　　节段提升拼装，提升第一节段到吊点更换位置后，用钢梁垫置钢内筒的底部，先安装好第二吊点的千斤顶及钢绞线，然后将第一吊点的千斤顶同步卸载将钢内筒重量移至第二吊点上，并拆除第一吊点及钢绞线，再做下部节段拼装；当节段提升到第三个吊点位置后，用钢梁垫置钢内筒的底部并作相应固定，先安装好第三吊点的千斤顶及钢绞线，然后将第二吊点的千斤顶同步卸载将钢内筒重量移至第三吊点上并拆除第二吊点，再将第二吊点的钢绞线移至第三吊点安装，继续下部节段拼装直到完成施工。

　　钢内筒液压提升倒装法的优点及应用

　　采用液压操作平台保持不变，两次变换吊点、3次提升到位的施工方案，与以往的“顶升法”和分段式液压提升法相比，施工流程更顺畅、更连续，加快了施工进度，取得了良好的经济效益。将钢索式液压提升装置运用于烟囱钢内筒的提升倒装，是一项组合创新，该成套施工技术具有控制集中、操作简便、安全可靠、提升精确等优点，从根本上消除了钢内筒安装过程中突出的扭晃问题，突破了原有顶升技术的局限性。

　　该成套技术可推广应用于建材、化工和冶金等行业的烟囱钢内筒安装及检修；其高度可在200m以上，直径可达6m以上，总重量600t以上，支承方式可以是自立式、悬挂式、混合支承式。具体应用的高度、重量和支承方式，取决于液压提升装置的参数、提升器支承平台的位置及承载能力、钢绞线的数目与长度、吊点的位置和钢绞线束群锚固性能等的合理组合。