水泥厂窑尾钢框架及设备吊装和安装施工措施探讨Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥厂窑尾钢框架及设备吊装和安装施工措施探讨
Discussion of Hoisting and Installation Measurement of Preheater Tower Steel Frame and Equipment

占奇

水泥熟料生产线窑尾系统因其结构高度高、钢结构及设备安装量大、施工周期长等特点一直以来都是水泥熟料线建设过程中的重难点，其吊装和安装施工期间安全风险系数高，极易发生高处坠落、物体打击等安全事故。本文在行业各单位在窑尾系统安装过程中采取的相关施工措施的基础上，探讨一个相对容易实施、安全可靠的窑尾钢结构框架及设备吊装和安装施工措施。

窑尾；钢结构框架；设备；吊装和安装

1　前言

水泥熟料生产线窑尾系统钢结构框架及设备安装在整个生产线安装施工过程中，属于施工周期最长、作业高度最高、安装量最大的部位，同时也属于安全事故易发、频发的部位，安全风险系数高，其作业安全风险主要存在于设备和材料的吊装和安装过程中，因此如何做到在保证质量和安全的前提下，快速高效地完成窑尾框架施工一直是行业各单位关心的问题，本文以新型干法预分解窑5 000t/d水泥生产线为例，探讨在窑尾钢结构框架及设备吊装和安装过程中的施工措施。

2　 5 000t/d熟料线窑尾系统安装工程内容和作业量

本文以印尼泛亚集团5 000t/d新型干法熟料水泥生产线为例说明窑尾系统安装工程内容和作业量。本生产线熟料烧成窑尾结构工程由钢筋混凝土结构和钢结构组成，标高9.722m以下为钢筋混凝土结构，标高9.722m以上为钢结构。

窑尾钢结构塔架共六层，顶层高90.522m，主要构件由钢立柱、钢梁、立面斜支撑、梁面上的花纹铺板、操作平台、钢梯、栏杆等构件组成。其中钢框架重量约900t，附属钢结构重量约500t，总重量约为1 400t。

预热器分解炉系统由五级旋风筒、分解炉、喂料室、上升管道、各级下料管等组成。预热器为双系列五级预热旋风筒及进风管，从上至下以4-2-2-2-2分布，物料与气流在其中进行充分的热交换。预热器分解炉系统总重量约为600t。

预热器耐火砖用量约900t，浇注料用量约1 100t，总重量约2 000t（不含耙钉重量）。

3　窑尾框架的吊装和安装施工措施

（1）起重吊装设备

窑尾系统安装工程最重要的起重吊装设备为自升式塔式起重机（塔吊），施工单位在选择塔吊的时候应与设计部门和制作厂家联系，确定单件设备最大重量，选择适宜的塔吊。对单件尺寸大、重量大的设备，在制作时，结合塔吊的最大吊装能力将各部件分割、组对成重量合适的吊装单体，如预热器分解炉。分割时既要保证吊装设备的吊装能力，又要减少吊装单体的数量。

塔吊设立时应根据塔吊的利用率、构件堆放和组装场地位置、最大件重量距塔吊的距离等条件来确定具体位置。塔式起重机的安装拆卸、使用管理应严格遵守《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程》（JGJ196）规定，操作时应遵守《建筑施工起重吊装安全技术规范》（JGJ276）规定。

（2）钢立柱吊装和安装施工措施

第一层钢立柱开始吊装前，该层作业面应设置临边围护，采取在钢柱脚上张拉钢丝绳的措施，供作业人员系挂安全带，以保证人员临边作业安全。

钢立柱吊装时，在立柱管内壁焊接两吊耳，使得吊装时柱子保持垂立。吊装前提前将支撑调节杆挂在柱子上，以免作业人员在柱子就位后攀爬柱子安装支撑调节杆。同时为避免人员爬上柱端去摘吊钩钢丝绳，应选用自动脱落式吊钩装置。

为调整钢柱垂直度，制作临时调整螺杆，吊装前将调整螺杆一端安放在柱子上，以免影响吊装。当钢立柱就位后，对钢立柱进行临时固定，并安装好支撑调节杆，在钢立柱初步校正垂直度后固定。接着以同样的方法吊装和安装下一根钢柱，直至钢立柱安装完毕。

（3）钢梁吊装和安装施工措施

钢梁吊装前应在钢柱柱头端张拉≮φ12mm的钢丝绳作为安全绳，供作业人员系挂安全带和作为在钢梁上行走时的临时扶手。安全绳绳头部分用卡扣固定，每个绳头两个卡扣。张拉钢丝绳时人员可乘吊篮作业，保证每条轴线柱头之间有钢丝绳连接，为方便钢梁吊装和作业人员行走，钢丝绳应固定在柱子侧面。

本项目钢梁与柱子连接全部为焊接，钢梁安装顺序为先圈梁、再承重梁等。钢梁吊装时用两根钢丝绳绑扎牢固，使钢梁水平、稳定，便于钢梁一次就位。为方便钢梁安装，设计加工时要求在柱端牛腿下翼缘板焊接一块钢托板，钢梁吊装时直接放在托板上，钢梁就位时一端先用螺栓通过安装孔将梁与牛腿连接，另一端将梁腹板连接板与柱牛腿进行临时焊接，使得钢梁连接稳固。

作业人员在安装钢梁时，安全带一定要系挂在安全绳上。圈梁安装完毕后，进行主梁吊装和安装，完成后开始框架整体校正，校正时通过支撑杆和调整螺栓进行调节，待各控制尺寸满足设计要求后，方可进行圈梁、主梁正式连接。圈梁、主梁焊接完毕后安装钢柱斜支撑，接着开始安装设备承重梁、平台梁、水平支撑、花纹铺板等。

（4）附属钢结构吊装安装措施

附属钢结构包括框架内楼梯、设备平台、栏杆扶手、临边防护等。在框架平台花纹板铺设后应随层安装临边防护栏杆。设备平台和楼梯、栏杆扶手的安装随该层设备的安装同步施工，栏杆的踢脚板也应一并装上以保证下面作业平面的人员安全。

（5）安全施工措施

在第一层框架安装完毕后，钢框架平面四周设置水平安全防护，防止高空落物，保护下方人员和设备。第一层水平安全防护使用竹笆平铺，从第二层开始逐层使用安全平网，安全平网用钢丝绳张拉，水平安全防护支撑使用槽钢或钢管，每三米设置一道，支撑与框架钢平台用管卡焊接固定。

现场自制的钢爬梯、吊篮、吊笼在使用前应进行检查、测量、计算，必要时进行承重荷载试验，不符合要求的一律不得投入使用；在使用时，钢爬梯、吊篮的临时挂靠位置要确保其稳定性、牢固性、可靠性。

窑尾钢结构框架每层平台的高度基本超过10m，人员使用钢爬梯攀爬到作业面，钢爬梯要采取防滑和人员防坠措施。

高处作业时应遵守《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80）相关规定。

4　窑尾设备的吊装和安装施工措施

窑尾设备主要由分解炉、旋风筒、上升管道、下料管等构成，设备吊装和安装全部为高处作业。窑尾设备采取自下而上的安装方式，设备穿插在框架安装的工序中进行，预热器的一些散件、孔盖等可以列为收尾项目，待主体安装完成后安装。

首先将各设备进行清点编号，根据塔吊的起重能力在地面进行预组装，对结构尺寸相同而材质不同的零部件，应查对其带有的特殊材质标记，按总图上的要求分别确定其位置。各楼层内的设备吊装和安装顺序应遵循自下而上、由里到外、由大到小的原则。

预热器自下而上吊装和安装时各层工序基本相同，除C1旋风筒外，其他旋风筒内筒均采用了分片式结构，下面以C2筒为例说明旋风筒吊装和安装施工措施：

（1）C2旋风筒设备吊装和安装

根据塔吊起重能力，将C2筒分为下锥体、筒体和顶盖三部分进行吊装，在第五层框架承重梁安装完毕后，开始吊装C2筒下锥体。工艺设计时在旋风筒下锥体与下料管连接处设计有操作平台，为确保吊装安全，在吊装旋风筒下锥体前安装好操作平台，操作平台预留孔洞位置经过校核。C2筒下锥体吊装后根据已划好的设备底座中心线和角度进行找正。找正后底座下部垫入钢板，钢板只允许与土建钢结构进行焊接，不得去设备底座焊接。

下锥体完成吊装和安装后，即可开始筒体吊装和安装，最后是顶盖安装。C2旋风筒出口管道如果组装有底座则待上层钢平台完成后开始吊装。

（2）临时工作平台

吊装筒体和顶盖时在空中进行设备组对和校正，需要搭设临时工作平台，临时工作平台设置在组对连接位置的下部分设备上。组对顶盖时，临时工作平台应设置在下面筒体上，保证人员站立位置低于工作面组对位置。

临时工作平台用14号槽钢作为支撑焊接在筒壁上并焊接牢固，支撑间距≤1m。支撑上铺设脚手板并绑扎牢固，脚手板不得选用已腐蚀木板。在钢支撑外端焊接1.2m高钢管，并用钢丝绳穿连，作为临时工作平台的扶手。人员在临时工作平台上作业时应系挂好安全带，安全带应高挂低用，筒壁上应设置安全带系挂的地方。旋风筒进行内外组对时，内外钢支撑应错位设置，防止焊穿旋风筒壁板。

拆除临时工作平台时，应将每个部件用绳索绑牢，防止高空落物伤人。在旋风筒进行组对焊接时，锥体下料洞口应进行封闭，防止物体从洞口坠落。

5　设备内耐火材料的吊装和安装施工措施

为了保护设备及降低能耗，预热器及分解炉采用耐火材料和保温材料进行砌筑，即通常所说的筑炉工程，筑炉工程施工的主要组成部分为焊接锚固件、粘贴硅钙板、砌筑耐火砖、浇注料的施工。筑炉施工往往在窑尾框架及设备安装后期即进行，因存在交叉作业、大量材料吊装和安装、筒内悬空作业、施工周期长等特点，筑炉施工一直是窑尾预热器系统施工中的重点环节。筑炉施工前必须制定安全可靠的吊装和安装施工措施。

（1）脚手架的搭设

筑炉是在预热器和分解炉筒仓内施工，需要在筒内搭设满堂脚手架。筑炉时按照框架结构层高度逐层自下而上施工。工艺设计时会在每层筒仓底座处设置支撑管孔，脚手架平台整个荷载需支撑在管孔上，筒壁不得直接承受施工荷载。

脚手架由专业架子工进行搭设，安全性、可靠性满足人员作业和材料堆放要求，作业面满铺脚手板并绑扎牢固，人员在脚手架上作业时应遵守高处作业安全技术规范要求。

每层施工完毕后可将脚手架周转到上层继续施工，自人员进入筒仓内作业开始，确定各下料口已封闭，防止人员滑落和物体从洞口坠落伤害到下层作业面人员。

（2）耐火材料的吊装

窑尾系统耐火材料共计约2 000t，吊装量非常大，在吊装时应严格按照起重吊装安全技术规范操作。

耐火材料应放在吊笼里进行吊装，不得使用原有出厂包装底座直接堆放吊装，防止吊装物在高空散落伤人。硅酸钙板具有脆性，易损坏，吊装必须小心轻放。

人员在平台上接材料时，应穿戴好安全带，安全带在平台上系挂可靠，在将吊笼拉向平台内时，应使用专门的工具，不得在无防护的情况下徒手拽拉货物。

若因吊装需要临时将框架平台防护栏杆打开缺口，在吊装完毕后应及时将缺口进行恢复。

吊装耐火材料时，应有专人指挥，设立警戒区域并设专人监护。

（3）耐火材料的施工

耐火材料的施工按照锚固件焊接、硅钙板粘贴、耐火砖砌筑、浇注料顺序进行，施工时应注意：

施工前检查需焊接的锚固件是否齐全、牢固，如有缺陷或不结实的，必须补焊。

因硅钙板纤维对人体皮肤具有刺激性，在进行硅钙板切割时，人员应穿好防护服。为防止硅钙板脱落，硅钙板粘贴作业可与砌砖同时进行。

筑炉作业时筒仓内照明应用36V安全电压。焊接作业时应检查电源线，防止漏电，人员应有绝缘保护措施。设备内作业时要做到空气流通、温度适宜，用风机加强空气流通。

浇注前，锚固件上需涂刷沥青。凡与浇注料接触的硅钙板应作防水处理，即在硅钙板表面涂一层防水剂。

为降低作业安全风险，各级下料管、排灰阀、膨胀节吊装前应预先打好耐火浇注料。预热器弯管、风管拐弯处、捅料孔及人孔门等部位均应采用耐火浇注料。

施工完毕后，筑炉垃圾应用吊袋或串筒运到地面，不得进行高空散吊或直接抛物。

6　结语

在采用干法预分解生产工艺的水泥厂中，窑尾框架及预热器是全厂生产过程中的关键设备。从全厂设备安装角度出发，设备组对安装、钢结构框架组对安装和砌筑等多工种施工，会构成立体交叉作业，形成施工作业面窄小、立体作业层多、工种交错、施工工期长等水泥行业安装施工的独自特点。确保窑尾框架及预热器的安装周期、质量和安全是全厂设备安装的重点，只有制定正确的施工方案，落实安全吊装和安装施工措施，才能为窑尾框架及预热器的优质安装提供保证。

［1］JGJ03-90，水泥机械设备安装工程施工及验收规范［S］.

［2］JGJ196-2010，建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规程［S］.

［3］JGJ276-2012，建筑施工起重吊装安全技术规范［S］.

［4］JGJ80-91，建筑施工高处作业安全技术规范［S］.

TQ172.622.29

A

1001-6171（2015）05-0045-03

通讯地址：合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051；2015-01-28；编辑：赵莲