烟气脱硫吸收塔的旋转增容提效改造技术

孙张绪

（甘肃省安装建设集团公司 甘肃省兰州市 730050）

烟气脱硫吸收塔的旋转增容提效改造技术

孙张绪

（甘肃省安装建设集团公司 甘肃省兰州市 730050）

近年来，随着国内环保新标准的出台，对SO2排放标准的提高，原有热电厂、化工厂烟气脱硫能力已不能满足现有环保排放的要求，为达到国家节能减排新标准的要求，进一步降低SO2的排放量，需要提升脱硫装置的脱硫能力，由于新建脱硫装置各方面的成本很高，设备订货和施工周期较长，施工难度大，严重影响现有生产运行。在此，我介绍一种烟气脱硫吸收塔的增容改造技术，通过增加原有烟气脱硫吸收塔的喷淋设备，增加浆液池的深度，增加湿式除尘器设备，就可以达到大幅提升原有脱硫装置的脱硫能力。该项技术通过兰州范家坪电厂烟气脱硫吸收塔改造项目的实践，成功地解决了新建脱硫装置成本高、设备订货和施工工期长的问题，取得了明显的经济和社会效益。

烟气脱硫；旋转；增容提效

1 工程概况

由我单位承建的兰州范家坪电厂烟气脱硫塔增容改造工程，就是为达到国家环保新标准的要求，为提升脱硫能力而实施的项目。该工程有2台烟气脱硫吸收塔，吸收塔直径13.8m，高度33.9m，每台重量360t，按改造方案要求，为不影响正常生产，2台吸收塔交替改造。改造方案为拆除原有增压风机，增加吸收塔喷淋层的喷淋设备，增加浆液池容深，增加配套湿式除尘器设备。为增加吸收塔喷淋层的喷淋设备，使吸收塔顶部烟气出口与新增配套湿式除尘器设备进口对接，需要在塔体27.5m处对塔体水平切割，水平旋转900后，塔体增加2m。为增加浆液池容深，在塔体上部改造完成后，在塔体5.2m处对塔体进行水平切割并增加2m。吸收塔上部旋转部分重量110t，重量大且脱硫区域设备布置相对密集，无法采用常规吊装方法。

2 增容改造技术要点

（1）如何保证脱硫区域生产运行及改造施工同步进行，安全措施如何控制；

（2）脱硫区域设备布置相对密集，脱硫塔本体重360t，高33.9m，那么如何在高空作业中安全、经济、合理的选择切割方法和旋转防倾覆方法；

（3）塔体切割后，需要在高空顶升2m，那么如何在高空中采用那种顶升作业方法，顺利将塔体顶起；

（4）塔体顶升2m后，需要在高空补焊加装2m的壁板，这就要求壁板安装必须有合理的安装方法，如何避免壁板安装过程中发生几何尺寸变形。

3 适用范围及工艺流程

（1）适用于原有烟气脱硫吸收塔脱硫能力不能满足现有环保排放的要求，而又严重缺乏改造资金，且要求在短期内完成脱硫改造的项目；也适用烟气脱硫吸收塔周围在用设备多，在用管线多，无法采用常规吊装方法的施工环境。

（2）工艺流程：施工准备→脱硫塔27.5m处切割→顶升并安装转塔平台→安装防倾覆装置→上部塔体旋转→转塔平台拆除→上部塔体顶升2m→壁板安装及焊接→脱硫塔5.2m处切割→上部塔体顶升2m→壁板安装及焊接→拆除顶升装置→收尾完善施工。

4 施工操作要点

4.1 施工准备

（1）技术准备为成立改造施工班组，由专业技术人员编制施工作业指导书并对的作业班组进行安全、技术交底，让每位班组成员熟悉施过程、质量控制点、技术要点、存在的安全隐患。

（2）设备资源准备包括切割、液压千斤顶及中央控制系统、液压油、滑板滚杠、围板、各种操作工具、照明及施工用电等的准备，对投入的设备要提前进行检修、保养、使每一台设备都以良好的工作状态投入使用（如图1）。

（3）吸收塔内部施工脚手架搭设，利用吸收塔壁板为固定点，筒体内四周均分12点，焊接25#工字钢，工字钢下部用斜撑进行加固，用来固定液压顶升装置。用10～12#工字钢搭设操作防护平台，上面满铺花纹钢板，平台中心安放液压顶升装置油箱及控制设备，便于顶升操作，更重要的用途是防止施工电气焊产生的火星坠落引起火灾事故发生。塔内操作平台搭设完成后，局部清理吸收塔的内部筒壁防腐衬，按设计图纸或技术文件要求，根据塔内实际空间，确定截塔位置的标高，进行定位放线，分割线以烟道口为中心均分4等份，在切口上下部位做出明显标记，控制转塔位置，对切口处的塔体进行椭圆度测量，用胀圈将其调整到偏差在20mm以内。在切口上下安装两处胀圈并固定，胀圈采用20#槽钢制作，弧度与筒壁相同，应紧贴塔壁固定，筋板采用10mm钢板。增加胀圈防止壁板安装工程中几何尺寸变形。

（4）人力资源准备包括施工队伍的准备，根据现场施工需要监理施工班组，班组成员包括班组长，对液压千斤顶熟练操作和维护的操作工、安装工、焊工、架子工等。

图1 液压油箱，液压泵站，连接管道组成示意图

4.2 高空27.5m处切割脱硫塔

在高空27.5m处切割前，需要事先将液压顶升装置安装好，以便于切割完可以顺利将塔体顶升。确定液压顶升支点的数量，我们根据液压顶升的重量来计算确定，即截塔上部重量约110t，施工选用12台20t松卡式液压顶升装置沿塔壁均匀分布，液压提升顶安放在25#工字钢制作的支撑牛腿上，并且把相邻的两台提升装置用108×4的钢管连成一个整体，并用两根10#槽钢做斜支撑加固，保证整体稳定防止倾斜，以保证设备顶升的安全。提升装置安装完成后，对提升设备进行总体试压，以额定压力的1.5倍试压，保持30min无压降，并检查各条管路，阀门，接头无渗漏为合格。调试完成后，把提升装置统一提升到上部胀圈下，让每台提升装置都充分接触到胀圈，并达到一定压力，经检查各项工作都达到安全及技术要求，方可进行筒体切割。切割用4把气割由内向外同时进行切割，切割时采用分段切割即“二步切割法”，切割时每1m留100mm，待切割冷却后再切割剩余部分。同时在塔壁外用16mm钢板沿塔壁均匀焊接8块挡板，防止整体切割时发生切割变形。

4.3 第一次顶升安装转塔平台

筒体切割完毕后，用液压顶升将上塔体提升300mm，用事先准备好的16mm厚200～160宽的钢板制作临时转塔平台，上部采用160mm宽的16mm厚的钢板，下部平台采用200mm宽，并用10mm厚筋板均匀加固，转塔平台采用分段花焊。转塔平台板之间必须打磨光滑，以免影响滚杠滚动，同时在安装时用水平仪测平。随后在转塔平台板间加滚杠，间隔3m左右，共计15个滚点，每个滚点平均承压7.33t，对于塔中心成放射线状分部，利用滚动使塔体旋转。

4.4 塔体高空水平旋转90°

（1）按照设计要求，需要将烟道口旋转90°。由于塔体本身上部重达110t，在高空旋转采用在塔内人工手动倒链拉动旋转，结合风荷载等因素，为确保旋旋转成功，防止发生倾覆质量事故，我们在用滚杠旋转时，采用30mm的圆钢和38mm的钢管自制防偏移挡柱装置。即在下部滑板四周均布用φ30圆钢焊接的短柱，顶部焊接12mm厚钢板用来防止倾覆，短柱高100mm，共计布置控制30点，间距不得大于1.5m，上套φ38钢管，以控制转塔偏心。

图2

（2）在旋转塔提前，经过科学的计算，首先计算出放入滚杠存在的摩擦力及需要牵引所需的牵引力（滚杠选用φ65×8 L=300mm的无缝钢管；选用滚杠，可最大摩擦力减小）：计算公式S=Q（f1+f2）/2r。

式中：S-牵引力（t）；Q-正压力设备重量（t）；f1-滚杠与地面的摩擦系数（f1=0.07）；f2-滚杠与排子面的摩擦系数（f2=0.07）；r-滚杠的半径（φ32.5mm），（钢与钢的滚动摩擦系数取0.07，滚杠与地面、滚杠与排子面摩擦系数均取0.07滚杠选用φ65厚皮无缝钢管，L=300）

即：牵引力=正压力（滚杠与地面的摩擦系数+滚杠与排子面的摩擦系数）/2×滚杠的半径=110×0.14/2×3.25=2.37（千公斤力）

经计算牵引吸收塔上部移动需要2.37（千公斤力）牵引力，1台5t倒链就那满足吸收塔上部移动时的牵引力，为使移动缓慢、匀速，均布4台5t倒链，共计20（千公斤力）牵引力，完全满足移动需要的牵引力。将牵引倒链固定在上部及下部转动平台板上，最大限度保持牵引力与被牵引物平行。

（3）用顶升装置将塔放下，使滑动履板和滚杠接触好，再将顶升装置与上壁板连接部分开，并保证不影响塔旋转运动。在平台梁上焊接挂点，在上壁板胀圈下焊接挂点，用4台5t倒链牵引，每移动1.2～1.3m，调整一下壁板挂点。牵引倒链用力应均匀、缓慢，牵引速度每分钟不得大于100mm。最终顺利旋转90°。

4.5 拆除砖塔平台整体顶升2m安装围板

转塔到位后，重新安装好液压顶升装置，拆除转塔平台，对液压顶升装置再次进行调试，正式进行顶升，顶升达到设计高度2m，安装前自制塔体壁板胀圈，对塔体壁板进行了加固，增加了壁板的刚度，在安装提前加工预制好的壁板时，不发生壁板安装过程的几何尺寸变形。同时，顶升过程应缓慢进行，保证顶升安全可靠。

4.6 高空5.2m处切割脱硫塔

在高空5.2m处切割前，同27.5m处切割一样，需要事先将液压顶升装置安装好，以便于切割完可以顺利将塔体顶升。确定液压顶升支点的数量，我们根据液压顶升的重量来计算确定，即截塔上部重量约320t，施工选用24台20t松卡式液压顶升装置沿塔壁均匀分布。切割用4把气割由内向外同时进行切割，切割时采用分段切割即“二步切割法”，切割时每1m留100mm，待切割冷却后再切割剩余部分。同时在塔壁外用16mm钢板沿塔壁均匀焊接8块挡板，防止整体切割时发生切割变形。

4.7 筒体围板组装及焊接

（1）筒体壁板组装前应对预制的壁板进行尺寸外形复检，合格后方可组装。采用对接接头，壁板的铅垂允许偏差不应大于该圈壁板高度的0.3 %，壁板的对接接头的组装间隙，环向间隙1mm，纵向间隙为2～3mm。壁板组装时，内表面应齐平，错边量应符合规定。

（2）组装焊接接头的角变形用1.5m长的弧形板检查，其角变形不大于8mm，组装焊接后，壁板的局部凹凸应平缓，不得有突然起伏并不得大于13mm。焊接时各工人沿同一时针方向施焊以有效控制变形。

（3）筒体围板焊接顺序：先焊纵焊缝，后焊环向焊缝。当焊完相邻两圈壁板纵向接头后，再焊其间的环向接头，采用多名焊工操作时，焊工应均匀分布，并沿同一方向施焊（如图3～4）。

4.8 拆除胀圈、恢复原有管线线缆等

塔体壁板安装完毕以后检查清理塔内，经验收合格后，交防腐作业。防腐工作结束后，安装完善塔设备以及原来的管线、线缆等，经检查合格后进行封闭吸收塔。

图3 横缝焊接顺序图

图4 外部防失稳缆风布置图

5 技术创新

（1）对塔体切割时，在塔体外部用16mm钢板沿塔壁周向均匀焊接8块挡板，壁板内部切割则采用“二步切割法”，即切割时每1m留100mm，待切割部件冷却后再切割剩余部分。从而防止整体切割变形；

（2）切割后的110t脱硫塔在高空顶升300mm后采用自制上下滑板滚筒装置，对塔体进行水平旋转90°；

（3）对塔体进行水平旋转90°旋转时，采用30mm的圆钢和38mm圆钢自制防偏移挡柱装置，配合外部防失稳缆风装置，防止发生倾覆；

（4）自制塔体壁板胀圈，对塔体壁板进行加固，增加壁板刚度，防止壁板安装过程中的几何变形。

6 总结

目前国内对脱硫能力的提升方法为：吸收塔拆除重建、吸收塔增加串联塔、吸收塔增加并联塔等，而这种截塔旋转增容提效的方法并不多见，该方法一方面大大减少了成本开支、缩短了工期；另一方保证了在其他设备继续运行的情况下进行节能减排的改造。本施工技术为同类型脱硫塔吸收塔旋转、增容改造提供了很好的施工经验。工作效率高、安全性高、充分利用原有设备进行本体改造，减少不必要的资源浪费。在一定程度上改变了脱硫塔增容需要大量投入资金的局面，为使用单位节省投资，具有很好的经济和社会效益。

[1]国家能源局编制.《火电厂烟气脱硫吸收塔施工及验收规程》（DL/T5418-2009）.

[2]国家能源局编制.《钢制焊接常压容器》（NB/T47003.1-2009）.

[3]国家能源局编制.《火电厂烟气脱硫工程施工质量验收及评定规程》（DL/T5417-2009）.

[4]住房和城乡建设部编制.《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236-2011）.

X773

A

1004-7344（2016）01-0238-02

乡建设部编制.《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）.

2015-12-25