高位脱硫塔安装起重机械选择与吊装工艺

于洪柱

(山东电力建设第三工程有限公司，山东 青岛 266100)

1 脱硫系统改造概述

在某电厂脱硫系统改造项目中，其原脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，脱硫塔采用鼓泡塔技术，一炉一塔布置。脱硫提效改造项目是在原脱硫装置基础上进行扩容改造，新增二级喷淋塔，一炉双塔布置。

主要施工任务为鼓泡塔原安装烟道拆除、脱硫系统钢结构支架加固、二级塔安装、引风机出口烟道至鼓泡塔入口烟道制作安装、一级塔至二级塔联络烟道安装、二级塔出口净烟道安装、原鼓泡塔检修等。新增喷淋塔(二级塔)采用高位布置,与原鼓泡塔串联，鼓泡塔出口水平烟道拆除，接入新塔。喷淋塔设置在原烟道钢架顶部(标高29.7 m)，为20.0 m×10.0 m 方形结构，高29.8 m，顶部标高59.5 m，如图1所示。

图1 脱硫塔施工

项目的主要特点为：工期短，总工期为95 d，开工时材料、设备和图纸等设计均未关闭；多主线同时施工，在拆除原来烟道的基础上，二级吸收塔、联络烟道，出口净烟道、钢结构加固需要同时开工，造成施工资源投入大；交叉多、施工场地狭小，周边机组正常运行，存在与业主管理交叉，与其他分包商交叉以及内部作业点多面广、立体交叉作业等。项目通过机械的合理选用、调度以及吊装工艺优化，多主线同时施工，较好地完成了工作任务。

2 起重机械布置

2.1 选择分析

如图1所示，#2机组烟气脱硫塔位于烟囱东南侧炉后延长线上。其南侧是宽6.0 m 的东西向道路，毗邻一座高度约35.0 m的山丘。两条综合管架分别在脱硫系统的西侧和南侧布置，道路上汇交。在烟囱南侧#1，#2机组脱硫装置之间有一片约30.0 m×42.0 m的空地(下称起吊组合场地)，可以作为设备材料主起吊场地，开展起吊设备的临时放置和起吊前的组合、准备工作，考虑布置主力起重机。参照其他检修机组布置和既往施工经验，考虑在上述区域布置一台3 500 kN履带式起重机作为主起重机械，采用大组合吊装方案，但是现场存在着诸多制约因素。

(1)履带式起重机组合难度大，组合时间长，不安全因素多。履带式起重机组合时必须在南侧道路上，道路宽6.0 m，周边净距9.0 m，刚好可以停放主机，但辅助安装的起重机无停放场地，主机组合只能在起吊组合场地进行，再转移到6.0 m道路上安装臂架系统；各机组之间道路均有综合管架跨越，起重机臂架组合时不能一次扳起，组装工艺复杂。

(2)机械利用率低、组合场地受限。由于运输通道受限，即使采用大组合方案，也需要单片运输，在安装现场组合，这样履带式起重机既要作为卸车、组合机械，又要作为吊装机械，烟道、喷淋塔在施工现场同时大组合，几乎没有场地，这样吊装速度难以提高，不能最大化发挥履带式起重机作为主起重机的作用。

图2 起重机械平面布置

(3)起吊空间受限，履带式起重机占用场地大。由于场地小，履带式起重机作业半径大，设备组合时，履带式起重机需要退到角落，以满足作业半径的需求，拴钩后再在场地内行走和回转，使得本来较小的起吊场地更显狭小，起重机的效率也不高。

综合考虑起重机安装、使用的便利性、安全性和经济性，决定选择一台固定式塔式起重机作为起重机械。塔式起重机选择考虑以下因素。

(1)作业区域覆盖整个脱硫改造区域，包括原烟道的拆除和新烟道等的安装，满足起重量要求。

(2)空间满足回转、起吊要求，可以避开烟囱、山丘等构筑物。

(3)脱硫系统原钢结构在本次改造中需要加固加强，因此塔式起重机不能附着在原钢架上。起吊高度需要满足自立高度70.0 m左右，无附着作业。

(4)场地、空间满足自身安装需求，包括辅助起重机场地、组合场地占用和安装高度要求。

通过图纸模拟、计算，现场考察和市场调研，最终选择1台QTZ8050/320 kN塔式起重机作为主起重机械。支腿固定独立式，自立高度70.0 m，起吊高度67.0 m，臂长65.0 m，钢丝绳4倍率工况，在作业半径20.0 m内额定起重量320 kN，远端作业半径65.0 m，吊重75 kN，满足现场施工需求。320 kN塔式起重机性能参数见表1。

表1 320 kN塔式起重机性能参数表

2.2 机械定位

320 kN塔式起重机布置在#2机组脱硫塔的西南侧，如图2所示。定位综合考虑以下因素。

(1)最大化缩小塔式起重机与安装设备就位位置的距离，减小作业半径，提高吊装负荷。烟道根据起重机额定负荷，分段组合吊装，喷淋塔吊装作为吊装主线，考虑分片吊装或组合吊装。但塔式起重机基础应避开原有建筑物基础，如附近的综合管架基础等，防止塔式起重机基础开挖时破坏建筑物基础。查阅管架基础地下结构，塔式起重机基础外缘贴近管架基础布置。

(2)避开烟囱，满足吊装时回转要求和日常防风要求，实现除烟囱外的区域全回转作业。利用烟囱下粗上细的特点，在地面以塔式起重机中心与平衡臂尾部水平距离25.3 m为最小控制距离，确定离开烟囱的距离；确定塔式起重机非工作时间的防风锚固位置和作业时的安全措施。

(3)确定塔式起重机标准节的安装方向，满足起重机自升加节需要。设置塔式起重机加节位置为南向；塔式起重机安装后臂杆在南北方向。

(4)确定塔式起重机的安装高度，选择安装起重机。以35 m山丘为标高，选择安装阶段的标准节高度为36 m。

(5)查阅该区域的地勘报告，确定基础的型号。根据电厂建设时的地质勘查报告，#2机组脱硫区域位于山体开挖区，成分为四期花岗岩，场地平整后基岩大面积出露，地基下主要为中等风化和微风化花岗岩，承载力标准值>1 000 kPa。该值完全满足塔式起重机基础设计要求，经过开挖验槽后浇筑混凝土基础。

2.3 平面布置

320 kN塔式起重机中心距离喷淋塔中心线24.1 m，距离烟囱中心线37.5 m，平衡臂投影距离烟囱底部外缘最短距离>1.0 m，塔式起重机中心与喷淋塔中心距离为25.0 m(作业半径)。

在#2，#3机组脱硫装置之间的狭长地段端临时布置1台2 000 kN汽车起重机，协助烟道拆除和就近的联络烟道安装工作。

3 吊装工艺介绍

3.1 制订依据

在原脱硫塔(鼓泡塔)进出口烟道拆除后，现场的吊装工作主要是烟道和喷淋塔的安装。烟道在电厂外的组合场地制作完成，出口烟道截面13.0 m×3.7 m(长×宽)，分阶段制作，制作高度小于3.0 m，直线段分9节，弯头段分两节，满足下料和运输需求；联络烟道截面15.0 m×4.0 m(长×宽)，设计共6个大节段，现场制作为10个小节段，满足下料和运输需求。烟道吊装全部采用运抵现场后直接吊装的方案，不再组合。320 kN塔式起重机在主要工作区域允许起重量见表2，喷淋塔、烟道以及设备的制作或组合控制在允许起重量范围内。

3.2 制订原则

喷淋塔由业主供货，分节段加工运输到起吊场地组合。根据组合件的重量、材料到货(业主到货不及时、不按顺序发货、变形严重等问题)喷淋塔吊装采用整体组合吊装、半组合吊装和分片吊装相结合的方案以加快吊装进度。吊装组织和工艺制订基于以下几个原则。

表2 塔式起重机允许起重量对照

(1)鉴于项目存在着联络烟道、出口烟道、喷淋塔、钢结构加固等多条施工线并行施工，要求塔式起重机24 h作业，严格控制吊钩闲置时间。

(2)合理使用工装，减少就位时间。例如在传统的就位、放线测量的基础上，在就位位置提前焊接定位板，吊装件以定位板为基础准确卡位，减少对口时间。

(3)在使用定位板的辅助安装基础上，以靠近出口烟道的一片为安装基准面，该片安装时缆风绳对称拉设在出口烟道和对侧已焊接牢固的内侧上，其他3片的安装以该片为基准面，不拉设缆风绳。

(4)严格施工准备，针对到货缺陷多的情况，组织在厂外组合场消缺；提前焊接吊盘，做到起吊组合场地内直接拴钩起吊、直接就位，避免二次消缺。

(5)安装过程各安装工序形成流水作业，减少或避免下道工序的等待时间。例如就位后，应迅速按照要求完成部分焊接，达到脱钩标准后迅速脱钩；焊接完成后，应迅速搭设上层就位所需脚手架，形成通道等。

4 结束语

与履带式起重机相比，塔式起重机具有效率高、占用空间少等优势，实践证明该起重机适合高位脱硫塔的改造安装作业。当然，在起重机选定后，加强施工组织、严格吊装工艺的执行就成为提高吊装效率的关键因素，整个脱硫塔吊装中必须围绕起重机的使用，提高各条主线、各个环节的效率，加强动态管理，实现整个吊装效率的提高，达到完成合同目标的目的。本次吊装总计耗时20 d，在吊装工艺实现和组织上仍有较大的提升空间。