烟囱钢内筒液压顶升倒装法施工工艺

摘要：从工艺选择、工艺原理、工艺流程、使用的设备及工艺操作要点等几方面介绍了电力工程中烟囱钢内筒采用液压顶升倒装法的施工技术。

关键词：烟囱　钢内筒　液压顶升倒装法

中图分类号：TH11　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)003-026-02

近年来随着电力建设的高速发展，钢套筒烟囱已逐步替代传统的砖砌内衬烟囱。目前钢内筒安装有液压顶升倒装法、气压顶升倒装法、液压提升倒装法等。本文重点介绍液压顶升倒装法的施工工艺。

1、工程概况

大唐安阳2x300MW热电联产机组的烟囱高240m，为双套管烟囱，外筒为钢筋混凝土筒壁，内筒为等直径自立式双钢内筒，直径为6.85m，两个钢内筒左右对称布置。筒体0―11.5m材质为Q235B钢板；简体11.5m―240m材质为钛钢复合板。钢内筒筒身各层平台之间均匀设置环向加劲肋，单个钢内筒及加劲肋钛板的重量约665.3吨。在外筒顶部232.5m处设有封顶混凝土平台，烟囱钢内筒伸出外筒顶部6m。钢内筒外壁采用喷砂除锈，外壁涂刷耐高温防腐漆后安装超细玻璃棉保温层。

2、工艺选择

目前，烟囱钢内筒的安装多采用气压顶升倒装法、液压提升倒装法施工。气压顶升倒装法对烟囱外筒及基础无附加荷载，但是采用该方法需要把钢内筒顶端做成一个密闭容器状，顶升完毕后密闭容器顶盖的拆除需在内筒首进行，存在着很大的安全风险；顶升高度受气压影响大，气压控制精度及难度较大，筒节对接时间长，难以保证提升的稳定性：对提升设备要求较严格，且气压设备易失控爆炸，需要在基础筒壁上予留入孔或者高压气体管孔，会对设计造成影响。液压提升倒装法虽然提升稳定，易同步操作，但是，由于液压提升设备布置在混凝土外筒筒首上，检查和维修均为高空作业钢内筒重量传递到混凝土外筒筒首上，需要事先对钢筋混凝土外筒进行加固：操作人员与提升设备不在同一操作面上，对提升设备、钢铰线及吊索的质量要求高。

本工程采用液压顶升倒装法施工工艺，该技术与上述两种方法相比具有无高空操作作业、对外筒以及基础无附加荷载、液压杆行程稳定、同步易操作、设备简单易易操作等优点。

3、工艺原理

液压顶升倒装法施工工艺的原理是：钢内筒的重量支撑在螺旋胀圈上，螺旋胀圈依靠布置在内筒钢筋混凝土基础上的若干个液压千斤顶作上下行程运动，从而带动钢内筒逐节顶升，直至顶升完成全部筒节的安装工作。螺旋胀圈布置在钢内筒内壁上，通过螺旋千斤顶调整螺旋胀圈直径尺寸，当螺旋胀圈直径变大时，螺旋胀圈对钢内筒内壁作用一个很大的正压力，千斤顶通过螺旋胀圈实现对钢内筒的顶升；当螺旋胀圈直径变小时，螺旋胀圈对钢内筒内壁的正压力减小以至于脱离钢内筒内壁，螺旋胀圈下落到原始位置，如此往复循环实现顶升。

顶升过程中结构荷载的传递路线为：钢内筒结构重量螺旋胀圈液压千斤顶液压支架内筒钢筋混凝土基础。

4、工艺流程

钢板下料剖口除锈与底涂卷板第一节内筒片围板组对第一节内筒片纵向围焊第一节内筒顶升第二节内筒片围板组对第二节内筒片纵向围焊第一节与第二节内筒间水平焊接顶升重复以上过程直至完成全部筒节拆除顶升装置进行钢烟道施工。

5、采用的液压顶升设备及工作原理

5.1　液压千斤顶及工作原理

5.1.1　液压千斤顶和液压支架的组装

SQD－150―1000型松卡式千斤项为空心式千斤顶，千斤顶中心有1根φ70mmx4.5m的提升杆，提升杆下端与液压支架内的滑块相连接。安装时先将千斤顶的上、下卡头的松卡螺母逆时针向上调至上顶点，这样上、下卡头处于松卡的状态。将液压缸及上卡头装在液压支架上端的平台上，用螺丝固定，把下卡头安装在液压缸下面的平台上，也用螺丝固定。再将提升杆从液压支架下端穿入，穿过支架滑块、下卡头、液压缸及上卡头。把上、下卡头的松卡螺母顺时针调至下顶点，这样上、下卡头中的卡块在弹簧的推动下，向下把提升杆锁住。最后将上、下卡头、液压缸及滑块，通过螺丝调整到同一直线上。

5.1.2　液压千斤顶的行程过程

液压缸工作时，上、下卡头均处于锁紧状态。上、下卡头通过弹簧向下压紧卡块，抱紧提升杆。液压缸上升时，锥套上升，带动卡块向上运动，而卡块因卡紧提升杆，从而带动提升杆跟着向上运动。提升杆上升时，下卡头的卡块抱紧提升杆，卡块受到向上的力会随提升杆向上运动，由于锥套上口大，固定在平台上静止不动，卡块向上脱离锥套而自动松开提升杆。提升杆带动提升架上的滑块，滑块托动胀圈(胀圈与钢内筒是焊接在一起的)，从而带动整个钢内筒向上提升(上、下卡头的工作原理是：卡头通过分六瓣的卡块，向下压入上口大下口小的锥套内，向下越压越紧，向上则松开)。

5.1.3　液压千斤顶的回程过程

千斤顶液压行程是150mm，当液压缸行至150mm时，活塞受限停止运动，提升杆因没有向上的力也停止运动，这时下卡头的弹簧向下推动卡块，锁紧了提升杆。液压缸回程向下运动，下卡头受提升杆向下的力和弹簧向下的推力，将提升杆锁住，提升杆不能向下运动。液压缸继续下降，上卡头的卡块因锁紧提升杆不动，锥套则向下运动，从而使上卡头的卡块脱离锥套而松开提升杆，上卡头随液压缸回到行程的起点。这样就完成了一个工作循环，直到将钢内筒提升到相应的高度(液压缸装有同步阀，能保证液压缸同步上升和下降)。

5.2　螺旋千斤顶与胀圈

5.2.1　螺旋千斤顶的技术性能

螺旋千斤顶型号QL20，技术参数：承载力200kN，起重高度180mm，最低高度320mm。

5.2.2　胀圈制作与作用

胀圈采用32的槽钢滚压成型，与钢内筒弧型一致。整个圆形胀圈分为两段弧形梁，弧形梁之间对称安装两台200kN的螺旋千斤顶，螺旋千斤顶在胀圈的两头端面，使胀圈胀紧在钢内筒的内壁上(胀圈是提升的支点)，这样既能减少钢内筒的变形又能提高钢内筒的刚度，便于下一节板的焊接与提升。

5.3　液压支架的制作与提升过程

液压支架由两根HN450x200x16型钢拼装组成，型钢长3.5米，中间留有滑道，滑道内装有滑块。支架上端焊有两层平台，上层装液压缸，下层装下卡头。液压支架底部用钢板固定两根H型钢。液压支架中有一根φ70mm×4.5m的提升杆，用于托动滑块，滑块托动胀圈，从而带动钢内筒的提升。

6、工艺操作要点

6.1　筒首第一节安装

组装前，在内筒底座钢板上找出内筒内边圆周线，作出标志并每隔300～400mm焊接定位卡，然后利用单轨吊装葫芦组装焊接完成第一节钢内筒。

6.2　第一节铜内筒内侧安装

在第一节钢内筒内侧安装胀圈、液压支架、液压千斤顶和内部操作平台。

6.3　钢内筒液压顶升

(1)把后续节的弧形筒片运入，每节内筒由三片或四片钢板组成，将筒片合围在第一节内筒的，把相邻筒片间的三条或四条纵缝中的两条或三条焊牢，留下最后一条纵缝围在已组装简节的外圈，并留有一定间距，在此间距的两侧适当位置分别焊上两对锁具眼板：待第一节内筒顶升到位后用两只3t的手拉倒链把相邻的两个筒片纵缝对齐收紧。

(2)操作螺旋千斤顶，使胀圈顶紧钢内筒筒体紧密连成一体。

(3)检查简体的周围，清除可能影响其顶升的障碍物。

(4)打开液压千斤顶的液压泵，在严密的监视与控制下，使第一节筒体徐徐上升。

(5)当第一节简体顶升到高度已超过合围在外圈的后续筒片上约20～100mm时，关闭液压千斤顶，稳定第一节内筒在一定的位置上。

(6)把两只3t手拉倒链同步收紧，使后续筒节的最后一条纵缝靠拢，并组对焊牢，拆除手拉倒链，割去锁具眼板。

(7)使液压千斤顶回程，让第一节内筒缓缓下降至与后续节的顶端靠拢并上下垂直对齐，最后焊接第一节与后续节之间的水平环缝。

(8)根据设计要求对焊缝进行检验。

(9)卸载液压千斤顶，使胀圈与液压千斤顶同步下落至后续节。

(10)重复上述过程，使钢内筒逐步接长。

(11)当后续筒节逐节组焊顶升到设计的简体高度时，顶升结束。拆除液压顶升装置以及胀圈，进行钢内筒筒体与基础的安装焊接并进行钢烟道施工。

7、结语

经测算，使用本工艺钢材一次使用量大约20吨，按40次循环使用计算，每次摊销钢材约0.5吨，从材料、人工、进度等几个方面考虑，每个烟囱钢内筒节约施工措施费约5万元。