大型脱硫塔倒装技术探讨

时间:2022-10-17 08:28:35

大型脱硫塔倒装技术探讨

摘 要:本文介绍了一种大型塔类设备倒装安装方法,重点介绍了倒装法的基本原理、关键技术装备——液压提升装置等,通过介绍证明了倒装法的技术可行性。

关键词:正装法 倒装法 液压提升

1.概述

随着科学技术和社会化大生产的快速发展,各类生产设备生产率快速提高,生产设备不断向大型化、超高、超重的趋势发展,这就为大型设备的安装技术提供了新的研究课题。笔者以为某厂安装的大型脱硫塔为例,介绍一种塔类设备的倒装施工工艺。

某厂的脱硫塔直径18m,高32m。塔体自下往上分为四段,第一段筒节高11 m,壁厚18mm,第二段筒节高10 m,壁厚16 mm,第三段筒节高10 m,壁厚12 mm,第四段为锥段及锥顶,壁厚12 mm。筒体用材质为Q235钢板现场加工、组对成型,焊接为平齐对焊。脱硫塔内设喷淋装置、除雾器等附件,外设平台、扶梯等装置。

2.脱硫塔倒装法和正装法的比较

脱硫塔如采用正装法,则从最下一圈壁板开始组对安装,然后依次往上一圈一圈的安装壁板。随着安装高度的增加,不断地在塔内外搭设脚手架和操作平台,人员操作高度不断地增加,材料的运输需由大型吊车来完成。

脱硫塔如何采用倒装法时,则从最上一圈壁板开始组对安装,然后依次往下一圈一圈的安装壁板。利用专用的提升装置在地面进行提升,所有组对和焊接工作均在地面完成,不需要搭设脚手架,也不需要大型吊车进行材料的垂直运输。

3.倒装法工艺原理

3.1.倒装法施工顺序

倒装法施工顺序为:底环板组对安装,顶部第一层壁板组对焊接,一层提升二层组对焊接,锥形塔顶组对焊接,前三部提升第三层壁板组对安装,然后逐层安装,最下层壁板组对后与底部环板焊接。在组对提升安装过程中同时完成内外附件的安装。

3.2. 液压提升原理

液压提升成套设备由松卡式液压千斤顶、上下卡头、提升架、提升杆(拉杆)组成(见图1)。

提升架由两根槽钢相扣成矩形截面,并用筋板焊接在一起。所选用的松卡式液压千斤顶及上下卡头为穿心式设计。提升装置(液压提升机)工作原理是:液压千斤顶进油时,其上卡头卡紧并举起拉杆,此时下卡头松开,拉杆带动托架上升,需提升的塔体置于托架上随着上升;当千斤顶回油时,上卡头松开并随千斤顶的活塞回程,此时下卡头自动卡紧,拉杆不会下滑,提升装置完成一个工作循环。随着提升装置不断重复工作循环,塔体不断上升。当塔体的上升高度达到高于下一圈壁板安装高度时,进行下圈壁板的组对和焊接。焊接完毕,打开千斤顶的上下松卡装置,松开上下卡头将拉杆下降,将托架置于下一层壁板下部,再重复以上过程进行提升。

4.倒装工艺计算

4.1.计算最大提升力

最大提升力主要包括塔顶及各层筒体的重量、内外附件和富裕系数。最大提升力计算公式如下:

Gmax=K1(G顶+G附+G2+…+Gn) 公式1

式中K1——富裕系数,取K1=1.1

G顶——塔体顶盖的重量

G附——附件的重量

G2+…+Gn——需提升各圈壁板的重量

4.2.计算千斤顶的数量 公式2

n=Gmax/ K2G

式中Gmax——最大提升荷载

K2——千斤顶起重能力折减系数取K2=0.6

G——千斤顶额定起重能力

5.提升设备的技术参数及选用

提升系统包括液压千斤顶系统、自动操作系统、液压站及管路系统等。

5.1.液压千斤顶系统

液压千斤顶系统由SQD型液压千斤顶、提升立柱和斜拉杆组成。

SQD型液压千斤顶技术参数如下:

根据前面的计算公式1、2,当选用的单个液压千斤顶额定起重力越大,则千斤顶的数量会越小,但考虑到塔体的稳定性,为保证塔体在提升过程中的刚性,液压提升机的间距应小于4~5.5m。所以在选用液压千斤顶系统时,先按公式1、2计算确定最大提升力和千斤顶的数量,然后校核保证千斤顶的间距小于4~5.5m的要求。

5.2.自动操作系统

自动操作系统主要是实现操作的自动化,通过控制液压泵站和系统中的自控阀及报警装置等,实现整个提升系统的升降控制和安全报警等功能。

5.3.液压站及管路系统等

液压站有两种型号:YB-40型和YB-60型,YB-40型流量为40L/min,可提供三个回路接口;YB-60型流量为60L/min,可提供四个回路接口。一般YB-40型用于少于20台提升机,YB-60型用于20台以上液压提升机。

液压管路系统主要由高压胶管、针型阀、三通等部件组成。胶管管径与液压站和千斤顶的管径相匹配,长度根据现场布置长度确定。

6.提升设备的工艺布置

液压千斤顶系统沿塔体内壁环形均匀布置,尽量靠近壁板,以减少提升立柱的弯矩(见图2)。液压站布置于塔体中央,千斤顶应平均分成几组,每组用环路胶管联起来,主管路与各环路胶管联起来(见图3)。

7.胀圈设置和塔体的提升

7.1.胀圈的设置

因塔体直径较大,为了保证壁板在组对和提升过程中和稳定性和刚性,需在壁板内圈设置胀圈。胀圈采用两根槽钢合成方管,并根据壁板内径预制成弧形,每根胀圈长度约9m。胀圈安装时,用千斤顶和楔铁将胀圈胀紧并紧贴壁板,以此加强壁板的稳定性和刚度。

7.2.利用胀圈提升塔体

当每一层壁板组对焊接完成后,按前所述将胀圈紧紧安装在预定位置上,并与提升装置相接,进行塔体的提升。提升机构示意图见图4。

8.倒装法施工的注意事项

8.1.施工前对所有的工装器具进行检查,确保液压系统不漏油,卡头性能良好。

8.2.工作时不准超压,不准起负荷使用。

8.3.在提升壁板的过程中,为便于观测每层板的提升高度和控制提升速度,应将上一层板的高度尺寸标注在靠近提升架的壁板上。

9.结论

通过采用倒装法,脱硫塔的安装不仅节省了大量人力和物力,还缩短了工期,工程安装质量也得到了保证,安全风险大大降低。充分验证了倒装法相对于正装法的优越性,这种安装方法在其它的大、小型罐体安装工程中是十分值得推广应用的。

参考文献:

[1]建筑业十项新技术 机电专业一级注册建造师继续教育教材编委会编 中国城市出版社2012年10月第一版

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