液压顶升装置在烟气湿法脱硫改造工程中的应用

李有伟，董常辉

(华电工程(集团)有限公司环保南京分公司，江苏 南京 210013)

0 引言

贵州某电厂烟气湿法脱硫装置投运以后，由于煤炭市场供应不稳定，实际运行煤质与原设计煤种存在较大偏差，电厂长期燃用煤种含硫量与设计煤种相比偏高，燃煤发热量也比设计煤种低，造成脱硫装置入口SO2质量浓度远高于设计值，导致脱硫装置出口SO2排放质量浓度超过环保排放要求，因此，必须对电厂现有脱硫设施进行增容改造。在改造中，吸收塔浆液池需要加高2.5 m，增加2层厚度为16 mm的壁板(板宽为2.0 m和0.5 m的壁板各一层)，增加1层喷淋层装置。考虑工期及吊装费用问题，采用倒装顶升法安装吸收塔壁板，选用液压顶升装置作为倒装机械;考虑吸收塔最底层有浆液循环管道接口、地脚螺栓加强肋、壁板与底板接缝等因素影响，浆液池加高位置拟选择在2.0 m高度处。

1 吸收塔加高顶升设备的选择

1.1 设备参数

SQD－160－100S.F型液压提升机的主要技术性能见表1。吸收塔原罐体直径为12 m，高度为38 m，其主要参数见表2。

1.2 提升所需液压顶数量和配置原则

塔主体顶升施工时，顶升点数量一般由下列3个因素确定

(1)提升重量，即顶升塔体及附加荷重。顶升最大总重量按下式确定

式中:∑Pb为不包括不需要顶升的底层壁板的所有壁板重量;Pd为塔顶重量;Pp为附件重量;Pj为施工机具重量;K为系数，考虑摩擦力及不均衡等因素，K 可取1.2 ～1.5。

表1 SQD－160－100S.F型液压提升机主要技术性能

表2 吸收塔原罐体主要参数

(2)液压顶的提升能力，根据每台机具的额定起重量(Pe)和所要提升的最大总重量Pmax，确定所需机械的台数，即n≥Pmax/Pe。

由于该项目设备直径较大，塔上原有附件重量不均，为保证设备平稳顶升，液压顶的布置间距不易过大，以防止顶升过程中设备失稳。基于上述因素，设备采用22台160 kN液压顶沿塔内壁均匀布置。塔体起升过程中载荷组成为层壁板、壁板加强圈、肋板、管孔附件、内部已安装的喷淋管、顶板及顶部所有组成件，载荷总计约2 820 kN。顶升器单点支撑额定载荷为160 kN，额定起升能力为160×22=3520(kN)。

2 吸收塔本体液压顶升装置参数及原理

2.1 液压系统的技术参数

吸收塔本体提升采用SQD－160－100S.F型液压提升机，其液压系统的技术参数见表3。液压油箱、液压泵站、连接管道组成示意图如图1所示，液压油控制系统原理如图2所示。

表3 SQD－160－100S.F型液压提升机液压系统的技术参数

2.2 SQD－160－100S.F型液压提升机工作原理

在SQD－160－100S.F型液压提升机使用时，提升杆插入液压顶后，使上、下卡块处于工作状态。当油泵供油时，压力油从下油嘴进入缸体内，由于上卡头自动锁紧提升机，此时下卡头松开，在油压作用下，活塞上升将提升杆带着负荷向上举起，当活塞升满一个行程后油泵停止供油，负荷停止上升，完成提升过程。回油时，压力油从上油嘴进入，此时下卡头锁紧提升杆静止不动，在油压作用下，活塞回程，压力油从下油嘴排出，至此完成一个提升过程。如此往复循环，液压顶将提升杆带着重物不断提升。当完成一个阶段的提升工作后，停止供油，将上、下卡头松开，然后将提升杆放下或拨出。如此反复，直至全部工作结束。SQD－160－100S.F型液压提升机工作原理如图3所示。

图3 SQD－160－100S.F型液压提升机工作原理

3 吸收顶升施工工艺

3.1 施工程序

(1)拆开塔外原有的管道连接、楼梯平台连接、热工电缆连接、吸收塔原净烟道膨胀节等;

(2)设置液压顶升装置，空载试顶升;

(3)塔体切割，顶升抬高;

(4)往复循环拼装壁板。

吸收塔液压提升倒装工艺程序如图4所示。

3.2 吸收塔顶升装置安装方法

(1)圆周罐壁内侧均匀分布22个支撑点，每个支撑点与提升架之间、提升架与底板之间垫长650 mm、宽650 mm、厚20 mm的钢板且满焊，焊脚高度10 mm。每个提升架与垫板焊接的稳定性影响整个罐体提升的稳定，必须平稳垂直固定并在其朝向塔中心面的两侧用2根斜支撑槽钢加固，各提升架横向使用槽钢连接成整体。必要时可增加1根连到中心的径向水平拉绳(钢丝绳)，使所有提升架呈辐射形连接。这样的布置方式既可使单个提升架有足够的刚度，又使所有提升架形成封闭系统，充分保证提升系统的稳定性。液压顶平面布置如图5所示，液压提升机构布置如图6所示。

图4 吸收塔液压提升倒装工艺程序示意图

(2)胀圈及支撑点安装。胀圈是提升工序中一个重要的机构，胀圈紧贴在壁板上，每提升1环要加设1个胀圈;该方案采用20号槽钢，背靠筒体搭接。同时，胀圈可起到加强薄壁的刚度、减少或者避免塔壁由于吊装出现变形的作用。胀圈联接处用花篮螺栓联接(如图7所示);胀圈与筒体连接采用卡板焊接形式，胀圈及支撑点示意图如图8所示。

3.3 吸收塔提升安装方法

(1)由于受原吸收塔防腐层的影响，火焰割炬无法对原壁板进行切割。切割壁板前，先吸收塔内壁画出割线，然后把其上、下100mm的防腐带清除。

(2)使液压顶微受力，沿切割位置下部塔壁内侧每隔1 m焊接1个限位块，用于组对壁板横缝;外侧对应位置焊接1个角钢托架，用于支承预就位钢板。

(3)用轮胎式起重机将加高的壳体壁板吊至排版安装位置，立放在托架上。沿塔外壁围好，各壁板进行纵缝组对，焊接外侧纵缝。整带壁板预留2条纵缝不组对，留作收口用。

(4)沿划定的线对塔体进行切割，切割时应采用中跳割，避免液压顶受力不均，全部断开后用液压顶将上部塔体提升。

(5)在中央控制盘按上升钮，完成一步提升，再按下降钮使油缸活塞复位。重复升降，完成提升过程。每升高200mm检查一次，看沿轴向升高是否一致，若不一致则关闭其他油缸较低，单独提升局部较低位置的油缸，调整至一样高后继续进行提升，直至升高到比2.3 m高30～50 mm后锁定液压顶。

(6)上部提升到位后，预留的每条纵缝上、下端各使用1个30 kN葫芦拉拢壁板，找正后进行点焊。

(7)缓降液压顶，将上部塔整体下降，使上、下层板对接且焊缝均匀，再进行组对并焊接。将纵焊缝焊完后，再进行环向焊接，由数名焊工周向均布、同时同向进行施焊。

(8)焊接完成后，拆除各种提升设施和临时加固件。

4 支撑点的受力计算

在罐壁适当高度(胀圈所在高度)设置支撑着力点，着力点由5块立板和1块横板焊接组成，每块卡板厚度为16 mm，单件卡板长350 mm、宽180 mm，实际焊缝长度为150 mm。

4.1 技术参数

在吸收塔壳体顶升过程中，液压顶升器所需承载最大重量为P=2820 kN，采用22个160 kN自锁式液压顶(每只液压顶最大起重量可达165 kN)在塔体安装到达顶部后每个液压顶实际承载为F=2820/22=121.82(kN)，则每个液压顶的负载率a=121.82÷160×100%=55.372%，即液压顶升器的起重能力完全满足该工程施工需要。

4.2 受力计算

单个支撑点承重F1=P/n=2820/22=121.82(kN)，焊缝抗剪允许强度［σ］=170 MPa，则 σ =F1/S≤［σ］，S≥ F1/［σ］=121.82 ×1 000/170=716.59(mm2)。

按每个支撑点设2块卡板(支撑点边卡板2块作为主受力件，2块卡板之间设3道立肋，立肋长度为200 mm，立肋下设支撑平板1块)，则每块卡板与壁板焊缝面积 S1≥ S/2=716.59/2=358.30(mm2)。

焊缝高度h=1/2 δ=1/2 ×16=8(mm)，则焊缝长度 L1=S1/h=358.30/8=44.79(mm)，多顶点升不均衡系数取1.3，则有效焊缝长度L=L1×1.3=58.23(mm)。

小结:实际焊缝长度为100mm，大于58.23mm，所以支撑点是安全的。

5 风载作用对塔体施工的影响程度

为了保证塔体在起升过程的安全，当塔体起升时，沿塔体圆周均分设置4个稳固吊耳，每个吊耳上预设1根缆绳，缆绳长度为60 m，缆绳规格为ø 25－6×37+1－170，将4根缆绳用倒链固定在对应的4个地锚上。随着塔体的起升同步释放缆绳，主要应对非正常天气状况下的强风对塔体产生的倾覆作用。

地面横风对塔体的作用

式中:p为压力，Pa;ρ为空气密度(气压取标准大气压，环境温度为25℃)，1.168 kg/m3;c为风力系数(弧面工况下c=0.7);v为风速，m/s(按50年一遇最大风速 33.0 m/s计)。则

塔体最大迎风面积S=Dh=12×38.5=462(m2)，则迎风面最大风力F=pS=445.18 ×462/1000=205.67(kN)。式中:D为塔体直径。

塔体倾翻的条件:风力产生的弯矩大于塔体自重相对于转点的弯矩。

实际风力弯矩M1=Fh/2=205.67×38.5/2=3959.15(kN·m)，自重弯矩 M2=PD/2=2820 ×12/2=16920(kN·m)。

两者比较，M2远大于M1，故在没有外在辅助措施的情况下，塔体的提升过程是安全的。为进一步加强施工的安全性，另外增设4根缆绳作为更彻底的保障措施。

6 结束语

在对该电厂的湿法脱硫吸收塔的改造中，由于应用了液压顶升装置来提升原有塔体，改造中没有使用大型的起吊设备，塔内上部原有的喷淋层、除雾器等设备及下部浆液循环管管接口、氧化喷枪、搅拌器等均没有改动，大大节约了改造成本并缩短了改造工期。实践证明，只要合理地选用、设置液压顶升装置，吸收塔塔体改造使用液压顶升装置是安全、经济的。

［1］吴厚胜.吸收塔倒装工艺法介绍［EB/OL］.http://www.hlep.com.cn/news_view.asp?newsid=300.