大型塔架式排气筒施工技术

刘 晓 亮

(太原理工大学，山西 太原 030024)

0 引言

排气筒放空系统是化工企业最常见的废气排放设施，它的结构形式主要有塔式、拉线式和自立式三种，而对于设计高度超过150 m的排气筒，多采用塔架扶直自立式筒体，以满足筒体的稳定性要求。随着化工企业规模的不断扩大，为满足多装置废气汇集排放以及环保的要求，排气筒的设计直径不断加大，同时，设计高度也在逐渐升高，这无疑给施工企业的施工技术水平提出了极大的挑战。

1 工程概述

大唐克旗煤制天然气项目二氧化碳排气筒改造工程，该工程的主要装置为塔架式排气筒，排气筒位于塔架内部，重量约210 t，总高度151.7 m，为直径4 000 mm和直径3 400 mm的变截面复合钢板筒体；塔架总重262 t，高度145 m，为钢管塔式结构。立柱、横杆、腹杆、斜杆等主体材料均为Q345D钢管，有对接、法兰盘连接、连接板连接等多种连接方式。塔架为空间受力体系，空间位置和安装精度要求极高，且需分片吊装，高空进行组对。

2 吊装方案比选

塔架整体高度达到145 m，如果考虑整体分段吊装，根据需要的起吊高度，至少要用750 t吊车加塔式工况才能完成吊装，受场地限制，750 t吊车不能有效利用，且使用成本过高，该方案不可取。随即考虑采用塔吊进行施工，经计算，QTZ80型塔吊满足工作幅度和最高点起重量，但该工程高度超出了塔吊独立起升高度，需要加设附墙件进行提升。塔吊附着点需设置在塔架上，遂与设计沟通，设计经验算，塔吊附着连接后超出了塔架所能承受的最大水平荷载，故塔吊方案不可行。

考虑到塔架排气筒的制作安装工期只有3个月，在保证安全质量的前提下，必须加快施工进度，在经济合理的高度范围内仍使用吊车进行安装。结合场地要求和现场使用环境，可选用抚挖QUY 250 t履带式吊车，60 m主臂加装52 m副臂塔式工况后，可达到105 m的吊装高度，相比750 t吊车，大大减少了吊车的使用费用。排气筒采用正装、倒装结合的方法进行提升，超出105 m高度后，在排气筒顶部筒体上安装抱杆灵机，用以吊装上部塔架，实现“塔筒互助提升，正装倒装结合”的施工方法。

3 基本原理

该方法的基本原理：利用火炬由塔架和排气筒组成的结构特点，先将塔架和排气筒分别预制成段，然后在排气筒底部设计一套液压提升装置，建立排气筒倒装施工系统；105 m以内的塔架通过吊车直接进行吊装，超出105 m后，利用已安装好的排气筒顶部筒体，装设抱杆灵机，建立塔架上部构件正装系统，交替运用这两个系统，在使用现场现有机械装备的情况下，完成整个塔架排气筒的安装施工。

4 工艺流程及技术要点

4.1 吊装工艺流程

吊装工艺流程见图1。

4.2 分段吊装工序

1)塔架总高度为145 m，塔架吊装共分为八段，其中105 m以下分六段，采用250 t履带吊主吊，50 t汽车吊进行溜尾，105 m以上分两段，利用筒顶抱杆灵机散件拼装，塔架分段情况见图2。

2)排气筒总高度151.7 m，筒体使用2.5 m宽的复合板材，在现场组对车间进行集中卷制，然后根据施工进度分批运至吊装现场。上部直径3 400 mm的筒体，在现场拼接30 m高后直接用250 t履带吊安装就位，剩余直径3 400 mm的筒体和直径4 000 mm的筒体，每段拼接成5 m高度，送至液压顶升装置内进行提升。

4.3 塔架施工技术要点

4.3.10 m～35 m段塔架单片整体吊装

起吊由250 t吊车主吊，两台50 t吊车遛尾。起吊前吊车移至容许吊装半径之内，遛尾吊车在两侧就近站位，三台吊车同时起吊，离地一定高度后主吊提升，遛尾吊车旋转将塔架往前送，待塔架竖直后遛尾吊车摘钩，随后主吊向后旋转，旋转过程中防止平衡梁与吊车主臂发生碰撞，移动至就位点后将底部临时拉杆拆除，开始落钩就位。

4.3.293 m～105 m段塔架单面整体吊装

该部位吊装时，250 t吊车需加装52 m副臂塔式工况，以满足最大起吊高度。吊车车体高2.3 m，主臂长60.2 m，最大起角85°，塔臂长52 m，最大起角为68°，吊车臂最顶端离地高度为108.63 m，高度限位长3 m，计算得最大起吊高度为105.63 m。而93 m～105 m段塔架顶端横梁起吊高度需达到105 m，若横梁上方有多余的钢丝绳占用高度，吊装将无法进行。多次试吊后，采用将吊点降低，即将钩头下降至横杆以下空位，在钩头上方与横杆捆绑，进而完成拼装。

4.3.3灵机吊装105 m以上塔架

塔架105 m平台安装完成后，高度已超出250 t吊车所能达到的最大高度，遂采用抱杆灵机安装塔架剩余构件。先将排气筒提升到105 m以上后开始安装灵机，灵机在顶部排气筒的南北方向对称布置，以满足两侧塔架构件安装。地面两侧的卷扬机通过滑轮将构件吊至塔架操作平台，然后使用导向轮将其移送至所需位置，进而完成安装。

4.4 排气筒施工技术要点

4.4.1排气筒第一段整体吊装

为加快施工进度，并保证250 t吊车有效利用，排气筒第一段整体进行吊装。将2.5 m宽的复合板卷制成12节筒体，在现场组对成30 m长整体。在35 m塔架安装就位后，预留一侧连接杆件不安装，待排气筒从该处安装入位后，再进行封闭(如图3所示)。

4.4.2排气筒液压提升装置倒装施工

第一段排气筒正装就位后，开始组装液压提升平台，后续筒体组对成5 m一节，通过倒装法进行施工。

1)液压提升装置设计。

由于排气筒为变径筒体，需设计两种提升结构。为节省材料，将两种结构均设计在同一个平台面上，在进行变径更换时，只需通过简单的拆装即可完成变径，极大的提高了工作效率。

提升装置采用8套SQD-500-100S.F型松卡式千斤顶，最大提升高度7 m，每次升压可以提升100 mm,提升5 m大约1 h。经计算，排气筒总重约210 t，每套装置可以提升50 t重量,8台同时作用，总提升力P=8×50=400 t>210 t，因此，液压提升装置可以满足整个筒体的提升。

2)筒体提升导向架。

提升过程中，为保证筒体垂直度，需在塔架各层平台设置导向滚轮，保证筒体顺利提升。

3)排气筒输送排架。

排气筒第一段使用250 t吊车吊装就位后，剩余筒体均需在液压提升装置内进行提升。受场地限制，该区域无法使用运输机械直接运送筒体，故设计一套输送装置进行运送(如图4所示)。

先将卷制好的筒体运输至吊装区域，由50 t吊车将其吊至排架上，利用对面的卷扬机将筒体拖送至液压提升装置内，完成剩余筒体的安装。

5 结语

施工前认真的做好了成本分析比对和多方案的优选，保证了工程的顺利开工。施工期间，充分考虑各种不利因素，并制定出相应对策，通过合理的组织和高效精干的人员配置，最大限度降低成本的同时，保证了人员机械的高效运作，从而优质、安全的完成了塔架排气筒的施工任务，为同类型装置的施工提供了丰富的施工经验和方法。