欧罗仓散装物料存储设备的安装

陈 喆

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

上海石洞口第一电厂内运营了30年的300 MW发电机组面临升级改造，计划在原露天煤场区域新建2座超大型储煤欧罗仓和2台65万 kW新机组（上海市重大工程“2×65万 kW等容量煤电替代项目）。其中，欧罗仓负责新老输煤系统切换期间老机组稳定发电以及新机组燃煤供应。

欧罗仓是一种起源于欧洲用于存储大宗散装物料的筒仓。相较于传统露天和仓储煤场，欧罗仓占地面积小、储量大、环保、安全和智能，仅需原有露天煤场面积的1/6，单仓最大容量可达10万 m3，可存储约9万 t煤，具有全封闭、无扬尘、防自燃的优点，并配备智能管理系统[1]。欧罗仓在世界上已经有应用的实例，目前主要是在欧洲应用较为广泛，我国香港和台湾地区也有应用实例。

欧罗仓结构主要由钢筋混凝土地下廊道、钢筋混凝土筒体结构、钢结构屋面、钢结构栈桥组成（图1）。燃煤经过输煤栈桥运送至欧罗仓屋面，通过欧罗仓设备有序堆落在筒体结构内，最后通过地下廊道转运至燃煤发电机组。

图1 欧罗仓结构剖面示意

本文以上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程中国大陆首座欧罗仓新建项目为背景，根据欧罗仓全智能化设备安装工序和场地工况条件等特点和难点，对欧罗仓设备的安装工艺进行了创新，优化原厂说明书，实现了欧罗仓全套设备安全、高效、有序、精准的安装施工。

1 背景工程概况

上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程（欧罗仓工程）位于上海石洞口第一电厂内。项目总用地面积9 240 m2，总建筑面积1 410.3 m2，拟建2座欧罗仓、3座输煤转运站、6座输煤栈桥和1座采光井。

欧罗仓内安装有全智能化散料存储设备，主要由中心旋转件、卷扬系统、旋转栈桥、螺旋框架等构件组成，单个组成构件质量最大为72 t，共约220 t，设备整体悬挂于屋面输煤钢栈桥上。钢栈桥跨度55.27 m，质量约230 t（图2）。

图2 欧罗仓设备组成示意

本工程特点和难点主要在于欧罗仓设备质量及体积大、安装工序复杂、施工场地狭小等。同时，为满足后续欧罗仓设备的正常运转，需将安装误差控制在1.5 cm以内，安装精度控制要求很高。

2 方案比选

2.1 安装方案选择

目前常见的适用于大型机械设备安装的方法，多为采用大型起重设备吊装拼装。但是由于欧罗仓设备质量体积大、安装工序复杂、安装精度要求高等特点，同时，结合施工场地狭小、欧罗仓设备悬挂于屋面钢栈桥上的实际情况，进行多方案比选；并综合考虑施工安全、成本、工期及施工可操作性等因素考虑，最终采用部分欧罗仓设备与屋面钢结构栈桥同步整体提升技术进行设备安装[2]，方案比选见表1。

表1 方案比选

2.2 整体同步提升体系设计

液体整体提升施工工艺是一项成熟的钢结构和重型设备安装工艺。液压整体同步提升装置，主要由提升架、导向架、托梁、提升器、应力监测系统等组成。基于欧罗仓设备与钢栈桥特性，本项目设计4组提升装置，埋设安装于筒体结构屋面环梁上，用于设备与钢栈桥同步提升。具体装置型号和技术参数见表2。

表2 整体提升系统

3 关键技术路线

欧罗仓设备安装施工流程：钢结构设备构件分段制作→欧罗仓内桁架组装、螺旋侧旋转栈桥设备拼装、A形框架侧旋转栈桥设备仓外拼装→欧罗仓立柱和提升胎架吊装、中心旋转件、卷扬系统拼装→中心旋转件与卷扬系统仓内组装后，移位到筒仓中心位置→中心旋转件、卷扬系统与钢栈桥同步提升→钢栈桥提升后连接→卸载→螺旋框架及A形框架组装→螺旋框架→伸缩落料管安装→A形框架安装→吊装A形框架侧旋转栈桥→吊装螺旋侧旋转栈桥设备→电气拼装→设备调试→设备投运，主要安装工况如图3～图10所示。

图3 中心旋转件及卷扬系统由仓外吊至仓内

图4 中心旋转件及卷扬系统沿导轨移动至钢栈桥中心底部

图5 中心旋转件及卷扬系统随钢栈桥整体提升就位

图6 螺旋框架分3段吊装就位

图7 A形框架就位

图8 A形框架侧旋转栈桥就位

图9 螺旋侧旋转栈桥就位

图10 欧罗仓设备安装完成

具体实施内容如下[3-7]：

1）欧罗仓设备的各个组件在仓外的场地分别整体拼装。

2）在仓内地面搭设钢结构胎架，进行钢输煤栈桥拼装。

3）同时在仓内垂直于钢栈桥的方向，安装钢结构轨道，用于欧罗仓设备移动。

在钢栈桥拼装过程中，预先将欧罗仓设备中，已拼装完成的卷扬系统和中心旋转件利用履带吊由仓外吊至仓内的钢结构轨道上进行组装；待钢栈桥拼装完成后，在钢栈桥两端共设置4个吊点，利用已在仓顶安装完成的提升系统，对钢栈桥进行整体提升至12 m的高度，随后悬停。在钢栈桥悬停期间，将已组装完成的通过轨道移动至钢栈桥中心下方，设备中心与钢栈桥中心调平对正；随后，钢栈桥由12 m的高度回落至9.1 m的高度，将钢栈桥与卷扬系统和中心旋转件进行连接安装；设备与钢栈桥连接完成后，将钢栈桥与设备进行整体同步提升至55.4 m的高度，完成钢栈桥与设备的就位。

待卷扬系统、中心旋转件与钢栈桥就位后，剩余欧罗仓设备利用履带吊按照螺旋框架、伸缩落料管、旋转栈桥、A形框架、旋转栈桥的顺序依次吊入仓内进行安装。其中，螺旋框架部分，分3段依次吊至仓内导轨之上，依次拼装成整体的螺旋框架。

4 关键施工技术

4.1 欧罗仓设备整体提升

4.1.1 整体提升装置

欧罗仓屋面的钢结构输煤栈桥与部分欧罗仓设备总质量约325 t，根据整体提升要求，对提升系统进行全新的设计。本工程共使用4组提升系统，整个提升系统安装于欧罗仓环梁结构之上。

提升架是提升器的支撑结构，承受提升荷载，根据本工程结构形式，共设置2种提升架形式，2种提升架沿轴线对称布置。导向架安装于提升器旁边，导向架横梁离天锚高为1.5～2.0 m，离提升器10～20 cm。压板分为提升器压板和提升地锚压板，提升器压板用于固定提升器，焊接在提升横梁上,每台提升器设置4块压板。地锚压板用于固定地锚，焊接于吊具上，每台地锚设置3块压板。托梁采用箱形截面500 mm×500 mm×20 mm×25 mm，材质Q345，长度根据钢桁架的结构特点和下吊点的受力形式设置，所有部位的焊接连接均为满焊。托梁上方增加临时加固杆件用以传递托梁受力（截面为φ351 mm×16 mm），后补段为提升到位后嵌补的桁架杆件。

4.1.2 应力分析与监测

提升点采用竖向约束加水平向弹簧约束，以模拟吊索对桁架的约束形式。在每个钢栈桥上设置16个应力监测点，安装应力监测器，在提升的全过程进行应力监测。

通过对被提升钢桁架结构整体计算分析可知，钢栈桥与设备在提升工况下，最大下挠值为47.5 mm≤L/400＝55 270 mm/400＝138 mm，最大应力比为0.527，桁架杆件的最大应力比为0.360；均满足提升要求。

通过对提升过程中对钢栈桥的应力监测结果（图11、图12）进行分析，可以得出以下结论：在钢栈桥与设备整体同步提升时，压力最大值为86 MPa，拉力最大值为134 MPa，均小于200 MPa的报警要求，整个提升过程中钢栈桥安全可控。

图11 钢栈桥变形示意

图12 钢栈桥提升应力比示意

4.2 设备导轨与移动平台

根据欧罗仓设备安装工艺的需求，部分欧罗仓设备（中心旋转件、卷扬系统、螺旋框架）需要从仓壁移动至筒仓中心，因此，需利用导轨与移动平台进行设备移动。导轨基础采用H型钢并设置加劲肋，导轨采用工字钢，移动平台由H型钢与移动滚轮组成（图13）。在仓内钢栈桥拼装之前，将导轨与移动平台安装就位。

图13 设备安装移动平台

4.3 欧罗仓设备吊装

由于本工程欧罗仓屋盖形式及场地条件与国外已建成的欧罗仓工程完全不同，很难采用国外原厂说明书中的安装方法。因此，本工程根据施工现场实际情况及欧罗仓结构形式，对欧罗仓设备安装方法进行创新，采用除中心旋转件与卷扬系统外的欧罗仓设备，采用仓外分部整体拼装，由履带吊高空跨仓顶吊装的施工工艺。

根据施工现场场地布置，在1#欧罗仓设备拼装及吊装时，利用1#欧罗仓南侧场地作为设备安装区域，利用1#欧罗仓东侧及西侧区域作为设备吊装区域。2#欧罗仓北侧作为设备安装区域，2#欧罗仓东北侧及西北侧作为设备吊装区域。

4.3.1 施工准备

对履带吊的行进及吊装区域，进行地基承载力测试并通过铺设钢板或路基箱的方式进行地基加固。现场起重设备拼装及吊装作业过程中支腿或履带位置铺设路基箱板，规格为2 000 mm×4 000 mm×200 mm，以减小支腿对地面的集中压力，确保地基平整、稳定。

4.3.2 起重设备选型

现场配备2台QT250（ZTT7023-10）型塔吊，用于小型构件的驳运及安装；配备1台25 t汽车吊、1台50 t汽车吊和1台300 t汽车吊用于各设备部件的安装；配备1台SCC4000型400 t履带吊（结合履带吊设备租赁和进场时间因素的影响，现场考虑采用1台SAC6000型600 t汽车吊作为备选起重设备）用于旋转栈桥、A形框架、螺旋框架、卷扬系统、中心旋转件等组件的吊装。根据设备各组件的质量、施工现场场地条件以及吊装工况等方面综合考虑，最终选择400、600 t履带吊作为主要起重设备。

4.3.3 设备吊装施工

正式吊装由现场执行总指挥根据准备工作情况及吊装环境确定吊装命令的下达。在整个吊装过程中，设2名起重指挥，在欧罗仓外地面、欧罗仓内地面各设置1个。

设备按照螺旋框架吊入筒仓内与螺旋组装→伸缩落料管吊入筒内与螺旋框架组装→螺旋侧旋转栈桥吊装→A形导向支架吊装→A形框架侧旋转栈桥吊装→电气装配→设备调试的顺序依次进行吊装。整个过程均为由仓外跨过仓壁进入仓内的盲吊，仓内外的指挥共同协调指挥配合完成。

4.4 设备安装人员通道

由于欧罗仓结构的特殊性，在整个筒仓结构中，无法开启门洞作为人员通道。因此，在屋面钢栈桥安装前，通过在位于地下廊道的输煤料斗区域，搭设钢管脚手架通道，自地下廊道经输煤料斗进入到欧罗仓内，进行后续设备的安装。在屋面钢栈桥提升完成后（标高52.50 m），作业人员通行通过仓外马道上至欧罗仓顶部，经外悬挑脚手架平台进入钢结构栈桥上，再经已安装完成的设备爬梯下至卷扬系统设备钢格栅平台作业层。

5 结语

在上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程欧罗仓全智能化设备安装施工中，创新运用液压整体同步提升技术将屋面钢栈桥与部分欧罗仓设备整体提升就位，与全部采用整体吊装工艺相比较，减少了施工场地占用，节约了成本和工期，减少工期约2个月，也大大降低了高空作业风险。同时，达到了设备安装的高精度要求，钢栈桥中心、设备中心、筒仓中心三点一线，偏差仅为0.96 cm，满足了设备运行（1.5 cm偏差）的要求，实现了狭小场地内欧罗仓设备一次精准就位与安装，取得了良好的效果（图14）。

图14 欧罗仓设备投入运行

本文以中国大陆首座欧罗仓新建项目上海石洞口第一电厂煤场封闭改造工程为背景，为实现进口欧罗仓储煤设备的安全、可靠安装，通过详细比选各种设备安装方案，采用液压整体同步提升工艺将设备支承钢栈桥与核心设备一次安装就位、分块吊装工艺将部分设备后补安装，对原厂说明书中的安装方法进行了优化和创新，顺利实现欧罗仓设备的安全和高精度安装，确保了上海市重大工程“2×65万 kW等容量煤电替代项目”的如期实施。通过背景工程中欧罗仓储煤设备安装施工，形成一整套全新的欧罗仓设备安装技术，为欧罗仓的建设提供了丰富的施工经验，并为之后欧罗仓的推广及建造，尤其是既有工厂内散装物料存储场地的封闭改造工程提供了工程案例参考。