液压烟囱钛钢内筒施工工法

火电厂超高大直径烟囱钛钢内筒

液压顶升倒装施工工法

完成单位：

主要完成人:

1前言

1.0.1 近年来，随着国家新的能源产业政策的出台和国家节能减排工作力度的加大，随着火电建设项目向大型、高效、环保方向的发展，随着湿法烟气脱硫净化工艺在火电建设中的应用日益广泛，超高、大直径、钛钢内筒烟囱因其具有突出的抗腐蚀、耐高温及耐磨性能而在电厂项目中越来越多地得到推广、应用，同时对钢内筒的加工制作、焊接、安装工艺也提出了更高的要求。

1.0.2 2008年5月安装工程公司承建了河南禹州电厂二期2³660MW发电机组240M/9.5M烟囱钛钢内筒工程，针对该工程工期紧、质量要求高、技术难度大等特点的不利因素，我单位成立课题小组研究开发了“火电厂超高大直径烟囱钛钢内筒液压顶升倒装施工技术”，成功解决了施工中诸多难题，取得了良好的经济和社会效益。为了使超高大直径烟囱钛钢内筒的施工工艺更趋规范化、标准化，我单位在工程实践的基础上经过不断研究、探索，编制了本工法。

2 特点

2.0.1 本工法较气顶倒装法而言，具有顶升设备安装速度快，顶升过程中，上升速度快且平稳，便于操作，而且设备拆卸方便，可多次利用。故液压顶升倒装法工艺流程更为合理，其程序化、工效高、工程质量和施工安全容易控制、施工成本低的特点，在多个电厂烟囱钢内筒安装施工中得到了很好的证明。

3 适用范围

3.0.1 本工法适用于各类新建、扩建、改建100米以上烟囱钢制内筒的施工。

4 工艺原理

4.0.1 本工法工艺原理是先制作一略小于钢内筒内径的涨圈，利用径向液压千斤顶撑开，使之与钢内筒联为一体，再利用轴向液压千斤顶顶动涨圈，使钢内筒在摩擦力的作用下逐节上升，达到顶升目的。

4.0.2 以二期2³660MW发电机组240M/9.5M烟囱钛钢内筒工程为例，钢内筒施工先用倒链倒装法把顶端段组装到高度4-6米后，在钢内筒内部3米左右高处安装一液压涨圈（液压涨圈见详图，具体高度由底部竖向液压千斤顶的高度决定）。液压涨圈用10只 200T液压千斤顶控制，张开时靠摩擦力将其与钢内筒筒体胀撑连成一体；松开时可脱离钢内筒筒体。在液压涨圈下方对称安置10只200吨液压千斤顶。提升钢内筒时，用千斤顶将液压涨圈涨开紧密顶在钢内筒内筒壁上，摩擦顶力通过控制千斤顶油压来实现。然后用竖向液压千斤顶顶升液压涨圈，使钢内筒筒体随之同时上升至一定高度（2米），在下方空段处围对一圈钢内筒筒体，并与原筒体进行组对焊接；同时在筒体外部、内部安置好的施工外架平台上补滚刷防腐涂料。当上述工作完成后，松开液压涨

圈，放下液压千斤顶。不断重复以上工序，直至筒体达到设计高度。最后拆除抱毂和液压千斤顶等施工附件，交给后续工序施工。液压倒装系统见附图。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

5.1.1 总体施工工艺流程

图5.1.1 总体施工工艺流程图

5.1.2 措施性装置制作安装工艺流程

图5.1.2 措施性装置制作安装工艺流程图

5.1.3 钢内筒加工制作工艺流程

图5.1.3 钢内筒加工制作工艺流程图

5.1.4 钢内筒焊接工艺流程

图5.1.4 钢内筒焊接工艺流程图

5.1.5 顶升工艺流程

图5.1.5 顶升工艺流程图

5.1.6 防腐绝热施工工艺流程

图5.1.6 防腐绝热施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备

1 由专业责任工程师会同设计、监理、业主及其他专业工程师进行图纸审查，先行确认图纸的准确性。

2 根据进场钢板的尺寸绘制筒体钢板的排版图，确定各节的高度和顶升重量。

3 根据钢内筒筒身重量计算所需液压千斤顶个数，并计算钢内筒顶升各阶段所需压强。

4 编制施工组织设计和有关技术文件，并履行审核、批准程序。

5 组织有关人员进行焊接工艺评定，确定焊材的型号、规格和焊接方法、工艺。

6 根据现场坐标、高程利用经纬仪等测量仪器确定烟囱顶部东－西和南－北轴线。

7 根据设计文件对基础进行验收，确保砼烟囱的垂直度、偏心度、椭圆度应符合设计要求。同时要测量底座基础的标高、地脚螺栓孔的深度、垂直度和位置应符合设计规范要求。

5.2.2制动抱毂的千斤顶设计、抱毂与内筒作用力计算、涨圈抱毂作用下的筒体变形计算

一、涨圈摩擦顶升力计算

液压涨圈与钢内筒的接触面积：n=2.9³0.4³10=11.6㎡

液压涨圈最大动力2000T时对钢内筒产生的局部压强

Q1=tf/n=2000³9.8÷11.6=1724tf/㎡

1MPa=102tf/㎡

Q1=1724tf/㎡÷102=16.9MPa

tf/㎡——吨力每平方米

本项目采用的钢板为Q235屈服值为Q215MPa。

由以上数据对比得出涨圈对钢内筒的压强Q1=16.9MPa大大小于钢板Q235屈服值为Q215MPa。

2、本钢内筒钢板为Q235B钢板，即钢板屈服点为215Mpa，那么本钢内筒对接钢板为二级焊缝，焊缝抗拉、抗压、抗弯应力等同于母材，即Q=215Mpa，那不同厚度钢板对接焊缝的许用拉力计算公式如下：

T=δ²S=δ²a²b

T：钢板对接焊缝最大抗拉力 N；

δ：钢板屈服值取215 Mpa；

a、b：钢板的长、宽。

本钢内筒对接钢板宽皆为2m，厚度为12mm、14mm、16mm、18mm和20mm五种规

格，每种钢板单条对接焊缝的抗拉应力如下：

据公式 T=δ²S=δ²a²b

T12=215 Mpa*12*10-3m*2m=516*104KN=516T*9.8=5056.8tf/㎡

1MPa=102tf/㎡

T12=5056.8tf/㎡÷102=49.5MPa

T14=215 Mpa*14*10-3m*2m=602*104KN=602T*9.8=5899.6tf/㎡=57.8MPa

T16=215 Mpa*16*10-3m*2m=688*104KN=688T*9.8=6742.4tf/㎡=66.1MPa

T18=215 Mpa*18*10-3m*2m=774*104KN=774T*9.8=7585.2tf/㎡=74.4MPa

T20=215 Mpa*20*10-3m*2m=860*104KN=860T*9.8=8428tf/㎡=82.6Mpa

涨圈最大动力2000T对钢内筒的压强Q1=16.9Mpa，钢内筒所用最薄板厚12mm焊缝可以承受的压强为T12=49.5Mpa 。所以本项目采用的Q235钢材的强度,和焊缝强度可以满足液压顶升工艺的要求。

4、本钢内筒顶升是由油泵向10台200T千斤顶同步供油，同时顶开涨圈，涨圈由10台200T千斤顶顶开，对筒内壁产生正压力压力的大小由液压系统油压所决定，而后200T 千斤顶顶涨圈通过摩擦力顶起内筒计算公式如下：

F=N²f

F:摩擦力 N：正压力 f：摩擦系数

f钢与橡胶为1.3～0.8

摩擦系数在此我们取f=1

G

=28.396 T+5.22T=33.616T

12/10

=260.296 T+41.77T=302.066T

G

12-14/80

G

=487.461 T+73.1T=560.561T

12-16/140

=615.241 T+88.76T=704.001T

G

12-18/170

G

=946.524 T+125.31T=1071.834T < F=N²f=2000*1=2000T

12-20/240

由以上数据相互对比可以得出本项目采用的Q235钢材的强度,和焊缝强度可以满足液压顶升工艺的要求，故本次顶升理论上不用在胀圈上沿焊止滑块，但后期为了安全在顶升20mm厚钢内筒时仍需要焊接部分止滑块。止滑块焊接见附图

钢内筒环基砼承载力验算

环基砼C40，千斤顶下垫板为500³400=0.2m2，每支千斤顶承载1120/10=112吨，砼承载力4000³0.2=800吨满足承载要求。由千斤顶布置图所示不需考虑冲剪破坏。

5.2.3 措施性装置的设计和制作安装

1 支撑梁及滑轮组安装

1）支撑梁主要用于升降平台、牵引内筒时滑轮组的起吊支撑点，一般支撑梁由32c ＃左右工字钢做成，跨度约6米，必须根据其承重量及1.5的安全系数进行校验强度。

2）利用建翻模施工平台和起吊机具将支撑梁及滑轮组先吊放在顶层工作平台上，再以烟囱翻模平台为安装平台进行组装。焊固在砼烟囱筒首的预埋件上，而后再安装滑轮组、钢丝绳。

2 顶升工作平台制作安装