火力發電廠脫硫吸收塔截塔頂升方案探究

王永剛

（國能龍源環保有限公司，北京 100039）

某火力發電廠建設規模為4×330 MW熱電聯產燃煤機組，機組采用一爐一塔的石灰石—石膏濕法脫硫裝置，塔體上部設置四層噴淋層。根據脫硫超低排放改造技術改造方案，本項目技改采用石灰石—石膏濕法脫硫單塔雙循環技術。

1 脫硫塔改造方案概述

本次改造主要對原脫硫吸收塔本體進行加高，新增兩層噴淋及一座AFT塔。根據技術改造方案在吸收塔27.9 m位置截斷并加高14.95 m，原脫硫塔設計內徑14 m，高度51.95 m。吸收塔本體截塔頂升方案采用倒裝法，頂升總重量為266.9 t，計劃布置12套液壓千斤頂，每個液壓千斤頂額定頂升力為35 t，滿足本次頂升要求。在內部頂塔位置搭設頂升平臺，安裝調試完頂升系統后，進行截塔位置確認及切割。先安裝頂部第一節壁板，焊接完成后再安裝頂部第二節壁板，外部加強環梁及平臺同時安裝，然后依次完成下部各節壁板頂升及安裝。頂升前，必須將27.9 m平臺處除霧器沖洗水管道立管、平臺牛腿割斷，電纜拆除，橋架螺栓松開，保證吸收塔標高27.9 m上下部分徹底分離，無連接部分。

2 吸收塔頂升方案

2.1 頂升平臺制作安裝

首先，選用直徑325 mm、壁厚10 mm的無縫鋼管作為中心柱的材料，確保了結構的堅固性。頂部焊接板采用的是尺寸為12 mm厚、600 mm寬的中心板材，為頂升平臺提供了穩定的焊接基礎。支撐系統采用了18根標號為#14的工字鋼，這些工字鋼一端焊接在中心柱的頂部中心板上，而另一端則牢固地焊接在塔壁上，以此來形成一個穩定的支撐結構。此外，#14槽鋼被用作額外的支撐材料，增加了整體結構的穩定性。這些構造的綜合目的是為了增強頂升平臺的穩定性，為后續的施工活動打下堅實的基礎。

2.2 吸收塔基準定位

吸收塔采用了倒裝法進行安裝，這種方法可以有效保持塔體的穩定。塔體的內徑被設計為14 m，而截塔位置的切割線標高定在了27.9 m的位置，新增塔高達到了14.95 m，由8層壁板層疊而成。為了確保精確的定位，分別在0度、90度、180度、270度的位置設置了永久性檢測點和標高點，這些都是塔體安裝精度的關鍵所在。

2.3 提升裝置安裝

在施工中，提升裝置被均勻地布置在圓周上，共計12個。固定這些提升裝置的連接材料是10號槽鋼，而焊接則是在臨時平臺支撐上及中心柱進行。在焊接過程中，嚴格要求必須做到滿焊，杜絕漏焊的現象，確保焊口長度和焊腳高度完全符合施工規范，以保證提升裝置的穩定性和安全性。

2.4 脹圈組件安裝

脹圈組件的作用是為了確保塔體在提升過程中能夠保持圓形并提供支撐。在安裝中，脹圈被放置在壁板的內下緣，與下緣口有150 mm的距離。整個組件由脹圈和千斤頂兩部分構成，脹圈共有6節，采用的是28b槽鋼材料。所使用的千斤頂規格為10 t。安裝完成后，通過頂緊千斤頂使脹圈與壁板緊密貼合，以此完成塔體的撐圓和提升工作。

2.5 限位擋板安裝

限位擋板的引入，體現了塔體提升工程在細節控制上的創新，這不僅僅是一個簡單的裝配過程，而是高度精細化的工程實踐。擋板確保塔體在垂直方向的精確對接和直徑的一致性。在每次新環壁板安裝后，緊隨其后的擋板安裝工序，就如同精密機械中的齒輪，必須確保精確嚙合。環環相扣的工作流程中，擋板的定位是按照計算好的坐標進行，均勻分布在塔壁周圍，每隔1 m，它們就像是工程師手中的卷尺，一一測量塔體的尺寸精度。內外擋板的配置，像是雙手緊握，保持塔體在提升中的平衡與穩定。這樣的工作方式，不僅保證了施工的連續性，也為塔體提升提供了堅實的精度保障。

2.6 吸收塔圍板

吸收塔圍板的安裝過程是塔體建設中的一道精細工序。在這個階段，使用的100 t汽車吊既是力量的象征也是精度的保障。它將重達數噸的壁板緩緩升至27.9 m高的預定位置。工人們必須精確操作，因為任何微小的偏差都將影響塔的整體結構安全。安裝壁板不僅是物理上的提升，更是精度控制的藝術。在手拉葫蘆的細微調整下，每塊壁板的位置必須達到工程所要求的嚴格精度。這一過程的嚴謹程度可見一斑，它不僅確保了塔體的堅固性，而且確保了塔體在未來運行中的穩定性和安全性。

2.7 提升塔體

在塔體提升的詳細流程中，嚴格和細致的監控是施工的中心。首先，提升過程開始前的準備是必要的，這包括對12套提升裝置進行空載測試，以驗證同步運作的精確性。若有設備不同步，立即進行調整直至一致。接下來，安全檢查對于確保龍門卡具焊接的牢固性和槽鋼的無變形狀態至關重要。在實際提升中，每完成100 mm的升高，工作必須暫停10～15 min進行設備和結構的詳細檢查，以確保提升機同步運行，并且塔體的提升是均勻且水平的。在實踐中，液壓千斤頂的升高差距被控制在40 mm以內，相鄰的差值不超過20 mm，這對于保持塔體的平穩至關重要。當提升至1 m高度時，外側圍上第一帶板，使用吊車吊裝壁板，并進行精確對接，控制間隙在2 mm左右。隨著提升的進行，塔體接近第一帶板高度150 mm時減速，以便精準調整塔體水平，并使上下壁板對接緊密。焊接完成后，必須移除弧形板并清理焊疤，若有超過1 mm的弧坑，則需補焊并打磨至平整。這些步驟保證了焊縫的完整性和結構的堅固。整個提升工作的每一步都是精心設計并嚴格執行的，確保了塔體頂升的精確度和安全性，從而為后續工作提供了堅實的基礎。

2.8 工裝拆除

吸收塔提升完畢之后，工裝拆除的流程同樣復雜且重要。在壁板焊接完成后，所有的臨時支撐，如脹圈肋板，都需要以非沖擊的方式拆除以避免對塔體的損害。拆除后，焊縫處的處理尤為關鍵，需要細致地打磨以清除焊疤，并對焊縫質量進行徹底檢驗，確保無任何缺陷。這個階段對焊接質量的要求及細節的處理，反映了整個工程對質量的高標準和對細節的嚴格把控。

2.9 提升裝置結構計算與設置

在吸收塔的構建中，采用了一種液壓提升機構及液壓中心控制系統來實施塔體部分的倒裝法組裝。此提升裝置由均勻分布在塔壁周圍的提升機構、脹圈以及機械頂組成。該系統通過液壓傳動作用驅動脹圈上升，進而將塔壁整體提升至預定高度，以便于焊接每層壁板的縱向焊縫及相鄰兩層壁板間的環形焊縫。為此，選用了型號為SQD-350-100SF的自鎖式液壓千斤頂，其主要技術參數表明額定起重量為350 kN，下滑量控制在5 mm以內。計算最大頂升載荷Gmax時，采用了公式Gmax = G × K，其中G代表塔體頂升的總重量為267 t，而K為包含摩擦和安全考量的系數，取值為1.4，從而得出Gmax為374 t。接著，根據頂升裝置的計算公式n = Gmax / P，其中P為單個液壓頂的允許載荷，本例中為35 t，計算得到所需液壓頂的個數為10.69個，考慮到安全與實用性，實際采用了12個35 t的液壓頂。

選用SQD-350-100SF自鎖式液壓千斤頂，主要技術參數如表1。

表1 SQD-350-100SF自鎖式液壓千斤頂主要技術參數

2.10 液壓頂升裝置作業安全操作措施

（1）液壓頂升裝置檢查與確認。在液壓頂升裝置投入使用前，全面的檢查與確認是確保作業安全的前提。首先，動力系統作為設備的動力源，必須確保其穩定可靠。油管路系統的檢查包括油路是否暢通、接口是否密封等，關注每一個細節以防漏油或堵塞。電氣控制系統作為操作的中樞，需要定期檢測其運行是否正常，電路連接是否牢固。安全自鎖系統是防止意外的關鍵，必須確保其功能正常。頂升系統，包括液壓缸及其附屬裝置，需要進行負荷測試，確保其在實際操作中能夠承受預定的重量。支架連接梁的結實程度直接關系到設備的穩定性，檢查時需確保無裂紋或變形。在進行這些檢查之后，施工方需要綜合評估，確認系統的安全性，確保無任何隱患。

（2）液壓頂升裝置的使用和操作。使用液壓頂升裝置時，正確操作排氣閥至關重要。在油液進入系統后，及時排氣是防止氣蝕和保證設備正常運行的關鍵步驟。操作人員需要確保排氣過程徹底，隨后關閉排氣閥，以禁止空氣的再次進入系統。此外，作業過程的控制要求專人操作，必須是經過專業培訓的人員，以確保操作的準確性。同時，專人測量頂升過程中的相關數據，確保每個方位的頂升高度處于可控狀態。這些操作細節需要嚴格按照作業規程執行，以避免因操作不當造成設備損壞或人員傷害。

（3）施工現場管理。施工現場的管理對確保作業順利進行和安全保障具有重要意義。施工現場負責人需負起重要職責，首先是提供適宜的設備使用條件，確保作業場地滿足安全使用要求。同時，他們必須及時發現并消除不安全因素，這包括不僅限于對潛在的風險點進行標識和隔離，還要保證施工人員的安全意識教育和應急措施的落實。夜間作業時的照明也是現場管理的一部分，確保光源充足，以便作業人員能清楚地看到作業環境和設備狀態，防止因光線不足引發的安全事故?？傊?，現場管理要全面覆蓋到每個施工環節，確保施工的安全與高效。

（4）施工技術作業人員與操作人員協作。技術作業人員與操作人員的協作是確保施工安全的基石。在液壓頂升裝置的使用中，雙方必須共享施工任務和安全措施的詳細信息，彼此之間需要有一個詳盡的交底過程，確保每個參與者都清楚自己的職責和所面臨的風險。作業人員需要熟悉作業環境的每一個細節，包括潛在的危險點和應對措施。嚴格遵守現場安全規則不僅是對個人安全的保障，也是確保作業順利進行的必要條件。這種協作要求在信息共享、風險認識以及規則遵守上無縫對接，只有這樣，才能最大限度降低作業風險。

（5）操作人員責任。在操作液壓頂升裝置時，操作人員應全神貫注，確保每一個操作步驟都精確無誤。集中精力進行正確操作是預防事故的關鍵。同時，操作人員要不斷監控機械工況，及時響應任何異常情況。在設備運行期間，操作人員嚴禁離開工作崗位，以免產生安全盲區。此外，工作區域應嚴格限制無關人員的進入，保障作業區的安全性和操作的順暢性。

（6）液壓頂升裝置使用注意事項。使用液壓頂升裝置時，液壓油的管理至關重要。操作人員必須定期檢查液壓油的液面高度，確保其在規定范圍內，并進行必要的補充。觀察液壓油的狀態，保證其清潔，并維護過濾精度在20 μm以下，以保障系統的正常運行。液壓油的更換周期為一年，更換程序需嚴格按照規定執行。油箱溫度管理是另一個重要方面，油溫不應超過60 ℃，冬季最低油溫應保持在15 ℃以上。液壓泵的啟動前應檢查液位，并確保電動機轉向正確。泵站初次啟動時，需進行至少10 min的空載運轉。濾油器和溢流閥的維護同樣不容忽視，回油濾油器的指示應清晰，溢流閥的卸載操作應規范。同時，對易損零件的管理、液壓系統壓力的監控以及液壓部件的定期檢查與保養都是不可或缺的步驟。

（7）頂升防傾倒措施。在液壓頂升過程中，防止塔體傾倒是重要的安全措施。塔體結構必須對稱安裝以保持平衡。在提升過程中，初次提升檢查非常關鍵，需要確保塔體在100 mm高度時的穩定性，并在整個提升過程中，高度差不應超過20 mm，以保證結構的垂直性和穩定性。為防止橫向位移，應在結構上焊接限位擋塊，通常在12個不同的點進行布置，以此來增加結構的穩定性。中心平臺的中心點需要經常檢查以確保提升的同心性。另外，惡劣天氣條件下，操作人員應嚴格禁止進行液壓頂升操作，以避免風險的發生。

3 頂升危險點分析及防控措施

（1）頂升危險點分析。在頂升作業中，關鍵的危險點包括：牛腿焊接部位的結實度不足，可能導致支撐結構失效；脹圈裝置的松動或變形可能導致結構失去固定；液壓油管的突然爆裂或泄漏會急劇降低液壓系統的穩定性和安全性；頂升裝置如果功率不足，將無法完成頂升工作；液壓裝置操作失效將導致頂升過程無法控制；塔體在頂升過程中的傾斜會帶來嚴重的結構安全風險；以及塔內物料的移動可能導致落物風險，對下方作業人員或設備構成威脅。

（2）防控措施。針對識別出的危險點，制定了以下防控措施：牛腿焊接應根據質量計劃要求執行，并在頂升前進行小幅度試頂以檢驗穩定性；脹圈裝置必須正確安裝，并通過試頂來驗證其安全性；液壓油管在使用前應進行試壓，并在檢測到異常時立即更換；確保頂升裝置的功率滿足作業要求，必要時更換為更高功率的裝置；在操作液壓裝置前，應先進行試壓和各閥門的檢測，確保正常運行；塔體頂升過程中應使用經緯儀監測其垂直度，以預防傾斜；并且，在頂升作業區域上方禁止人員進入，采取防護措施固定物料，避免因移動導致的落物事故。通過這些綜合措施，可以顯著降低頂升作業中的風險，保障人員和設備安全。

4 結論

采用此方案對某火力發電廠4×330 MW熱電聯產燃煤機組脫硫塔全部進行截塔頂升改造完成，期間未發生任何安全、質量問題，并確保改造工期順利完成，同時在成本控制上也產生了很大的經濟效益。