孫張緒

（甘肅省安裝建設集團公司 甘肅省蘭州市 730050）

煙氣脫硫吸收塔的旋轉增容提效改造技術

孫張緒

（甘肅省安裝建設集團公司 甘肅省蘭州市 730050）

近年來，隨著國內環(huán)保新標準的出臺，對SO2排放標準的提高，原有熱電廠、化工廠煙氣脫硫能力已不能滿足現(xiàn)有環(huán)保排放的要求，為達到國家節(jié)能減排新標準的要求，進一步降低SO2的排放量，需要提升脫硫裝置的脫硫能力，由于新建脫硫裝置各方面的成本很高，設備訂貨和施工周期較長，施工難度大，嚴重影響現(xiàn)有生產運行。在此，我介紹一種煙氣脫硫吸收塔的增容改造技術，通過增加原有煙氣脫硫吸收塔的噴淋設備，增加漿液池的深度，增加濕式除塵器設備，就可以達到大幅提升原有脫硫裝置的脫硫能力。該項技術通過蘭州范家坪電廠煙氣脫硫吸收塔改造項目的實踐，成功地解決了新建脫硫裝置成本高、設備訂貨和施工工期長的問題，取得了明顯的經濟和社會效益。

煙氣脫硫；旋轉；增容提效

1 工程概況

由我單位承建的蘭州范家坪電廠煙氣脫硫塔增容改造工程，就是為達到國家環(huán)保新標準的要求，為提升脫硫能力而實施的項目。該工程有2臺煙氣脫硫吸收塔，吸收塔直徑13.8m，高度33.9m，每臺重量360t，按改造方案要求，為不影響正常生產，2臺吸收塔交替改造。改造方案為拆除原有增壓風機，增加吸收塔噴淋層的噴淋設備，增加漿液池容深，增加配套濕式除塵器設備。為增加吸收塔噴淋層的噴淋設備，使吸收塔頂部煙氣出口與新增配套濕式除塵器設備進口對接，需要在塔體27.5m處對塔體水平切割，水平旋轉900后，塔體增加2m。為增加漿液池容深，在塔體上部改造完成后，在塔體5.2m處對塔體進行水平切割并增加2m。吸收塔上部旋轉部分重量110t，重量大且脫硫區(qū)域設備布置相對密集，無法采用常規(guī)吊裝方法。

2 增容改造技術要點

（1）如何保證脫硫區(qū)域生產運行及改造施工同步進行，安全措施如何控制；

（2）脫硫區(qū)域設備布置相對密集，脫硫塔本體重360t，高33.9m，那么如何在高空作業(yè)中安全、經濟、合理的選擇切割方法和旋轉防傾覆方法；

（3）塔體切割后，需要在高空頂升2m，那么如何在高空中采用那種頂升作業(yè)方法，順利將塔體頂起；

（4）塔體頂升2m后，需要在高空補焊加裝2m的壁板，這就要求壁板安裝必須有合理的安裝方法，如何避免壁板安裝過程中發(fā)生幾何尺寸變形。

3 適用范圍及工藝流程

（1）適用于原有煙氣脫硫吸收塔脫硫能力不能滿足現(xiàn)有環(huán)保排放的要求，而又嚴重缺乏改造資金，且要求在短期內完成脫硫改造的項目；也適用煙氣脫硫吸收塔周圍在用設備多，在用管線多，無法采用常規(guī)吊裝方法的施工環(huán)境。

（2）工藝流程：施工準備→脫硫塔27.5m處切割→頂升并安裝轉塔平臺→安裝防傾覆裝置→上部塔體旋轉→轉塔平臺拆除→上部塔體頂升2m→壁板安裝及焊接→脫硫塔5.2m處切割→上部塔體頂升2m→壁板安裝及焊接→拆除頂升裝置→收尾完善施工。

4 施工操作要點

4.1 施工準備

（1）技術準備為成立改造施工班組，由專業(yè)技術人員編制施工作業(yè)指導書并對的作業(yè)班組進行安全、技術交底，讓每位班組成員熟悉施過程、質量控制點、技術要點、存在的安全隱患。

（2）設備資源準備包括切割、液壓千斤頂及中央控制系統(tǒng)、液壓油、滑板滾杠、圍板、各種操作工具、照明及施工用電等的準備，對投入的設備要提前進行檢修、保養(yǎng)、使每一臺設備都以良好的工作狀態(tài)投入使用（如圖1）。

（3）吸收塔內部施工腳手架搭設，利用吸收塔壁板為固定點，筒體內四周均分12點，焊接25#工字鋼，工字鋼下部用斜撐進行加固，用來固定液壓頂升裝置。用10～12#工字鋼搭設操作防護平臺，上面滿鋪花紋鋼板，平臺中心安放液壓頂升裝置油箱及控制設備，便于頂升操作，更重要的用途是防止施工電氣焊產生的火星墜落引起火災事故發(fā)生。塔內操作平臺搭設完成后，局部清理吸收塔的內部筒壁防腐襯，按設計圖紙或技術文件要求，根據(jù)塔內實際空間，確定截塔位置的標高，進行定位放線，分割線以煙道口為中心均分4等份，在切口上下部位做出明顯標記，控制轉塔位置，對切口處的塔體進行橢圓度測量，用脹圈將其調整到偏差在20mm以內。在切口上下安裝兩處脹圈并固定，脹圈采用20#槽鋼制作，弧度與筒壁相同，應緊貼塔壁固定，筋板采用10mm鋼板。增加脹圈防止壁板安裝工程中幾何尺寸變形。

（4）人力資源準備包括施工隊伍的準備，根據(jù)現(xiàn)場施工需要監(jiān)理施工班組，班組成員包括班組長，對液壓千斤頂熟練操作和維護的操作工、安裝工、焊工、架子工等。

圖1 液壓油箱，液壓泵站，連接管道組成示意圖

4.2 高空27.5m處切割脫硫塔

在高空27.5m處切割前，需要事先將液壓頂升裝置安裝好，以便于切割完可以順利將塔體頂升。確定液壓頂升支點的數(shù)量，我們根據(jù)液壓頂升的重量來計算確定，即截塔上部重量約110t，施工選用12臺20t松卡式液壓頂升裝置沿塔壁均勻分布，液壓提升頂安放在25#工字鋼制作的支撐牛腿上，并且把相鄰的兩臺提升裝置用108×4的鋼管連成一個整體，并用兩根10#槽鋼做斜支撐加固，保證整體穩(wěn)定防止傾斜，以保證設備頂升的安全。提升裝置安裝完成后，對提升設備進行總體試壓，以額定壓力的1.5倍試壓，保持30min無壓降，并檢查各條管路，閥門，接頭無滲漏為合格。調試完成后，把提升裝置統(tǒng)一提升到上部脹圈下，讓每臺提升裝置都充分接觸到脹圈，并達到一定壓力，經檢查各項工作都達到安全及技術要求，方可進行筒體切割。切割用4把氣割由內向外同時進行切割，切割時采用分段切割即“二步切割法”，切割時每1m留100mm，待切割冷卻后再切割剩余部分。同時在塔壁外用16mm鋼板沿塔壁均勻焊接8塊擋板，防止整體切割時發(fā)生切割變形。

4.3 第一次頂升安裝轉塔平臺

筒體切割完畢后，用液壓頂升將上塔體提升300mm，用事先準備好的16mm厚200～160寬的鋼板制作臨時轉塔平臺，上部采用160mm寬的16mm厚的鋼板，下部平臺采用200mm寬，并用10mm厚筋板均勻加固，轉塔平臺采用分段花焊。轉塔平臺板之間必須打磨光滑，以免影響滾杠滾動，同時在安裝時用水平儀測平。隨后在轉塔平臺板間加滾杠，間隔3m左右，共計15個滾點，每個滾點平均承壓7.33t，對于塔中心成放射線狀分部，利用滾動使塔體旋轉。

4.4 塔體高空水平旋轉90°

（1）按照設計要求，需要將煙道口旋轉90°。由于塔體本身上部重達110t，在高空旋轉采用在塔內人工手動倒鏈拉動旋轉，結合風荷載等因素，為確保旋旋轉成功，防止發(fā)生傾覆質量事故，我們在用滾杠旋轉時，采用30mm的圓鋼和38mm的鋼管自制防偏移擋柱裝置。即在下部滑板四周均布用φ30圓鋼焊接的短柱，頂部焊接12mm厚鋼板用來防止傾覆，短柱高100mm，共計布置控制30點，間距不得大于1.5m，上套φ38鋼管，以控制轉塔偏心。

圖2

（2）在旋轉塔提前，經過科學的計算，首先計算出放入滾杠存在的摩擦力及需要牽引所需的牽引力（滾杠選用φ65×8 L=300mm的無縫鋼管；選用滾杠，可最大摩擦力減?。河嬎愎絊=Q（f1+f2）/2r。

式中：S-牽引力（t）；Q-正壓力設備重量（t）；f1-滾杠與地面的摩擦系數(shù)（f1=0.07）；f2-滾杠與排子面的摩擦系數(shù)（f2=0.07）；r-滾杠的半徑（φ32.5mm），（鋼與鋼的滾動摩擦系數(shù)取0.07，滾杠與地面、滾杠與排子面摩擦系數(shù)均取0.07滾杠選用φ65厚皮無縫鋼管，L=300）

即：牽引力=正壓力（滾杠與地面的摩擦系數(shù)+滾杠與排子面的摩擦系數(shù)）/2×滾杠的半徑=110×0.14/2×3.25=2.37（千公斤力）

經計算牽引吸收塔上部移動需要2.37（千公斤力）牽引力，1臺5t倒鏈就那滿足吸收塔上部移動時的牽引力，為使移動緩慢、勻速，均布4臺5t倒鏈，共計20（千公斤力）牽引力，完全滿足移動需要的牽引力。將牽引倒鏈固定在上部及下部轉動平臺板上，最大限度保持牽引力與被牽引物平行。

（3）用頂升裝置將塔放下，使滑動履板和滾杠接觸好，再將頂升裝置與上壁板連接部分開，并保證不影響塔旋轉運動。在平臺梁上焊接掛點，在上壁板脹圈下焊接掛點，用4臺5t倒鏈牽引，每移動1.2～1.3m，調整一下壁板掛點。牽引倒鏈用力應均勻、緩慢，牽引速度每分鐘不得大于100mm。最終順利旋轉90°。

4.5 拆除磚塔平臺整體頂升2m安裝圍板

轉塔到位后，重新安裝好液壓頂升裝置，拆除轉塔平臺，對液壓頂升裝置再次進行調試，正式進行頂升，頂升達到設計高度2m，安裝前自制塔體壁板脹圈，對塔體壁板進行了加固，增加了壁板的剛度，在安裝提前加工預制好的壁板時，不發(fā)生壁板安裝過程的幾何尺寸變形。同時，頂升過程應緩慢進行，保證頂升安全可靠。

4.6 高空5.2m處切割脫硫塔

在高空5.2m處切割前，同27.5m處切割一樣，需要事先將液壓頂升裝置安裝好，以便于切割完可以順利將塔體頂升。確定液壓頂升支點的數(shù)量，我們根據(jù)液壓頂升的重量來計算確定，即截塔上部重量約320t，施工選用24臺20t松卡式液壓頂升裝置沿塔壁均勻分布。切割用4把氣割由內向外同時進行切割，切割時采用分段切割即“二步切割法”，切割時每1m留100mm，待切割冷卻后再切割剩余部分。同時在塔壁外用16mm鋼板沿塔壁均勻焊接8塊擋板，防止整體切割時發(fā)生切割變形。

4.7 筒體圍板組裝及焊接

（1）筒體壁板組裝前應對預制的壁板進行尺寸外形復檢，合格后方可組裝。采用對接接頭，壁板的鉛垂允許偏差不應大于該圈壁板高度的0.3 %，壁板的對接接頭的組裝間隙，環(huán)向間隙1mm，縱向間隙為2～3mm。壁板組裝時，內表面應齊平，錯邊量應符合規(guī)定。

（2）組裝焊接接頭的角變形用1.5m長的弧形板檢查，其角變形不大于8mm，組裝焊接后，壁板的局部凹凸應平緩，不得有突然起伏并不得大于13mm。焊接時各工人沿同一時針方向施焊以有效控制變形。

（3）筒體圍板焊接順序：先焊縱焊縫，后焊環(huán)向焊縫。當焊完相鄰兩圈壁板縱向接頭后，再焊其間的環(huán)向接頭，采用多名焊工操作時，焊工應均勻分布，并沿同一方向施焊（如圖3～4）。

4.8 拆除脹圈、恢復原有管線線纜等

塔體壁板安裝完畢以后檢查清理塔內，經驗收合格后，交防腐作業(yè)。防腐工作結束后，安裝完善塔設備以及原來的管線、線纜等，經檢查合格后進行封閉吸收塔。

圖3 橫縫焊接順序圖

圖4 外部防失穩(wěn)纜風布置圖

5 技術創(chuàng)新

（1）對塔體切割時，在塔體外部用16mm鋼板沿塔壁周向均勻焊接8塊擋板，壁板內部切割則采用“二步切割法”，即切割時每1m留100mm，待切割部件冷卻后再切割剩余部分。從而防止整體切割變形；

（2）切割后的110t脫硫塔在高空頂升300mm后采用自制上下滑板滾筒裝置，對塔體進行水平旋轉90°；

（3）對塔體進行水平旋轉90°旋轉時，采用30mm的圓鋼和38mm圓鋼自制防偏移擋柱裝置，配合外部防失穩(wěn)纜風裝置，防止發(fā)生傾覆；

（4）自制塔體壁板脹圈，對塔體壁板進行加固，增加壁板剛度，防止壁板安裝過程中的幾何變形。

6 總結

目前國內對脫硫能力的提升方法為：吸收塔拆除重建、吸收塔增加串聯(lián)塔、吸收塔增加并聯(lián)塔等，而這種截塔旋轉增容提效的方法并不多見，該方法一方面大大減少了成本開支、縮短了工期；另一方保證了在其他設備繼續(xù)運行的情況下進行節(jié)能減排的改造。本施工技術為同類型脫硫塔吸收塔旋轉、增容改造提供了很好的施工經驗。工作效率高、安全性高、充分利用原有設備進行本體改造，減少不必要的資源浪費。在一定程度上改變了脫硫塔增容需要大量投入資金的局面，為使用單位節(jié)省投資，具有很好的經濟和社會效益。

[1]國家能源局編制.《火電廠煙氣脫硫吸收塔施工及驗收規(guī)程》（DL/T5418-2009）.

[2]國家能源局編制.《鋼制焊接常壓容器》（NB/T47003.1-2009）.

[3]國家能源局編制.《火電廠煙氣脫硫工程施工質量驗收及評定規(guī)程》（DL/T5417-2009）.

[4]住房和城鄉(xiāng)建設部編制.《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》（GB50236-2011）.

X773

A

1004-7344（2016）01-0238-02

鄉(xiāng)建設部編制.《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）.

2015-12-25