CN109266799A - 高炉带框架定向倾倒式拆除的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，包括以下步骤：A、根据高炉周边设备的分布确定倾倒区域，保证倾倒区域到周边设备的距离；B、在倾倒区域内设置减震装置；C、在高炉底部靠近倾倒区域的一侧开口，并对高炉的框架底部进行切割；D、远程操作线切割设备将底部开口处的高炉侧壁切断，高炉连同框架朝着倾倒区域倾倒；E、将倒地后的高炉以及框架分割成小块并运走，完成拆除。本发明针对高炉的具体情况，设计了适用于高炉连带框架的定向倾倒拆除技术，与传统的高炉拆除技术相比，提高拆除效率，同时在拆除的同时保证高炉周边设备正常生产。
Description
技术领域
本发明涉及高炉拆除技术领域，具体涉及一种高炉带框架定向倾倒式拆除的方法。
背景技术
目前，高炉的拆除还普遍采用大型起重设备，从炉项开始往下一层一层的拆除，这种方法施工虽然安全性高，但速度慢，大型起重机的使用多，不经济。定向倾倒式拆除技术目前在很多高耸建筑物(如烟囱)的拆除工程上采用，但该技术还没有应用到高炉拆除，加之在保证高炉周边设备正常生产的条件下，高炉带框架一起拆除，拆除难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，将定向倾倒式拆除技术应用于高炉的拆除，提高拆除效率，在拆除的同时保证高炉周边设备正常生产。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，包括以下步骤：
A、根据高炉周边设备的分布确定倾倒区域，保证倾倒区域到周边设备的距离；
B、在倾倒区域内设置减震装置；
C、在高炉底部靠近倾倒区域的一侧开口，并对高炉的框架底部进行切割；
D、远程操作线切割设备将底部开口处的高炉侧壁切断，高炉连同框架朝着倾倒区域倾倒；
E、将倒地后的高炉以及框架分割成小块并运走，完成拆除。
进一步地，步骤B中，所述减震装置包括减震沟，所述减震沟将高炉倾倒区域的地面与倾倒区域之外的地面隔开。
进一步地，所述减震沟包括依次连接的第一减震沟、第二减震沟以及第三减震沟，所述第一减震沟和第三减震沟呈直线型且平行于高炉的倾倒方向；所述第二减震沟呈直线型且垂直于高炉的倾倒方向。
进一步地，高炉倾倒区域的地面上设置有多个减震堤，所述减震堤垂直于高炉的倾倒方向。
进一步地，倾倒区域之外的地面上设置有防冲堤，所述防冲堤垂直于高炉的倾倒方向。
进一步地，步骤C包括以下步骤：
C1、根据设计的高炉倾倒方向确定开口区域的方位；
C2、确定开口区域的形状、尺寸以及高度；
C3、在设定的开口区域内切割一个初始窗口，再从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除，得到开口；
C4、对高炉的框架底部进行切割。
进一步地，步骤C2中，所述开口区域包括依次连接的下层开口和上层开口，所述下层开口与上层开口的中线重合，且在高炉的圆周上，下层开口对应的圆心角大于180°，上层开口的圆心角小于180°。
进一步地，步骤C3中，人工采用火焰切割的方式对炉壳进行切割，得到初始窗口；采用钢结构液压剪从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除。
进一步地，步骤C4中，先将框架靠近倾倒区域的两根立柱切断，且切口朝着倾倒区域向下倾斜，切口中心处与开口区域底边处于同一高度；
再对框架远离倾倒区域的两根立柱进行切割，切割深度为立柱直径的一半，切口水平且位于立柱远离倾倒区域的一侧，切口与开口区域底边处于同一高度。
进一步地，步骤B之后，对倾倒区域内进行清扫，将倾倒区域内的杂物清理干净，并在倾倒区域内铺设厚度大于或等于0.5m的细沙或者水渣。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对高炉的具体情况，设计了适用于高炉连带框架的定向倾倒拆除技术，与传统的高炉拆除技术相比，提高拆除效率，同时在拆除的同时保证高炉周边设备正常生产。
附图说明
图1为减震装置的俯视示意图；
图2为高炉底部开口的主视示意图。
图3为图2中A-A的剖视示意图。
图4为框架立柱的切割示意图。
附图标记：1—第一减震沟；2—第二减震沟；3—第三减震沟；4—减震堤；5—防冲堤； 100—高炉；101—下层开口；102—上层开口；110—框架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，包括以下步骤：
A、根据高炉100周边设备的分布确定倾倒区域，保证倾倒区域到周边设备的距离。高炉 100的周边有许多其他的配套设备如高炉煤气放散塔、高炉煤气管道、水处理变压器等，因此，必须根据工厂设备的分布，合理地确定高炉100的倾倒方向，避免倾倒区域到其他设备的距离较短而影响其他设备的正常运行。具体地，倾倒区域可以是长70m，宽40m的矩形区域。
B、在倾倒区域内设置减震装置。高炉100对倾倒区域的地面具有较强的冲击力，为了减轻地面的震动，提高周边设备的安全性，在设置了倾倒区域内设置了减震装置，高炉100倾倒时压在减震装置上，从而减轻地面的震动，降低破坏性。
具体地，如图1所示，所述减震装置包括减震沟，所述减震沟将高炉100倾倒区域的地面与倾倒区域之外的地面隔开。着地产生的地面震动，主要是表层震动，且震动速度较大，因此，设置了减震沟，将高炉100的倾倒区域与周边的区域隔开，去除了地表地震波传递的介质，震动波经过减震沟时就会大幅度衰减，从而使周边区域的地面震动速度小于国家规范，从而达到控制震动速度的目的，使高炉100周边的建筑物及设备不受其影响。
减震沟为围绕倾倒区域设置的连续的沟体，可以呈曲线形，如半椭圆形等，为了方便挖掘，作为优选的实施方式，所述减震沟包括依次连接的第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3，所述第一减震沟1和第三减震沟3呈直线型且平行于高炉100的倾倒方向。第二减震沟2可以是半圆形，使第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3围成U形的减震沟，优选的，所述第二减震沟2呈直线型且垂直于高炉100的倾倒方向，即第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3呈凹形分布，围成矩形的倾倒区域。第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3均设置为直线型，在保证高炉100着地位置到第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3具有足够的距离的同时，缩短减震沟的总长度，减少开挖量，方便施工。
第一减震沟1和第三减震沟3到高炉100中心的水平距离根据高炉100的重量、倾倒速度以及周边设备距离高炉100的距离等确定，优选的，所述第一减震沟1和第三减震沟3到高炉100中心的水平距离为25m至35m。所述第二减震沟2的长度大于高炉100的高度，保证高炉100倾倒后位于倾倒区域之内。
第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3的开沟深度和宽度决定了对地震波的削弱能力，开沟深度和宽度越大，减震效果越好，但施工量越大，综合考虑施工量和减震效果，所述第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3的深度大于或等于2.5m，宽度大于或等于1.5m。优选的，第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3的横截面呈矩形，且挖沟的深度为3m，宽度为2m。此外，第一减震沟1、第二减震沟2以及第三减震沟3的横截面也可以是梯形、U形等各种形状，只要能够满足减震要求即可。
高炉100倾倒区域的地面上设置有减震堤4。减震堤4为砌筑在倾倒区域地面上的凸台，当高炉100倾倒时，先压在减震堤4上，减震堤4起到支撑高炉100、降低高炉100倾倒速度的作用，从而减小高炉100对底面的冲击力，进一步地保证高炉100周边设备的安全。
为了提高减震和支撑效果，所述减震堤4为多个且垂直于高炉100的倾倒方向，具体地，减震堤4设置为3个，相邻两个减震堤4之间的间距相等。
为了充分发挥减震堤4的支撑功能，所述高炉100的倾倒轨迹经过各个减震堤4的中点，即倾倒过程中，高炉100中心线的运动轨迹经过减震堤4的中点，保证减震堤4中点两侧的部位均匀地接受冲击。高炉100顶部的倾倒速度大于底部的倾倒速度，距离高炉100的安装区域越远的部位，受到高炉100的冲击力越大，此外，由于高炉100倾倒时倾倒方向会出现误差，高炉100顶部位置与设计的倒地位置偏移量最大，因此，距离高炉100的安装区域越远，减震堤4的长度越长，保证更好的减震效果，且保证高炉100的顶部能够落在减震堤4上，避免落到减震堤4之外。具体地，减震堤4设置为3个，第一个减震堤4距离高炉100 安装区域中心的距离为25m左右，长度为20m左右；第二个减震堤4到第一个减震堤4的距离为15m，长度为30m左右；第三个减震堤4到第二个减震堤4的距离为15m左右，长度为 40m左右。
所述高炉100倾倒区域之外的地面上设置有防冲堤5，所述防冲堤5垂直于高炉100的倾倒方向。防冲堤5长40米左右，横截面呈梯形，上部宽1米，下部宽4米，高3米，用以防止高炉100倒地过程向前缓冲距离过大而冲向其他设备，进一步地提高拆除的安全性。可在防冲堤5上码高度为1m的沙袋，提高抗冲击效果。
减震堤4可采用沙等具有减震效果的材料砌筑，优选的，所述减震堤4为水渣堤，即减震堤4采用水渣砌筑，水渣为炼钢厂的固体废弃物，可就地取材，降低实施成本。
减震堤4的横截面可以是矩形、半圆形等各种形状，优选的，减震堤4的横截面呈梯形，在砌筑的过程中容易保持稳定。减震堤4的宽度和高度越大，减震效果越好，但施工量越大，综合考虑施工量以及减震效果，减震堤4的顶部宽度大于或等于1.2m，底部宽度大于或等于2.4m。优选的，减震堤4的顶部宽度为1.5m，底部宽度为3m。
对倾倒区域内进行清扫，将倾倒区域内的杂物清理干净，并在倾倒区域内铺设厚度大于或等于0.5m的细沙或者水渣。高炉100着地时对地面会产生冲击，致使地面碎石和高炉本体钢结构及炉体受挤压，均会产生飞溅，从而对周边设施及人员产生危害。因此，需要将倾倒区域内进行清扫，清楚碎石、金属块等杂物。铺设细沙或者水渣，起到一定的减震效果，还减少了杂物飞溅。
C、在高炉100底部靠近倾倒区域的一侧开口，并对高炉100的框架110底部进行切割。开口可以使高炉100的重心偏移，从而使高炉100朝着开口的方位倾倒，因此，将开口设置在100底部靠近倾倒区域的一侧，保证高炉100倾倒后位于倾倒区域内。将框架110的底部切割后，使框架110随着高炉100同步倾倒。
开口的具体过程为：
C1、根据设计的高炉倾倒方向确定开口区域的方位。确定好高炉100的倾倒方向后即可确定开口的方位，开口的方位与高炉100的倾倒方向一致，即开口的竖直中线要与高炉100 中心线的设计倾倒轨迹重合，从而保证高炉100准确地朝着设计的倾倒方向倾倒。
C2、确定开口区域的形状、尺寸以及高度。开口尺寸是确定高炉100能否实现偏心失稳的关键，开口尺寸过小，则不容易控制高炉100的倾倒以及倾倒方位，开口尺寸过大，则可能导致高炉100在开口时不稳定而坍塌，威胁工作人员的健康。此处的开口高度是指开口位置到高炉100底部或者其他平台的距离，合理的开口高度，可以防止高炉100在倾倒过程中发生偏转，可有效缩短倒塌前冲距离，开口高度过高，高炉100着地后会向前冲较长的距离，不利于保证周边设备的安全。因此，经过计算与软件模拟，开口的形状、尺寸以及高度满足以下要求为最佳：
如图2和图3所示，所述开口区域包括依次连接的下层开口101和上层开口102，下层开口101的长度大于上层开口102的长度，下层开口101和上层开口102组成的开口区域展开为平面后呈凸字形，所述下层开口101与上层开口102的中线重合，在高炉100的圆周上，下层开口101对应的圆心角大于180°，上层开口102的圆心角小于180°。下层开口101的高度为1.2至1.8m，优选为1.5m，上层开口102的高度为0.8至1.2m，优选为1m。此处下层开口101和上层开口102的高度是下层开口101和上层开口102的尺寸参数，不代表下层开口101和上层开口102到某个水平平台的距离。
当开口形成后，保留弧段(即下层开口101两端之外的、连接开口区域上下方的炉体) 的抗压和抗剪强度低于轴向压力和切向推力时，整个高炉100将会倾倒。开口设计是高炉100 倾倒的重要步骤，考虑高炉100定向倾倒不受阻，高炉100开口形状应以矩形为宜，即下层开口101展开为平面后呈矩形，这样高炉100在初始倾倒过程中，初始开口闭合路径长，承压区逐渐增大，保证了压缩破坏过程的对称性，从而控制了高炉100倾倒的定向性。下层开口101对应的圆心角大于180°，优选为230°，上层开口102的圆心角小于180°，保证足够的开口大小的同时，又能够保证开口后高炉100还能保持稳定。开口区域的底边高于高炉 100的风口平台0.8至1.5m，优选为1.1m。
C3、在设定的开口区域内切割一个初始窗口，初始窗口的尺寸为3*2.5m，且位于上层开口102的一端。具体地，由人工采用火焰切割的方式对炉壳进行切割，得到初始窗口。再从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除，得到开口。
整个开口区域内的炉壳切除都可以采用人工火焰切割的方式，但效率较低，且需要消耗大量的氧气、乙炔和人工费用，施工成本高，因此，本发明先采用火焰切割的方式切割一个初始窗口，以便于钢结构液压剪对剩余的开口区域进行剪切，然后采用28m的钢结构液压剪从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除。钢结构液压剪的剪除效率非常高，可大幅度提高切割效率，且能够在剪切炉壳的同时将炉壳内部的冷却壁以及耐火材料层破除，不需要再采用其他的机械设备破除冷却壁以及耐火材料层，施工效率高，降低施工成本。
C4、对高炉100的框架110底部进行切割。框架110包括4根直径为0.9m左右的立柱，绕着高炉100设置，为使框架110与高炉100同时定向倾倒，框架100立柱的切割高度及形状是关键。具体地，先将框架110靠近倾倒区域的两根立柱切断，且切口朝着倾倒区域向下倾斜，倾斜角度为45°，切口中心处与开口区域底边处于同一高度，即切口中心处到风口平台的距离为1.1m；再对框架110远离倾倒区域的两根立柱进行切割，切割深度为立柱直径的一半，切口水平且位于立柱远离倾倒区域的一侧，切口与开口区域底边处于同一高度，即切口到风口平台的距离为1.1m。如图4中，图中B向为高炉100的倾倒方向，靠近倾倒区域的立柱切口和远离倾倒区域的立柱切口如图4所示。
D、远程操作线切割设备将底部开口处的高炉100侧壁切断，高炉100连同框架110朝着倾倒区域倾倒。高炉100的底部开口后，还有部分高炉100侧壁没有被切断，当这部分高炉壁被切断时，高炉100就会自动倾倒，为了保障施工人员的安全，施工人员采用遥控器远程操控线切割设备将底部开口处的高炉100侧壁横向切断，施工人员应当远离高炉100倾倒轨迹100m以上，以保证安全。线切割设备为线型切割机。
因高炉100长期使用，其内壁耐材附着大量粉尘，高炉100着地后由于挤压力，粉尘会释放，产生大量粉尘。因此可在拆除前喷水将倾倒区域的地面淋湿，高炉100着地后地面将吸附部分粉尘；高炉100倒塌后再进行人工喷水降尘。
E、将倒地后的高炉100以及框架110分割成小块并运走，完成拆除。高炉100定向控制倾倒后，由于其圆墩形结构，着地后仍有8米高，采用钢结构液压剪将高炉剪切成块，然后人工切割：施工人员使用伸缩杆(5米长)捆绑割枪在地面对高炉本体4米高处进行水平切割，切割线贯穿高炉本体。再用炮头机将壳体进行分离，然后再次人工切割解小，最后装车外运。
Claims (10)
1.高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、根据高炉(100)周边设备的分布确定倾倒区域，保证倾倒区域到周边设备的距离；
B、在倾倒区域内设置减震装置；
C、在高炉(100)底部靠近倾倒区域的一侧开口，并对高炉(100)的框架(110)底部进行切割；
D、远程操作线切割设备将底部开口处的高炉(100)侧壁切断，高炉(100)连同框架(110)朝着倾倒区域倾倒；
E、将倒地后的高炉(100)以及框架(110)分割成小块并运走，完成拆除。
2.根据权利要求1所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤B中，所述减震装置包括减震沟，所述减震沟将高炉(100)倾倒区域的地面与倾倒区域之外的地面隔开。
3.根据权利要求2所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，所述减震沟包括依次连接的第一减震沟(1)、第二减震沟(2)以及第三减震沟(3)，所述第一减震沟(1)和第三减震沟(3)呈直线型且平行于高炉(100)的倾倒方向；所述第二减震沟(2)呈直线型且垂直于高炉(100)的倾倒方向。
4.根据权利要求1所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，高炉(100)倾倒区域的地面上设置有多个减震堤(4)，所述减震堤(4)垂直于高炉(100)的倾倒方向。
5.根据权利要求1所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，倾倒区域之外的地面上设置有防冲堤(5)，所述防冲堤(5)垂直于高炉(100)的倾倒方向。
6.根据权利要求1所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤C包括以下步骤：
C1、根据设计的高炉倾倒方向确定开口区域的方位；
C2、确定开口区域的形状、尺寸以及高度；
C3、在设定的开口区域内切割一个初始窗口，再从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除，得到开口；
C4、对高炉(100)的框架(110)底部进行切割。
7.根据权利要求6所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤C2中，所述开口区域包括依次连接的下层开口(101)和上层开口(102)，所述下层开口(101)与上层开口(102)的中线重合，且在高炉(100)的圆周上，下层开口(101)对应的圆心角大于180°，上层开口(102)的圆心角小于180°。
8.根据权利要求6所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤C3中，人工采用火焰切割的方式对炉壳进行切割，得到初始窗口；采用钢结构液压剪从初始窗口的位置开始，将整个开口区域内的炉壳切除，同时将冷却壁以及耐火材料层破除。
9.根据权利要求6所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤C4中，先将框架(110)靠近倾倒区域的两根立柱切断，且切口朝着倾倒区域向下倾斜，切口中心处与开口区域底边处于同一高度；
再对框架(110)远离倾倒区域的两根立柱进行切割，切割深度为立柱直径的一半，切口水平且位于立柱远离倾倒区域的一侧，切口与开口区域底边处于同一高度。
10.根据权利要求1所述的高炉带框架定向倾倒式拆除的方法，其特征在于，步骤B之后，对倾倒区域内进行清扫，将倾倒区域内的杂物清理干净，并在倾倒区域内铺设厚度大于或等于0.5m的细沙或者水渣。
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