CN111852169B - 塔架式排气筒的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔架式排气筒的安装方法，其特征在于，塔架和排气筒分段预制，形成若干段塔架节段和排气筒节段；先吊装下部第一段塔架，再将顶部第一段排气筒正装吊装到位；在顶部第一段排气筒上组装筒体提升装置，提升所述顶部第一段排气筒并将在其底部安装顶部第二端排气筒节段；后续排气筒筒体节段，利用筒体提升装置通过倒装法安装完成；在吊车吊装高度范围内随着排气筒的安装采用正装法吊装塔架节段；超出吊车吊装高度后，在已安装完成的排气筒顶部设置提升装置，通过提升装置吊装剩余塔架节段。本发明采用正装倒装相结合的施工方法，使塔架下部的大型构件可以提前在地面放样组装，根据高度分段后，成片进行吊装。这样可以保证在地面组装的大型构件可以有足够的施工精度，减少高空拼装时的误差累积。

Description

塔架式排气筒的安装方法

技术领域

本发明涉及一种排气筒安装施工方法，具体而言，是一种用于塔架式排气筒的筒体提升安装方法。

背景技术

排气筒放空系统是化工企业最常见的废气排放设施，它的结构形式主要有塔式、拉线式和自立式三种，而对于设计高度超过150m的排气筒，多采用塔架扶直自立式筒体，以满足筒体的稳定性要求。随着化工企业规模的不断扩大，为满足多装置废气汇集排放以及环保的要求，排气筒的设计直径不断加大，同时，设计高度也在逐渐升高，这无疑给施工企业的施工技术水平提出了极大的挑战。针对此类超高超重的特殊组合结构，选用合适的起重机械和合理的施工方法是顺利完成吊装的重点。

现有技术中，塔架排气筒的安装方法主要有倒装法、拼装法等，这些方法普遍存在安装难度大、精度难控制，机械台班用量大，能源、资源消耗多，安装成本高等缺点。

塔架、排气筒整体塔架承受地震作用和风荷载，以及排气筒产生的水平力和包括自重在内的竖向荷载。塔架为空间受力体系，空间位置和安装精度要求极高，且需分片吊装，高空进行组对。

塔架、排气筒的安装存在如下技术难点：一是精度要求高。通常该类构件结构高度范围在10～200米，但对于100米以上的构件，预制加工精度有更高要求。二是拼装质量控制难。塔架是空间结构体系，很多节点安装需要在高空进行，为保证每层构件的顺利安装，在地面加工构件时，需确保足够精确的制作精度和焊接质量。由于塔架的体积、重量较大，预拼装时需做好胎具以及临时支撑、临时加固等措施，防止预拼装合格后，在后续吊运过程中构件发生变形。三是吊装难度大。如何科学合理地进行塔架排气筒的施工段划分，以便在有限的场地空间内最大限度地利用吊车等机械设备，节省资源、节约成本、提高安装质量，是本领域亟待解决的难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种塔架式排气筒的安装方法，至少达到提高安装效率和施工精度的目的。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种塔架式排气筒的安装方法，包括以下步骤：

步骤一，塔架和排气筒分段预制，形成若干段塔架节段和排气筒节段；

步骤二，先吊装下部第一段塔架，再将顶部第一段排气筒正装吊装到位；

步骤三，在顶部第一段排气筒上组装筒体提升装置，提升所述顶部第一段排气筒并将在其底部安装顶部第二端排气筒节段；后续排气筒筒体节段，利用筒体提升装置通过倒装法安装完成；在吊车吊装高度范围内随着排气筒的安装采用正装法吊装塔架节段；所述的筒体提升装置包括基础、钢结构平台、抱箍和液压提升装置；所述钢结构平台是固定于基础上的围绕待提升排气筒节段设置的立体框架结构，抱箍环绕固定于排气筒节段中下部，若干液压提升装置平行设置于排气筒节段外围且液压提升装置的提升杆底部与抱箍固定连接，所述钢结构平台顶部设置有外边梁和可拆卸的小横梁，所述外边梁形成用于支撑大直径排气筒外壁的平面框架结构，所述小横梁设置于外边梁内侧且形成用于支撑小直径排气筒外壁的平面框架结构；提升小直径排气筒或大直径排气筒时，分别将液压提升装置安装在所述小横梁或外边梁上；

步骤四，超出吊车吊装高度后，在已安装完成的排气筒顶部设置提升装置，通过提升装置吊装剩余塔架节段。

进一步地，所述钢结构平台包括立柱和横梁，四个立柱的底部分别与基础固定连接，立柱顶部分别连接有两个纵向横梁和两个横向横梁。

进一步地，所述外边梁包括两个平行于纵向横梁设置的纵向边梁，纵向边梁与横向横梁形成的角部斜向设置有斜向边梁，横向横梁中部内侧固定设置横向边梁。

进一步地，所述小横梁包括纵向小横梁、斜向小横梁和横向小横梁，所述的纵向小横梁设置于纵向边梁内侧，斜向小横梁设置于斜向边梁内侧，横向小横梁设置于横向边梁内侧。

进一步地，排气筒筒体内设置有支撑管架，所述支撑管架包括两根正交设置的伸缩管架，任一伸缩管架的端部与排气筒内壁之间通过弧形钢板连接。

进一步地，包括设置于排气筒外围各层塔架平台上的导向架，所述导向架包括形成于所述塔架平台的方形框架，方形框架四个内角部设置有斜向滚轴，滚轴上安装有可与排气筒筒体外壁接触的导向滑轮。

进一步地，环绕排气筒筒体外壁设置有挡块，多块挡块间隔设置于抱箍安装位置，所述抱箍与挡块连接固定。

与现有技术相比，本发明采用正装倒装相结合的施工方法，使塔架下部的大型构件可以提前在地面放样组装，根据高度分段后，成片进行吊装。这样可以保证在地面组装的大型构件可以有足够的施工精度，减少高空拼装时的误差累积。与此同时，在正装过程中，筒体也可以根据分段要求，将卷制好的筒节预先焊接至足够高度，然后整体吊装就位。整个正装过程，要比直接用倒装法提升速度加快很多。

正装完成后，开始安装筒体提升装置，使用倒装法提升筒体，适配不同直径的排气筒筒身，本发明在钢结构平台顶部分别设置了外边梁和小边梁，在筒身截面转换时，仅需拆除钢结构平台顶面内部一圈小横梁，操作简单，有助于提高提升操作效率。筒体提升过程中，外部塔架构件可同步进行安装。超出吊车允许吊装高度后，在筒体顶部安装抱杆灵机，开始使用塔筒互助提升的方法安装剩余构件。

该方法将绝大部分的高空作业改为地面施工，使施工质量更易于检查控制，缩短工期的同时，也减少了高空作业的安全隐患。还有有效的缩短工期，而且施工方法操作简便、适用性强，为同类装置的施工提供丰富的经验和方法。

附图说明

图1是用于小直径筒体提升时，筒体提升装置的结构示意图。

图2是用于大直径筒体提升时，筒体提升装置的结构示意图。

图3是变换截面拆改示意图。

图4是支撑管架的结构示意图。

图5是导向架的结构示意图。

图中，1-基础，2-抱箍，3-液压提升装置，4-排气筒节段，5-外边梁，6-小横梁，7-立柱，8-横梁，9-伸缩管架，10-弧形钢板，11-方形框架，12-导向滑轮，13-塔架平台，

51-纵向边梁，52-斜向边梁，53-横向边梁，61-纵向小横梁，62-斜向小横梁，63-横向小横梁，81-纵向横梁，82-横向横梁。

具体实施方式

本发明一种典型的实施方式提供的塔架式排气筒安装方法，塔架式排气筒的安装方法包括以下步骤：

步骤一，塔架和排气筒分段预制，形成若干段塔架节段和排气筒节段；

步骤二，先吊装下部第一段塔架，再将顶部第一段排气筒正装吊装到位；

步骤三，在顶部第一段排气筒上组装本实施方式所述的塔架式排气筒的筒体提升装置，提升所述顶部第一段排气筒并将在其底部安装顶部第二端排气筒节段；后续排气筒筒体节段，利用筒体提升装置通过倒装法安装完成；在吊车吊装高度范围内随着排气筒的安装采用正装法吊装塔架节段；

步骤四，超出吊车吊装高度后，在已安装完成的排气筒顶部设置提升装置，通过提升装置吊装剩余塔架节段，所述提升装置采用抱杆灵机。

排气筒采用正装与倒装结合的安装方法，排气筒筒体可在现场卷制并焊接组对，首层塔架平台高度内的筒体，可在地面直接组对焊接成整体，用吊车直接安装到位，和塔架平台可靠连接固定之后，其余筒体采用倒装法进行安装提升。

倒装法需要通过提升装置来完成，将卷制好的满足安装高度要求的筒节运送至提升装置内，与上部筒体焊接完成后，向上提升一个筒节高度，进行下一筒节的安装提升，然后循环操作逐节提升至设计高度。此外，考虑到筒体过高会有变截面设计，因此，有必要通过简易的操作来完成变截面的转换。

在所述步骤三中，用于塔架式排气筒的筒体提升装置，包括基础1、钢结构平台、抱箍2和液压提升装置3。所述钢结构平台是固定于基础1上的围绕待提升排气筒节段4设置的立体框架结构，抱箍2环绕固定于排气筒节段4中下部，若干液压提升装置3平行设置于排气筒节段外围且液压提升装置3的提升杆底部与抱箍2固定连接。

所述钢结构平台顶部设置有外边梁5和可拆卸的小横梁6，所述外边梁5形成用于支撑大直径排气筒外壁的平面框架结构，所述小横梁6设置于外边梁5内侧且形成用于支撑小直径排气筒外壁的平面框架结构；提升小直径排气筒或大直径排气筒时，分别将液压提升装置安装在所述小横梁6或外边梁7上。

在筒体倒装提升前，先做好提升平台基础并安装好钢结构平台，制作适配排气筒筒体直径的环形抱箍2，抱箍可采用两道槽钢进行卷制。所述的液压提升装置采用液压千斤顶，利用液压提升装置提升抱箍以达到排气筒筒身提升的目的。

外边梁5和小横梁6一方面用于支撑固定液压提升装置3并保证液压提升装置3的提升杆在竖直状态，另一方面，起到支撑排气筒顶部使其不发生倾斜的作用。抱箍吊杆的中心，要与液压提升装置中心保持一致。

考虑到排气筒筒体过高会有变截面设计，例如筒体直径从3400mm变截面为4000mm。因此，钢结构平台设计需能满足在提升过程中，可以通过简易的拆装来完成变截面的转换，本实施方式提供的方案中，适配不同直径的筒身，在钢结构平台顶部分别设置了外边梁5和小边梁6，以小截面转换为大截面为例，仅需拆除钢结构平台顶面内部一圈小横梁5（如图3所示），并将液压提升装置3移至外边梁5即可继续提升。

在一种优选的实施方式中，所述钢结构平台包括立柱7和横梁8，四个立柱7的底部分别与基础1固定连接，立柱7顶部分别连接有两个纵向横梁81和两个横向横梁82。

在以上实施方式的基础上，所述小横梁6包括纵向小横梁61、斜向小横梁62和横向小横梁63，所述的纵向小横梁61设置于纵向边梁51内侧，斜向小横梁62设置于斜向边梁52内侧，横向小横梁63设置于横向边梁53内侧。如图1所示，小横梁6由2个纵向小横梁61、4个斜向小横梁62和2个横向小横梁63组成平面框架结构。用于提升小直径排气筒节段时，采用8套液压提升装置3分别安装在上述纵向小横梁61、斜向小横梁62和横向小横梁63上。

所述外边梁5包括两个平行于纵向横梁81设置的纵向边梁51，纵向边梁51与横向横梁82形成的角部斜向设置有斜向边梁52，横向横梁82中部内侧固定设置横向边梁53。如图1和图2所示，外边梁5由2个纵向边梁51、4个斜向边梁52和2个横向边梁53组成平面框架结构，用于提升大直径排气筒节段时，拆除小横梁6上的液压提升装置3，将拆卸后的液压提升装置3分别安装在纵向边梁51、斜向边梁52和横向边梁53上。

在一种优选的实施方式中，为了防止排气筒在提升过程中变形，如图4所示，排气筒节段4筒体内设置有支撑管架，所述支撑管架包括两根正交设置的伸缩管架9，任一伸缩管架9的端部与排气筒内壁之间通过弧形钢板10连接。

在优选的实施方式中，提升过程中，为保证筒体垂直度，如图5所示，本发明还包括设置于排气筒节段4外围各层塔架平台13上的导向架，所述导向架包括形成于所述塔架平台的方形框架11，方形框架11四个内角部设置有斜向滚轴，滚轴上安装有可与排气筒筒体外壁接触的导向滑轮12。

优选地，环绕排气筒节段4筒体外壁设置有挡块13，多块挡块13间隔设置于抱箍2安装位置，所述抱箍2与挡块13连接固定。相对具体地，抱箍与筒体连接处焊接挡块，圆周平分16份，每个方向焊接20mm厚的钢板作为所述挡块。

下面通过一个相对具体的实施例对本发明要求保护的技术方案作进一步说明。

某天然气项目二氧化碳排气筒改造工程，该工程的主要装置为塔架式排气筒，排气筒位于塔架内部，重量约210t，总高度151.7m，为直径4000mm和直径3400mm的变截面复合钢板筒体；塔架总重262t，高度145m，为钢管塔式结构，截面形式为“正四边形”，立面形式为变坡度折线形。立柱、横杆、腹杆、斜杆等主体材料均为Q345D钢管，有对接、法兰盘连接、连接板连接等多种连接方式。塔架主要用来连接和支撑排气筒，梯子平台、附属管线和航空警示灯等附属设施也固定在塔架上。

考虑到塔架排气筒的制作安装工期短，在保证安全质量的前提下，必须加快施工进度，在经济合理的高度范围内仍使用吊车进行安装。考虑到场地要求和现场使用环境，选用抚挖QUY250t履带式吊车，60m主臂加装52m副臂塔式工况后，可达到105m的吊装高度，相比750t吊车，大大减少了吊车的使用费用。排气筒采用正装、倒装结合的方法进行提升，超出105m高度后，在排气筒顶部筒体上安装抱杆灵机，用以吊装上部塔架，实现“塔筒互助提升，正装倒装结合”的施工方法。

该方法的基本原理是：利用该火炬由塔架和排气筒组成的结构特点，先将塔架和排气筒分别预制成段，然后在排气筒底部设计一套液压提升装置，建立排气筒倒装施工系统；105m以内的塔架通过吊车直接进行吊装，超出105m后，利用已安装好的排气筒顶部筒体，装设抱杆灵机，建立塔架上部构件正装系统，交替运用这两个系统，在使用现场现有机械装备的情况下，完成整个塔架排气筒的安装施工。

工艺流程及技术要点：

分段吊装工序

塔架总高度为145m，塔架吊装共分为八段，其中105m以下分六段（0m~35m段，35m~51m段，51m~67m段，67m~81m段，81m~93m段，93m~105m段）采用250T履带吊主吊，50T汽车吊进行溜尾，105m以上分二段（105m~125m段，125m~145m段）利用筒顶抱杆灵机散件拼装。

排气筒总高151.7m，筒体使用2.5m宽的复合板材，在组对车间集中卷制，然后根据施工进度分批运至吊装现场。上部直径3400mm的筒体，现场拼接成30m高后直接用吊车安装就位，剩余直径3400mm的筒体和直径4000mm的筒体，每段拼接成5m高度，送至液压顶升装置内进行提升。

塔架施工技术要点

0~35m段塔架单面整体吊装

起吊由250t吊车主吊，两台50t吊车遛尾。起吊前吊车移至容许吊装半径之内，遛尾吊车在两侧就近站位，离地一定高度后主吊提升，遛尾吊车旋转将塔架往前送，待塔架竖直后遛尾吊车摘钩，随后主吊向后旋转，旋转过程中防止平衡梁与吊车主臂发生碰撞。移动至就位点后将底部临时拉杆拆除，开始落钩就位。

抱杆灵机吊装105m以上塔架

塔架105m平台安装完成后，高度已超出250t吊车所能达到的最大高度，遂采用抱杆灵机安装塔架剩余构件。先将排气筒提升到105m以上后开始安装灵机，灵机在顶部排气筒的南北方向对称布置，以满足两侧塔架构件安装。

灵机吊装的最大构件重量为0.45t，构件长度5m。地面两侧的卷扬机通过滑轮将构件吊至塔架操作平台，然后使用导向轮将其移送至所需位置，进而完成安装。

排气筒施工技术要点

排气筒第一段整体吊装

为加快施工进度，并保证250t吊车有效利用，排气筒第一段整体进行吊装。将2.5m宽的复合板卷制成12节筒体，在现场组对成30m长整体。在35m塔架安装就位后，预留一侧连接杆件不安装，待排气筒从该处安装入位后，再进行封闭。

排气筒液压提升装置倒装施工

第一段排气筒正装就位后，开始组装筒体提升装置，后续筒体组对成5m一节，通过倒装法进行施工。

由于排气筒为变径筒体，需设计两种提升结构。为节省材料，将两种结构均设计在同一个平台面上，在钢结构平台顶部设置有外边梁5和可拆卸的小横梁6，所述外边梁5形成用于支撑大直径排气筒外壁的平面框架结构，所述小横梁6设置于外边梁5内侧且形成用于支撑小直径排气筒外壁的平面框架结构。外边梁5包括两个平行于纵向横梁81设置的纵向边梁51，纵向边梁51与横向横梁82形成的角部斜向设置有斜向边梁52，横向横梁82中部内侧固定设置横向边梁53。小横梁6包括纵向小横梁61、斜向小横梁62和横向小横梁63，所述的纵向小横梁61设置于纵向边梁51内侧，斜向小横梁62设置于斜向边梁52内侧，横向小横梁63设置于横向边梁53内侧。在进行变径更换时，只需通过简单的拆装即可完成变径，即拆除小横梁6，并将小横梁6上的液压提升装置拆卸后重新安装到外边梁5，极大的提高了工作效率。平台钢构件均由高强螺栓进行连接，便于变截面施工时进行拆卸。液压提升装置按照图3（φ3400m结构布置图）位置进行安装，开始提升上部小截面筒体。需要变截面操作时，按照图3所示，将图中虚线所示构件拆除，安装部分钢梁后，将液压提升装置安装在图3（φ4000m结构布置图）所示位置，从而完成剩余筒体的提升。

提升装置采用8套SQD-500-100S.F型松卡式千斤顶，最大提升高度7m，每次升压可以提升100mm,提升5m大约1小时。经计算，排气筒总重约210t，每套装置可以提升50t重量,8台同时作用，总提升力P=8×50=400t＞210t，因此，液压提升装置可以满足整个筒体的提升。液压提升装置通过抱箍来完成筒体的提升。抱箍采用36#槽钢，在卷板机上卷制。

Claims (4)

1.一种塔架式排气筒的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，塔架和排气筒分段预制，形成若干段塔架节段和排气筒节段；

步骤二，先吊装下部第一段塔架，再将顶部第一段排气筒正装吊装到位；

步骤三，在顶部第一段排气筒上组装筒体提升装置，提升所述顶部第一段排气筒并将在其底部安装顶部第二段 排气筒节段；后续排气筒筒体节段，利用筒体提升装置通过倒装法安装完成；在吊车吊装高度范围内随着排气筒的安装采用正装法吊装塔架节段；所述的筒体提升装置包括基础、钢结构平台、抱箍和液压提升装置；所述钢结构平台是固定于基础上的围绕待提升排气筒节段设置的立体框架结构，抱箍环绕固定于排气筒节段中下部，若干液压提升装置平行设置于排气筒节段外围且液压提升装置的提升杆底部与抱箍固定连接，所述钢结构平台顶部设置有外边梁和可拆卸的小横梁，所述外边梁形成用于支撑大直径排气筒外壁的平面框架结构，所述小横梁设置于外边梁内侧且形成用于支撑小直径排气筒外壁的平面框架结构；提升小直径排气筒或大直径排气筒时，分别将液压提升装置安装在所述小横梁或外边梁上；

所述钢结构平台包括立柱和横梁，四个立柱的底部分别与基础固定连接，立柱顶部分别连接有两个纵向横梁和两个横向横梁；

所述外边梁包括两个平行于纵向横梁设置的纵向边梁，纵向边梁与横向横梁形成的角部斜向设置有斜向边梁，横向横梁中部内侧固定设置横向边梁；

所述小横梁包括纵向小横梁、斜向小横梁和横向小横梁，所述的纵向小横梁设置于纵向边梁内侧，斜向小横梁设置于斜向边梁内侧，横向小横梁设置于横向边梁内侧；

步骤四，超出吊车吊装高度后，在已安装完成的排气筒顶部设置提升装置，通过提升装置吊装剩余塔架节段。

2.根据权利要求1所述的塔架式排气筒的安装方法，其特征在于：排气筒筒体内设置有支撑管架，所述支撑管架包括两根正交设置的伸缩管架，任一伸缩管架的端部与排气筒内壁之间通过弧形钢板连接。

3.根据权利要求2所述的塔架式排气筒的安装方法，其特征在于：包括设置于排气筒外围各层塔架平台上的导向架，所述导向架包括形成于所述塔架平台的方形框架，方形框架四个内角部设置有斜向滚轴，滚轴上安装有可与排气筒筒体外壁接触的导向滑轮。

4.根据权利要求3所述的塔架式排气筒的安装方法，其特征在于：环绕排气筒筒体外壁设置有挡块，多块挡块间隔设置于抱箍安装位置，所述抱箍与挡块连接固定。

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