火力发电厂脱硫吸收塔截塔顶升方案探究

王永刚

（国能龙源环保有限公司，北京 100039）

某火力发电厂建设规模为4×330 MW热电联产燃煤机组，机组采用一炉一塔的石灰石—石膏湿法脱硫装置，塔体上部设置四层喷淋层。根据脱硫超低排放改造技术改造方案，本项目技改采用石灰石—石膏湿法脱硫单塔双循环技术。

1 脱硫塔改造方案概述

本次改造主要对原脱硫吸收塔本体进行加高，新增两层喷淋及一座AFT塔。根据技术改造方案在吸收塔27.9 m位置截断并加高14.95 m，原脱硫塔设计内径14 m，高度51.95 m。吸收塔本体截塔顶升方案采用倒装法，顶升总重量为266.9 t，计划布置12套液压千斤顶，每个液压千斤顶额定顶升力为35 t，满足本次顶升要求。在内部顶塔位置搭设顶升平台，安装调试完顶升系统后，进行截塔位置确认及切割。先安装顶部第一节壁板，焊接完成后再安装顶部第二节壁板，外部加强环梁及平台同时安装，然后依次完成下部各节壁板顶升及安装。顶升前，必须将27.9 m平台处除雾器冲洗水管道立管、平台牛腿割断，电缆拆除，桥架螺栓松开，保证吸收塔标高27.9 m上下部分彻底分离，无连接部分。

2 吸收塔顶升方案

2.1 顶升平台制作安装

首先，选用直径325 mm、壁厚10 mm的无缝钢管作为中心柱的材料，确保了结构的坚固性。顶部焊接板采用的是尺寸为12 mm厚、600 mm宽的中心板材，为顶升平台提供了稳定的焊接基础。支撑系统采用了18根标号为#14的工字钢，这些工字钢一端焊接在中心柱的顶部中心板上，而另一端则牢固地焊接在塔壁上，以此来形成一个稳定的支撑结构。此外，#14槽钢被用作额外的支撑材料，增加了整体结构的稳定性。这些构造的综合目的是为了增强顶升平台的稳定性，为后续的施工活动打下坚实的基础。

2.2 吸收塔基准定位

吸收塔采用了倒装法进行安装，这种方法可以有效保持塔体的稳定。塔体的内径被设计为14 m，而截塔位置的切割线标高定在了27.9 m的位置，新增塔高达到了14.95 m，由8层壁板层叠而成。为了确保精确的定位，分别在0度、90度、180度、270度的位置设置了永久性检测点和标高点，这些都是塔体安装精度的关键所在。

2.3 提升装置安装

在施工中，提升装置被均匀地布置在圆周上，共计12个。固定这些提升装置的连接材料是10号槽钢，而焊接则是在临时平台支撑上及中心柱进行。在焊接过程中，严格要求必须做到满焊，杜绝漏焊的现象，确保焊口长度和焊脚高度完全符合施工规范，以保证提升装置的稳定性和安全性。

2.4 胀圈组件安装

胀圈组件的作用是为了确保塔体在提升过程中能够保持圆形并提供支撑。在安装中，胀圈被放置在壁板的内下缘，与下缘口有150 mm的距离。整个组件由胀圈和千斤顶两部分构成，胀圈共有6节，采用的是28b槽钢材料。所使用的千斤顶规格为10 t。安装完成后，通过顶紧千斤顶使胀圈与壁板紧密贴合，以此完成塔体的撑圆和提升工作。

2.5 限位挡板安装

限位挡板的引入，体现了塔体提升工程在细节控制上的创新，这不仅仅是一个简单的装配过程，而是高度精细化的工程实践。挡板确保塔体在垂直方向的精确对接和直径的一致性。在每次新环壁板安装后，紧随其后的挡板安装工序，就如同精密机械中的齿轮，必须确保精确啮合。环环相扣的工作流程中，挡板的定位是按照计算好的坐标进行，均匀分布在塔壁周围，每隔1 m，它们就像是工程师手中的卷尺，一一测量塔体的尺寸精度。内外挡板的配置，像是双手紧握，保持塔体在提升中的平衡与稳定。这样的工作方式，不仅保证了施工的连续性，也为塔体提升提供了坚实的精度保障。

2.6 吸收塔围板

吸收塔围板的安装过程是塔体建设中的一道精细工序。在这个阶段，使用的100 t汽车吊既是力量的象征也是精度的保障。它将重达数吨的壁板缓缓升至27.9 m高的预定位置。工人们必须精确操作，因为任何微小的偏差都将影响塔的整体结构安全。安装壁板不仅是物理上的提升，更是精度控制的艺术。在手拉葫芦的细微调整下，每块壁板的位置必须达到工程所要求的严格精度。这一过程的严谨程度可见一斑，它不仅确保了塔体的坚固性，而且确保了塔体在未来运行中的稳定性和安全性。

2.7 提升塔体

在塔体提升的详细流程中，严格和细致的监控是施工的中心。首先，提升过程开始前的准备是必要的，这包括对12套提升装置进行空载测试，以验证同步运作的精确性。若有设备不同步，立即进行调整直至一致。接下来，安全检查对于确保龙门卡具焊接的牢固性和槽钢的无变形状态至关重要。在实际提升中，每完成100 mm的升高，工作必须暂停10～15 min进行设备和结构的详细检查，以确保提升机同步运行，并且塔体的提升是均匀且水平的。在实践中，液压千斤顶的升高差距被控制在40 mm以内，相邻的差值不超过20 mm，这对于保持塔体的平稳至关重要。当提升至1 m高度时，外侧围上第一带板，使用吊车吊装壁板，并进行精确对接，控制间隙在2 mm左右。随着提升的进行，塔体接近第一带板高度150 mm时减速，以便精准调整塔体水平，并使上下壁板对接紧密。焊接完成后，必须移除弧形板并清理焊疤，若有超过1 mm的弧坑，则需补焊并打磨至平整。这些步骤保证了焊缝的完整性和结构的坚固。整个提升工作的每一步都是精心设计并严格执行的，确保了塔体顶升的精确度和安全性，从而为后续工作提供了坚实的基础。

2.8 工装拆除

吸收塔提升完毕之后，工装拆除的流程同样复杂且重要。在壁板焊接完成后，所有的临时支撑，如胀圈肋板，都需要以非冲击的方式拆除以避免对塔体的损害。拆除后，焊缝处的处理尤为关键，需要细致地打磨以清除焊疤，并对焊缝质量进行彻底检验，确保无任何缺陷。这个阶段对焊接质量的要求及细节的处理，反映了整个工程对质量的高标准和对细节的严格把控。

2.9 提升装置结构计算与设置

在吸收塔的构建中，采用了一种液压提升机构及液压中心控制系统来实施塔体部分的倒装法组装。此提升装置由均匀分布在塔壁周围的提升机构、胀圈以及机械顶组成。该系统通过液压传动作用驱动胀圈上升，进而将塔壁整体提升至预定高度，以便于焊接每层壁板的纵向焊缝及相邻两层壁板间的环形焊缝。为此，选用了型号为SQD-350-100SF的自锁式液压千斤顶，其主要技术参数表明额定起重量为350 kN，下滑量控制在5 mm以内。计算最大顶升载荷Gmax时，采用了公式Gmax = G × K，其中G代表塔体顶升的总重量为267 t，而K为包含摩擦和安全考量的系数，取值为1.4，从而得出Gmax为374 t。接着，根据顶升装置的计算公式n = Gmax / P，其中P为单个液压顶的允许载荷，本例中为35 t，计算得到所需液压顶的个数为10.69个，考虑到安全与实用性，实际采用了12个35 t的液压顶。

选用SQD-350-100SF自锁式液压千斤顶，主要技术参数如表1。

表1 SQD-350-100SF自锁式液压千斤顶主要技术参数

2.10 液压顶升装置作业安全操作措施

（1）液压顶升装置检查与确认。在液压顶升装置投入使用前，全面的检查与确认是确保作业安全的前提。首先，动力系统作为设备的动力源，必须确保其稳定可靠。油管路系统的检查包括油路是否畅通、接口是否密封等，关注每一个细节以防漏油或堵塞。电气控制系统作为操作的中枢，需要定期检测其运行是否正常，电路连接是否牢固。安全自锁系统是防止意外的关键，必须确保其功能正常。顶升系统，包括液压缸及其附属装置，需要进行负荷测试，确保其在实际操作中能够承受预定的重量。支架连接梁的结实程度直接关系到设备的稳定性，检查时需确保无裂纹或变形。在进行这些检查之后，施工方需要综合评估，确认系统的安全性，确保无任何隐患。

（2）液压顶升装置的使用和操作。使用液压顶升装置时，正确操作排气阀至关重要。在油液进入系统后，及时排气是防止气蚀和保证设备正常运行的关键步骤。操作人员需要确保排气过程彻底，随后关闭排气阀，以禁止空气的再次进入系统。此外，作业过程的控制要求专人操作，必须是经过专业培训的人员，以确保操作的准确性。同时，专人测量顶升过程中的相关数据，确保每个方位的顶升高度处于可控状态。这些操作细节需要严格按照作业规程执行，以避免因操作不当造成设备损坏或人员伤害。

（3）施工现场管理。施工现场的管理对确保作业顺利进行和安全保障具有重要意义。施工现场负责人需负起重要职责，首先是提供适宜的设备使用条件，确保作业场地满足安全使用要求。同时，他们必须及时发现并消除不安全因素，这包括不仅限于对潜在的风险点进行标识和隔离，还要保证施工人员的安全意识教育和应急措施的落实。夜间作业时的照明也是现场管理的一部分，确保光源充足，以便作业人员能清楚地看到作业环境和设备状态，防止因光线不足引发的安全事故。总之，现场管理要全面覆盖到每个施工环节，确保施工的安全与高效。

（4）施工技术作业人员与操作人员协作。技术作业人员与操作人员的协作是确保施工安全的基石。在液压顶升装置的使用中，双方必须共享施工任务和安全措施的详细信息，彼此之间需要有一个详尽的交底过程，确保每个参与者都清楚自己的职责和所面临的风险。作业人员需要熟悉作业环境的每一个细节，包括潜在的危险点和应对措施。严格遵守现场安全规则不仅是对个人安全的保障，也是确保作业顺利进行的必要条件。这种协作要求在信息共享、风险认识以及规则遵守上无缝对接，只有这样，才能最大限度降低作业风险。

（5）操作人员责任。在操作液压顶升装置时，操作人员应全神贯注，确保每一个操作步骤都精确无误。集中精力进行正确操作是预防事故的关键。同时，操作人员要不断监控机械工况，及时响应任何异常情况。在设备运行期间，操作人员严禁离开工作岗位，以免产生安全盲区。此外，工作区域应严格限制无关人员的进入，保障作业区的安全性和操作的顺畅性。

（6）液压顶升装置使用注意事项。使用液压顶升装置时，液压油的管理至关重要。操作人员必须定期检查液压油的液面高度，确保其在规定范围内，并进行必要的补充。观察液压油的状态，保证其清洁，并维护过滤精度在20 μm以下，以保障系统的正常运行。液压油的更换周期为一年，更换程序需严格按照规定执行。油箱温度管理是另一个重要方面，油温不应超过60 ℃，冬季最低油温应保持在15 ℃以上。液压泵的启动前应检查液位，并确保电动机转向正确。泵站初次启动时，需进行至少10 min的空载运转。滤油器和溢流阀的维护同样不容忽视，回油滤油器的指示应清晰，溢流阀的卸载操作应规范。同时，对易损零件的管理、液压系统压力的监控以及液压部件的定期检查与保养都是不可或缺的步骤。

（7）顶升防倾倒措施。在液压顶升过程中，防止塔体倾倒是重要的安全措施。塔体结构必须对称安装以保持平衡。在提升过程中，初次提升检查非常关键，需要确保塔体在100 mm高度时的稳定性，并在整个提升过程中，高度差不应超过20 mm，以保证结构的垂直性和稳定性。为防止横向位移，应在结构上焊接限位挡块，通常在12个不同的点进行布置，以此来增加结构的稳定性。中心平台的中心点需要经常检查以确保提升的同心性。另外，恶劣天气条件下，操作人员应严格禁止进行液压顶升操作，以避免风险的发生。

3 顶升危险点分析及防控措施

（1）顶升危险点分析。在顶升作业中，关键的危险点包括：牛腿焊接部位的结实度不足，可能导致支撑结构失效；胀圈装置的松动或变形可能导致结构失去固定；液压油管的突然爆裂或泄漏会急剧降低液压系统的稳定性和安全性；顶升装置如果功率不足，将无法完成顶升工作；液压装置操作失效将导致顶升过程无法控制；塔体在顶升过程中的倾斜会带来严重的结构安全风险；以及塔内物料的移动可能导致落物风险，对下方作业人员或设备构成威胁。

（2）防控措施。针对识别出的危险点，制定了以下防控措施：牛腿焊接应根据质量计划要求执行，并在顶升前进行小幅度试顶以检验稳定性；胀圈装置必须正确安装，并通过试顶来验证其安全性；液压油管在使用前应进行试压，并在检测到异常时立即更换；确保顶升装置的功率满足作业要求，必要时更换为更高功率的装置；在操作液压装置前，应先进行试压和各阀门的检测，确保正常运行；塔体顶升过程中应使用经纬仪监测其垂直度，以预防倾斜；并且，在顶升作业区域上方禁止人员进入，采取防护措施固定物料，避免因移动导致的落物事故。通过这些综合措施，可以显著降低顶升作业中的风险，保障人员和设备安全。

4 结论

采用此方案对某火力发电厂4×330 MW热电联产燃煤机组脱硫塔全部进行截塔顶升改造完成，期间未发生任何安全、质量问题，并确保改造工期顺利完成，同时在成本控制上也产生了很大的经济效益。