[分享]首钢京唐一期一步AB焦炉工程施工工艺探讨 

发表于2014-12-04     689人浏览     1人跟帖     总热度:71  

首钢京唐钢铁联合有限公司钢铁厂焦化工程占地面积为559260㎡,其中AB焦炉系统工程建筑面积为2.5万㎡,工程投资2.5亿元。此焦炉具有结构先进,严密功能性强,加热均匀,热功率高,环保、自动化程度高等特大型焦炉,中冶京唐建设有限公司(以下称中冶京唐公司)承建了此项工程并在工程中总结出了大量焦炉工程施工的经验。 
    本工程AB焦炉炼焦系统由AB焦炉本体、间台、端台、煤塔、180米烟囱、熄焦系统、炉前外线、四大车、煤焦综合电气主控楼组成。AB焦炉本体由地下室和炉上部结构组成,地下室主要是给焦炉供给能源的工艺管网系统,焦炉核心的交换传动系统和废气系统组成;炉上部结构由焦炉顶板,抵抗墙,耐材砌筑的蓄热室、斜道、燃烧室和炭化室、炉顶,护炉铁件、集气系统的集气管组成。 
    煤塔地下-3.45m和-1.12m层是电缆间,地上2.05m层是低压配电室,地上7.14m和10.55m是PLC室,18m至74.6m是煤粉下料、控制系统。熄焦系统由熄焦塔、粉焦沉淀池、焦台组成。四大车由推焦车、拦焦车、熄焦车、装煤车组成。煤焦综合电气主控楼地下室电缆间,地上一层是高压、低压配电室和办公室,地上二、三层是自动化控制、电视监控室,其中主要实物量混凝土73160m3,钢筋9244t,设备安装11172t,工艺管道2362t,电缆297866m,耐火材料68190t,生产线关键技术和设备从德国伍德公司引进。 
    复杂地质条件   增加施工难度 
    本工程设计采用当今世界上最先进的焦炉生产技术,全部采用自动化控制,环保设计也达到世界一流,能正真达到“0”污染的排放目标。由于此工程属填海吹砂造地工程,地质条件比较复杂,给施工增加了很大的难度。 
    深基础地基施工焦炉基础底面标高从-2.100米至-8.100米,曹妃甸地区地下水位高,在-1.100米左右,基础施工前第一步是地基处理,地基处理全部采用桩基,焦炉、煤塔、烟囱基础全部采用现浇钢筋混凝土灌注桩,桩长达到50米,采用后压浆技术;四大车基础、端台、煤焦综合电气主控楼全部采用PHC型预制管桩,桩长达到25米左右;基础施工的第二步是进行降水处理,该工程场地位置临海,地下水为海水,有一定的腐蚀性;地下水受“潮汐”的影响也比较大,降水采用管井和集水明排相结合的方式。 
    大体积和高性能砼施工7.63米焦炉基础长130.59米,宽 30.57米。砼强度等级从C30-C35,为全现浇钢筋混凝土阀式基础,而且地下海水具有腐蚀性,基础的防腐、防渗漏、混凝土的浇注、养护以及防裂性要求比较高。混凝土需求量大,工期紧,结构质量标准高,对商品混凝土搅拌站的选择采用招标的形式来以保证混凝土的供应质量。根据工程的施工需要,分阶段分时段与搅拌站进行沟通以保证通过外加剂、掺合料的调节改变混凝土的性能,满足现场连续施工需要,避免在施工过程中出现不必要的施工缝和把施工缝留设在±0.000以上,采用汽车泵完成砼的浇注,加强砼的养护、测温工作,保证砼施工的质量。 
    施工测量和埋件施工施工测量是本工程的一个难点,7.63米焦炉精度要求很高。长度18580mm的拉条套管中心偏差3mm;炉柱锚栓管偏差为2mm下喷管偏差为1mm,在施工中采用分块、顶面和底面位置尺寸双控的施工方法。133米长,宽18米的焦炉顶板平整度0—-5mm,施工中采用跳仓法施工;抵抗墙垂直度0—-5mm;焦炉中心线以及炭化室中心线误差为1mm;固定焦炉心脏的交换传动埋件窄口槽从德国进口,埋件精度控制为1mm;焦炉标高、炉头正面线、砖层线、拉条套管等控制线远远高于国内6.00米焦炉,在施工中采用三维立体的焦炉砌筑控制网,100%保证焦炉的三维尺寸和测量精度要求。 
    焦炉砌筑和冬季施工焦炉砌筑是焦炉施工的核心部位,7.63米焦炉工艺复杂,砌筑量达到34095吨,比6.0米焦炉工程砌筑量(15000吨)2倍还多;砖型1092种是6.0米焦炉砖型的2倍,施工工期比较紧,为了满足施工要求,设置一座30米跨距的焦炉大棚,在焦炉大棚里设置了3台天车,满足耐材砌筑的垂直和水平运输。为了满足焦炉冬季砌筑的施工需要,采用了保温大棚并设置了两台4吨锅炉为大棚采暖保温。 
    设备安装本工程是超大型焦炉工程,工艺设计和工艺流程都比较先进,设备安装要求的精度和施工的技术要求都比较高,7.63米焦炉设备安装总重达到5586吨,1350多台套是相同规模6.0米焦炉的两倍还多,工期要求比较紧,而且焦炉设备全部在大棚里安装,受施工场地和空间的限制,操作难度大。在施工中采用天车与外部吊车相结合的方式,进行安装。 
    180米烟囱及煤塔施工煤塔采用框架剪力墙结构,高度达到74.6米,采用高标号C45砼,对砼的裂缝控制是本工程的一个难点,在施工中采用木模板并晚拆模的方式来控制砼裂缝的产生。烟囱高度达到180米,烟囱的垂直度和圆台体的控制是最大的难度,在施工中采用先进的液压滑模设备,把以往的钢筋式千斤顶换成了Φ48钢管式千斤顶,保证了烟囱的垂直度和椭圆度。 
    由于此工程技术非常先进,给施工提出了很高的要求,工程从2007年5月开工,为了确保该工程的质量、高精度要求和施工进度,施工中积极应用建设部推广的“十项新技术”,并结合工程特点和施工难点,组织开展技术攻关活动和QC小组活动,其中采用了建设部推广新技术应用9大项技术中的33项。自主开发应用了多项新工艺、新技术、新材料。 
    自主开发应用的新工艺、新技术、新材料 
    优化煤塔爬架施工新工艺爬架施工在民用建筑中运用较多,但在工业建筑中很少使用,焦化煤塔工程高74.6米,如果采用脚手架施工非常麻烦,工程量巨大,脚手管材用量也非常大。为了节约资金,降低工程成本,使用了爬架进行施工。在施工中对爬架控制系统进行了改造,把控制建筑物爬架每面的控制点用专用电缆连接成一点,通过一点控制使爬架每边都能均匀上升,避免了因每边升降不均匀造成爬架倾斜,保证了施工安全和工程质量,加快了施工进度。使煤塔的垂直度偏差为20mm,优于规范30mm的要求。 
    开发大棚互用技术和优化配置轻型组合式焦炉大棚是中冶京唐公司多年来开发应用于焦炉砌筑和安装的专用设施。它舍弃了人力搬运材料的落后方法,可以满足国内不同型号焦炉的施工需求。在满足结构强度和刚度的前提下进行轻型化和组合拼装设计,注重了大棚构件和行车标准节反复周转和灵活拼装的功能。在首钢京唐焦化工程中,针对AB焦炉的几何尺寸和结构特点,我们选用了跨度为30米、高度为29米的焦炉大棚,配置了3台轨距28.5米的行车。同时,对原来的焦炉大棚进行了功能性改造:对行车的附件进行改造,优化行车性能(运行速度提高、平稳性、同步性提高);配备遥控器,操作人员在地面进行操作;采用安全滑线—软电缆电流引入装置,提高了装置的使用寿命。 
    该新型焦炉大棚的选用,极大地提高了施工效率,确保了工艺要求较高的设备和结构安装的需要并获得了德国专家和业主的高度评价。 
    使用先进的耐材管理系统、优化耐材管理程序与6米焦炉比较,7.63米焦炉的耐火材料数量巨大、品种繁多,焦炉耐材数量34000多吨,砖号1097个,无论是材料总量还是砖号数量,均超过6米焦炉的两倍有余。如何高效的、准确的、低损耗的把大量耐材及时运达现场显得非常重要。中冶京唐公司引用了自行研发的计算机材料库管理系统软件,科学高效地解决了这一难题。在整个砌筑施工过程中未出现耐材供应的任何问题,材料倒运损耗率高水平地控制在了1%以下,通过对耐材有效保护确保了施工时高质量砌体的实现。 
    升级监视测量方法7.63米焦炉在国外的施工方法为先立炉柱及保护板再砌筑炉体耐火材料,这样每道墙的中心线以及标高控制线均可以放在炉柱或保护板上。而国内焦炉后立炉柱施工时采用立竖标尺杆及横标尺杆的控制法。针对7.63米焦炉高等级的砌筑施工标准,中冶京唐公司放弃了传统的施工方法,引进了高精度等级的全站仪、水平仪,采用不立竖标杆并且仅在基础顶板上立横标杆的炉体尺寸,充分利用仪器精度全程不间断精密跟踪的控制方法。该方法高效精确,不仅节省了大量的竖标杆及横标杆搭设等施工准备工序,有利于炉内行车的行走,还大大提高了施工精度控制等级,完全克服了传统施工中过程控制断档的弊端。竣工后实体验收数据证明,该焦炉的定位几何尺寸和本体相关控制尺寸精度平均比国家标准提高了1.5mm.采用摄像头进行砌筑检查新工艺7.63米焦炉斜道与6.0米焦炉斜道相比较长,而且有两个拐弯,用传统的方法无法检查内部的清洁程度和砌筑情况,在施工中采用了比较先进的检测设备光学摄像头,它可以监测到肉眼检测不到的部位,而且可以更深入、更具体地进行详细的检查,保证了工程的质量,这受到德国伍德公司专家以及甲方一致认可和高度好评。 
    开发使用负压清洁技术传统的施工方法突出的特点是使用压缩空气进行正压吹扫,压力不易稳定控制、易对砌体砖缝严密性造成破坏、工作环境恶劣、容易造成清理的杂物二次堆积和污染;从清洁整体上施工程序来看,传统的清洁施工程序注重局部的清洁效果,忽略了对炉体整体清洁效果的控制,缺少阶段性的清洁环节,最后阶段的整体清洁存在死角、达不到预期的效果。该焦炉与中小型容积焦炉的结构相比较,具有如下特点:整体滑动层数量显着增加(蓄热室和斜道均设置了数量不等的整体滑动层),避免了砌体纵向、横向膨胀时的相互约束和干扰,但滑动缝的清洁处理比较繁琐;膨胀缝设置时注重整体膨胀和局部膨胀之间关系,膨胀缝尺寸和填充物种类设置更加精细,充分考虑了不同材质的不同膨胀要求,施工和清洁难度增加;大幅度减少了在同一直线位置上连续设置胀缝,分段交错设置,使胀缝膨胀闭合更加合理,但胀缝结构留设和处理更加复杂;蓄热室设置为分隔结构,作业空间狭小,增大了清洁操作难度;立火道设置多层加热烧嘴,使立火道在整个高度上加热更加均匀、高效,但因砌筑结构复杂使得清洁、保护难度加大。针对以上特点,中冶京唐公司开发采用了新型负压清洁技术和阶段性控制方法,也体现了焦炉清洁控制的发展方向,强调了“科学的过程控制、努力降低劳动强度、充分提高设备的使用率、大幅提高作业效率和完全杜绝因清洁造成的二次污染”等方面的改进和提高。实践证明,清洁效果超过了德国专家对该项工作的质量预期,清洁等级超过了德国标准的控制等级。 
    选用科学高效的安装工艺保护板、炉柱预组装,整体安装工艺。7.63米焦炉炉柱固定和6.00米焦炉不一样,不能单独固定,必须和保护板一块组装才能安装固定。由于现场场地狭小,只有将保护板和炉柱分体通过运输小车运至焦炉中间部位燃烧室处用设计制作的夹具才能进行组装,并在炉肩处垫δ=25.4mm的陶瓷纤维毯来调整标高及垂直度,通过行车进行安装。 
    采用先进的加压方法。该焦炉的设计很先进,加压方法与6米焦炉不同,不需要临时拉条来进行加压,而是利用带压力表液压千斤顶将保护板按设计要求到位,控制保护板与炉墙之间的间隙误差在2mm以内;通过压力表的数值可以严格控制所需加压数值大小,让炉体受力更加均匀。 
    炉门安装采用专门吊装工具和加压设备。7.63米焦炉的炉门重量远远超过6.00米焦炉,如何保证垂直吊装并安装到位成为首要解决的问题,在施工中通过计算设计了专门的炉门吊装工具并设置恩派克超薄液压千斤顶,有效的保证了炉门起吊后的垂直度,加快了施工进度,保证了安装的质量。 
    集气管采用聚零为整的吊装方法。集气管及其上部的PRoven系统(碳化室自动调压装置)是焦炉最复杂,工艺要求最高的自动化心脏,为保证集气管及其上部构件工艺上的安装质量精度及安全等因素的考虑,集气管必须在地面组装,测量配合用枕木在机侧推焦机轨道间搭设组装平台组装完毕后,整体进行吊装,这样确保了工程质量,也避免了二次倒运,不但节约了施工工期而且还节省了吊装费用。

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 发表于2014-12-27   |  只看该作者      

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江西 赣州 | 工程监理

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