华电齐齐哈尔热电厂于2007年投入商业运营,自投运以来,电厂的烟气含尘量一直超标。为保护周边的自然环境,环保部门建议加高烟囱,由原210m加高至240m。原烟囱为双筒结构(混凝土外筒+优质陶瓷耐酸砖内筒),烟囱加高施工难度较大;另外,烟囱加高施工正值当地大风季节,安全风险极高。

烟囱外筒为钢筋混凝土结构。原烟囱筒身高207m, ±0.000m处外直径为22.70m,207m处外直径为10.1m。现烟囱需增高至240m,加高部分壁厚为0.30m,混凝土强度等级为C40。原混凝土外筒内设置7层混凝土平台,现需增加2层钢平台,以稳定内筒,并方便日常检修。烟囱混凝土外筒壁的坡度为0。

2.1防止高空坠物

由于加高施工位于已经建成并运行1年多的厂区内,烟囱周围分布着电除尘室、引风机室、脱硫吸收塔、烟道、除尘控制室、除尘配电间等。根据设计要求,烟囱在加高前需要向下拆除1m后再进行加高施工。在多风的季节里进行烟囱加高施工,应防止高空坠物,保证烟囱周围分布的建筑物及内部设备绝对处于安全保护状态。

2.2防止火灾

由于施工要求在检修时间内完成,施工时间只有50天,因此,必须同时进行混凝土外筒加高和下内筒粘贴泡沫玻璃砖施工。粘贴胶剂极易燃烧,在烟囱加高施工过程中容易发生火灾。国内烟囱工程在此项施工中已经发生多起火灾,同时造成了人员死亡重大事故。因此,在本工程施工过程中,要重点预防火灾的发生。

2.3垂直运输

3.1总体施工方案

内、外筒加高与内筒210m以下内筒粘贴泡沫玻璃砖同时进行;内筒粘贴玻璃砖采用环型吊篮解决垂直运输问题,材料与作业人员共用;外筒加高垂直运输采用筒外设置2座井架进行,待内筒粘贴工作完成后,再利用2座井架架设桁架提高筒内垂直运输能力,这样可以在大风天气采用筒内垂直运输,无风天气筒内与筒外运输同时进行,大限度满足计划工期要求;外筒加高作业人员利用烟囱内、外筒之间的钢爬梯到达作业位置。

作业工序如下:

(1)在烟囱停用前进行施工措施准备。

(2)烟囱停用后,在210m烟囱顶部安装垂直运输的索具与小抱杆。

(3)在内筒顶端210m处安装内筒钢梁,并在内筒内灰斗平台上安装环型吊篮,钢梁安装后立即对内筒顶部进行密封,防止电焊火花落入内筒;同时,进行210m外筒破除工作。

(4)内筒210m下进行泡沫玻璃砖粘贴,外筒进行混凝土加高施工。

(5)进行210m以上内筒加高至240m段施工,即进行内筒优质玻化陶瓷砖砌筑施工,到顶后进行烟囱内外筒间压顶施工。

(6)进行航标漆涂刷、航标灯安装、避雷针安装、施工平台拆除、尾工清理并移交生产。

3.2刚性三角龙门架提升方案设计

沿烟囱外筒顶部均匀布置32个三角龙门架,每个龙门架采用<48mm×3.5mm无缝钢管及32个5t手拉葫芦进行提升。图1和图2分别为三角龙门架平面布置及每个三角龙门架的安装示意图。主要施工设备如表1。

3.3内筒210m以下泡沫玻璃砖施工

泡沫玻璃砖粘贴在内筒的内侧,加高段210~240m也进行粘贴。行210m以下施工,210m以上施工利用外筒加高施工三角龙门架进行。在进行210m以下施工时,在内筒顶部210m处布置3根钢梁。

钢梁成三角形布置,相互连接固定。在钢梁下固定滑轮及钢丝绳,终与下面环形吊篮连接。三角梁固定后,对内筒210m处进行封闭,防止外筒加高施工时焊接火花落入内筒导致火灾。

3.4筒内垂直运输与筒外垂直运输同时施工

当内筒210m以下泡沫玻璃砖粘贴完成后,打开210m内筒封闭顶盖,增加外筒加高垂直运输设施,提高垂直运输的速度,这样可以避免大风天气筒外垂直运输困难。增加后筒内垂直运输后,大大提高了施工速度,对工期有了充分的保证。在筒外运输井架的顶端架设简易桁架,以增加筒内运输,如图4。

3.5其他补充说明

施工开始阶段,利用简易尼龙绳及滑轮安装小型简易抱杆,再利用小型抱杆吊装三角龙门架、模板、环型刚梁等。在简易吊装井架搭设完成后,拆除简易抱杆;加高工程完成后,首先利用吊装井架拆除较重的材料,然后搭设抱杆拆除井架,后利用尼龙绳拆除简易抱杆。

为了加快施工进度,减少高空作业工作量,预防火灾发生,新、旧钢筋接头采用电焊进行后,自第2层接头开始,采用直螺纹机械接头;外筒混凝土每层浇注高度严格控制在300~350mm,保证三角龙门架提升的可靠与稳定;提升导杆采用无缝钢管,避免了因为强度不足而产生的变形;筒壁直径采用悬挂中心圆盘与盘尺进行控制,方便、可靠、准确。