《烟囱吊装方案》.docx

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《烟囱吊装方案》

钢烟囱吊装方案

1.编制说明

独山子石化千万吨炼油及百万吨乙烯项目—新区第一联合装置80万吨/年催焦化柴油加氢精制产品分馏塔底重沸炉安装工程中的钢烟囱高43.2米，位含衬里总重量为16.333吨。

该烟囱分直筒段和锥休段两部分，20米以上为直筒段，20米以下为锥体段，直径1.4米。

从下至上，筒体分别由厚度为10、8、6mm的Q235-B钢板卷制而成，轻质耐热衬里。

2吊装方法

根据设备特点和施工现场空间位置结合我公司的施工机具装备情况，拟采用双桅杆抬吊法。

双桅杆抬吊工艺比较成熟，机具设备受力较好，正常情况下，每根桅杆均分担设备荷重的一半。

双桅杆抬吊整个过程中，大致上有设备抬头、脱排和就位三个典型位置。

桅杆采用我公司200吨桅杆，总长63.03米，自重43.329吨两根，滑轮组采用我公司自行研制的双排14轮吊梁型250吨滑车两组，自重2吨。

利用门式桅杆提升架进行桅杆的竖立和拆除工作。

3编制依据

1）独山子石化千万吨炼油及百万吨乙烯项目—新区第一联合装置80万吨/年催焦化柴油加氢精制产品分馏塔底重沸炉安装工程72-02/22图

2）《化工工程建设起重施工规范》HG20201-2000

3）《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003

16.2.4烟囱吊装时强度稳定验算

1）受力计算

如上图所示，烟囱重心距底部31.64m，选吊点距烟囱底部50m，那么：

F=Q×31.64/50=235.75×31.64/50=149.19t

R=Q-F=86.57t

各段载荷分布如下图：

烟囱下段均布载荷q1=3974.3kg/m

烟囱中段均布载荷q2=2609kg/m

烟囱上段均布载荷q3=2016.3kg/m

2）剪力方程

AB段：

Q1（X）=R-q1X1（0≤X1≤35）

BC段：

Q2（X）=R-35q1-q2（X2-35）（35≤X2≤45）

CD段：

Q3（X）=R-35q1–10q2-q3（X3-45）（45≤X3≤50）

DE段：

Q4（X）=q3X4（0≤X4≤30）

根据剪刀方程作出如下剪力图。

3）弯矩方程

AB段：

M1（X）=RX1-q1X12/2（0≤X1≤35）

BC段：

M2（X）=RX2-35q1（X2-35/2）-q2（X2-35）2/2（35≤X2≤45）

CD段：

M3（X）=RX3-35q1（X3-35/2）-10q2（X3-45/2）-q3（X3-45）2/2（45≤X2≤50）

DE段：

M4（X）=-q3X42/2（0≤X4≤30）

根据弯矩方程作弯矩图如下：

4）危险截面强度验算

根据剪力图和弯矩图，确定危险截面，进行强度验算。

查表：

[τ]=950kg/cm2[σ]=1550kg/cm2

危险截面1：

21.8m处M1（x）max=942.85t-m

D=327.0cmd=323.0cm

W1=π（D4-d4）/32D=π（3274-3234）/32×327=164823cm2

σ1=M1（x）max/W1=942.85105/164823=572kg/cm2＜[σ]=1550kg/cm2

危险截面2：

50m处

M2（x）=934.95T-m

D=203.6cmd=200.0cm

W2=π（D4-d4）/32D=π（203.64-2004）/32×203.6=57037.75cm2

σ2=M2（x）max/W2=934.95×105/57037.75=1639.18kg/cm2＞[σ]=1550kg/cm2

A=π（D2-d2）/4=π（203.62-2002）/4=1140.57cm2

τ=2Q/A=2×88.7×103/1140.57=155.54kg/cm2＜[τ]=950kg/cm2

通过验算可知：

50m处应采取加固措施。

若采用δ=20mm厚的钢板，则

W2=π（D4-d4）/32D=63440.44cm2

σ2=M2（x）max/W2=934.95×105/63440.44=1473.74kg/cm2＜[σ]=1550kg/cm2

D=204.0cmd=200.0cm

这样烟囱的强度满足要求。

5）烟囱的挠度计算

为了计算方便，烟囱简化为均布载荷受力。

如下图所示：

q1=3505.44kg/m

q2=2016.3kg/m

E=2.1×106kg/cm2

α1=d/D=3.23/3.27=0.9878（21.8m处）

I1=πD4（1-α14）/64=π×3.274（1-0.98784）/64=0.27m4

α2=d/D=2/2.04=0.9804（50m处）

I2=πD4（1-α24）/64=π×2.024（1-0.98044）/64=0.065m4

其中：

Y1=-5q1L14/384EI1=-5.03cm

L1=50mL2=30m

对AB段，可视为一端固定，一端铰支，均布载荷。

对BC段可作为受均布载荷作用的悬臂梁。

Y1=-5q2L24/384EI2=-14.9cm

这里没有考虑龟甲网与衬里的抗弯问题，因而在实际吊装中所产生的挠度值可能比实际计算的要小。

根据经验可不采取加固措施。

5、烟囱吊装时的受力分析及计算

1）有关计算数据

烟囱总重：

Q=235.76吨

动载系数：

K1=1.1

不均衡系数：

K2=1.1

滑轮组及索具重：

q=7吨

烟囱重心高度：

H0=31.64m

烟囱吊耳高度：

H1=50m

桅杆高度：

L=63.03m

桅杆自重：

G=43.329吨

揽风绳绑点偏心距：

e1=0.655m

托滚中心偏心距：

e2=0.61m

揽风绳与地面的夹角：

β=30︒

两桅杆中心距：

8m

2）设备抬头时受力计算

a）计算荷重

P=（Q+2q）K1⋅K2=（235.76+2⨯7）⨯1.1⨯1.1=302.21t

b）起重滑车组与桅杆中心线的夹角

α1=tg-1（b1-e2-b0）=2.13°

c）起重滑车组受力

P1=Pi0/2α0=95.62t

Ph1=P1/cosα=95.69t

d）尾排所受的正压力

R1=P-2P1=302.21-2⨯95.69=110.83t

e）牵引滑车组水平受力

Pc1=0.2R1=0.2⨯110.83=22.17t

3）设备脱排时受力计算

a）设备底面与水平面之夹角

θ=57.2α0（L+R0）/n0（H-0.17R0）+i0α0=9.84°

b）起重滑车组与其重垂线的侧偏角

γ2=n0θ/α0=3.61°

c）起重滑车组与桅杆中心线的夹角

α2=tg-1（b1-e2-b0）/H-α0cosθ-cosθ=10.17°

d）起重滑车组受力

Ph2=P/2cosγ2cosα2=153.82t

e）溜放滑车组受力

PL2=Ptgγ2=19.06t

f）侧拖拉绳受力

Ptc2=PL2sinγ2/2cosγ2（L1cosβ+e1sinβ）=10.21t

3）设备就位时受力计算

a）起重滑车组与桅杆中心线的夹角

α3=tg-1（b-e-b）/（H-h-a0）=11.36°

b）起重滑车组受力

Ph3=P/2cosα3=154.12t

c）主拖拉绳受力

Pt=Ph3（L2sinα3+e2cosα3）/（L1cosβ+e1sinβ）=32.86t

d）受力计算结果汇总如下表：

计算项目

抬头位置

脱排位置

就位位置

起重滑车组偏角γ

0

3.61︒

0

起重滑车组夹角α

2.13︒

10.17︒

11.36︒

起重滑车组受力Ph

95.69t

153.82t

154.12t

溜放滑车组受力Pl

0

19.06t

—

尾排所受正压力R

110.83t

—

—

侧拖拉绳受力Ptc

0

10.21t

0

主拖拉绳受力Pt

—

—

32.86t

牵引滑车组受力Pc

22.17t

0

—

4）起重滑车组跑绳受力

S1=Ph/2K1=7.22t

选250吨双排14轮吊梁滑车组K1=10.68

起重滑车组上部绳扣受力

Pd=（Ph2+S2+2PhScosα）1/2=168.3t

桅杆底座的垂直压力

t=T（n-1）sinβ=17.5t

Pc=Phcosα+Ptsinβ+2S+G+t=242.8t

取钢丝绳预张力T=5t

6、机索具的选用

起吊部分

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

桅杆

200t63.03m

根

2

2

桅杆提升架

100t

台

2

3

滑车组

H250×14W

组

2

4

滑车

H20×1D

个

8

5

跑绳

Φ30-6×37-170

m

4000

6

绑绳

Φ56-6×37-170

m

80

上绑绳4弯8股

7

绑绳

Φ52-6×37-170

m

80

下绑绳4弯8股

8

绳扣

Φ32.5-6×37-170

m/根

10/8

导向滑车

9

卷扬机

10t电动慢速

台

4

10

滑车组

H50×6D

组

4

提升架

11

卷扬机

5t电动慢速

台

4

提升架

12

跑绳

Φ24-6×37-170

m

800

提升架

13

拖拉绳

Φ30-6×37-170

m

400

提升架

14

跑绳

Φ22-6×37-170

m

800

提升架

15

卷扬机

5t电动慢速

台

8

拖拉绳

16

绳卡

Y13-50

个

36

尾排牵引部分

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

滑轮组

H32×4D

组

1

2

滑车

H8×1D

个

1

3

跑绳

Φ22-6×37-170

m

500

4

绳扣

Φ32.5-6×37-170

m

24

5

卸扣

32t

个

2

6

卷扬机

5t电动慢速

台

1

尾排溜放部分

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

滑车组

H20×3D

组

1

2

滑车

H8×1D

个

1

3

跑绳

Φ22-6×37-170

m

300

4

绳扣

Φ32.5-6×37-170

m

24

5

卸扣

20t

个

2

6

卷扬机

5t电动慢速

台

1

桅底稳固部分

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

滑车组

H32×4D

组

4

2

跑绳

Φ22-6×37-170

m/根

200/4

3

卸扣

30t

个

8

4

绳扣

Φ32.5-6×37-170

m/根

16/8

5

倒链

10t

台

10

拖拉绳部分

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

拖拉绳

Φ52-6×37-170

m/根

120/6

钢丝绳

2

拖拉绳

Φ40-6×37-170

m/根

120/8

钢丝绳

3

滑车组

H32×4D

组

2

4

滑车组

H20×3D

组

4

5

滑车组

H16×3D

组

8

6

跑绳

Φ24-6×37-170

m/根

300/6

7

跑绳

Φ22-6×37-170

m/根

300/8

8

卸扣

30t

个

4

9

卸扣

20t

个

24

10

卷扬机

5t电动慢速

台

14

11

绳卡

Y13-50

个

100

12

绳卡

Y13-45

个

120

7、锚点稳定性验算

1）锚点结构图

图中：

A=3200（2700）B1=2100B2=1200H=3500C=1000（750）

a=400地锚管Φ1000×12内充砼自重7.5吨（6.5吨）

说明：

括号外的数字为30吨锚点参数，括号内数字为20吨锚点参数。

2）30吨锚点验算

知：

容重γ=1.6t/m3K=2μ=0.45α=30°q=30t/m2Q=7.5t

解：

水平力：

N1=PtCosα=26t垂直力：

N2=PtSinα=15t

水平力对土壤的压强：

N1/1×4×0.25=26t/m2＜q=30t/m2

土壤重：

G=（B1+B2）（3.5-0.5）Aγ/2=25.34t

摩擦力：

Fm=N1μ=11.7t

（G+Q+Fm）/N2=2.97＞K=2

所以30吨锚点稳定性满足要求。

3）20吨锚点验算

知：

容重γ=1.6t/m3K=2μ=0.45α=30°q=30t/m2Q=6.5t

解：

水平力：

N1=PtCosα=17.3t垂直力：

N2=PtSinα=10t

水平力对土壤的压强：

N1/1×35×0.25=19.77t/m2＜q=30t/m2

土壤重：

G=（B1+B2）（3.5-0.5）Aγ=21.38

摩擦力：

Fm=N1μ=7.79t

（G+Q+Fm）/N2=3.57＞K=2

所以20吨锚点稳定性满足要求。

根据验算，地锚管Φ1000×12内也可以不充填砼也能满足稳定性要求。

4）锚点所需材料

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

钢管

Φ1000×12

m

50

A3

2

道木

220×160×2500

根

120

3

钢丝绳

Φ31-6×19+1

m/根

30/6

4

钢丝绳

Φ25-6×19+1

m/根

28/6

5

绳卡

Φ31

个

80

6

绳卡

Φ25

个

60

8、吊耳的选择

根据《石油化工吊装手册》（上册）P50选择150吨管式吊耳两个。

吊耳所需材料见下表：

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

钢管

Φ630×14

m

0.8

A3

2

钢板

Φ750×Φ631×32

块

2

A3

3

钢板

Φ950×Φ660×32

块

2

A3

4

钢板

δ=1475×75

块

8

A3

5

钢板

δ=14410×185

块

8

A3

6

钢板

δ=14565×410

块

4

A3

7

钢板

δ=14410×170

块

4

A3

由于吊耳加强板的作用，烟囱50m处可不采取加固措施。

9、桅杆底部结构设计

1）桅杆底部承压面积

F=Pc/12=20.23m2

结构布置如下：

从下至上

钢板：

δ=30mm22m2（4m×5.5m）

道木：

220×200×400022m2（4m×5.5m）

钢板：

δ=50mm2m2（4m×5.5m）

道木：

220×200×400016m2（4m×4m）

钢板：

δ=50mm16m2（4m×4m）

2）桅底所需材料

序号

名称

规格型号

单位

数量

备注

1

道木

220×200×4000

根

100

2

钢板

δ=30

m2

44

A3

3

钢板

δ=50

m2

76

A3

10、烟囱吊装施工技术要求

1）在吊装方案批准并进行交底后方能进行施工。

2）设备的基础、地脚螺栓的质量、位置满足图纸要求。

3）桅杆组对必须按照装配图组对，中心线偏差不得大于长度的1/1000，且总偏差不超过20mm。

4）选用的机索具必须有出厂合格证或经检验合格，且已按方案要求配备好。

5）烟囱及梯子平台组焊完毕且检验合格，衬里已充分养生，满足吊装要求才能实施吊装。

11、安全技术措施

1）吊装操作中，各施工人员应严守职责，服从指挥，协调配合，力求平稳，避免晃动和扭转现象发生。

2）不允许在雨、雪、雾天或5级风以上的情况下进行吊装。

3）正式吊装前应进行试吊，试吊中检查全部机索具、地锚受力情况，确认一切正常，方可正式吊装。

4）就位后要及时找正找平，固定牢靠后，方能解开吊装索具。

5）吊装过程中如因故暂停，必须及时采取措施，并加强现场警戒，尽快排除故障，不得长时间使设备处于悬吊状态。

6）吊装时，施工人员不得在设备下面、受力机索具附近及其它有危险的地方停留。

7）吊装时，任何人不得随同设备或吊装机索具升降。

8）拖拉绳跨过道路时，距路面高度不得低于5米，并加醒目标志。

与带电线路的距离应符合电气安全规程，并搭设护线架，以保证安全。

9）施工人员不得攀沿拖拉绳或其它绳索上下。

10）吊装作业区设警戒线，并作明显标志，严禁无关人员进入或通过。

11）进行高空作业时，施工人员所带工具应栓上保险绳，防止脱手坠落。

12）高空作业区内严禁抛掷物体，只能用绳索拴系传递。

13）吊装时应配备医务人员值班。

14）落实吊装施工用电，确保吊装顺利完成。

15）卷扬机停止工作后应切断电源，下班时取下熔断器。

（注：

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）