摘要：干熄炉项目主要包含干熄炉、余热锅炉、环境除尘、汽轮发电站、除氧水泵房、配 电室、除盐水站、循环水泵站及冷却塔、运焦系统、迁车台及焦罐检修站等相关配套生产辅助设施。该项目具备自动化先进、管理先进、能源综合利用等特点；项目投运后可年发电量15468万kWh，年回收焦粉20700吨，每年可减排二氧化碳10万吨，降低能耗6万吨标准煤。在施工中应用BIM、红外线基准四点定位提高了制作安装效率。
关键词：干熄炉；BIM应用；红外线基准四点定位
一、引言
随着我国国民经济的不断发展，环保意识的逐步加强，能源价格已逐步趋向合理化，目前焦化企业内部已经实行成本核算、成本否决制度；同时，干熄焦在焦化企业节能项目中占有举足轻重的地位，与湿熄焦相比，具有改善焦炭质量、回收红焦显热、减少环境污染的特点。因此如果能够有效地降低干熄焦装置的建设投资，这项技术就会取得可观的经济效益和社会效益。考虑到焦化行业淘汰落后、新建项目和在建项目的因素，预计未来干熄焦项目将是焦化行业投资的首选。干熄焦的施工核心部分就是干熄炉的施工，下面以河北中煤旭阳焦化有限公司8#、9#焦炉配套建设170 t/h的干熄焦装置为例，简要介绍施工过程中所采用的一些特殊技术。
二、施工特点
1、干熄焦工程其突出特点是施工场地较狭小、设备吊装重量大高度大、立体交叉作业多、结构及管道量大、工程施工精度高；
2、干熄焦装置设备布局紧凑，设备间相互关联性强。干熄焦装置牵涉到土建、机械、电气、仪表、筑炉、锅炉、压力管道、电梯及起重设备、防爆、消防等众多专业，土建、设备、结构、管道、筑炉、电气仪表等专业反复穿插施工多，相互制约性强，施工管理难度大，施工前必须全局考虑施工程序、统一部署，精心组织
3、本工程施工时间短，影响工程的各种意外因素、不确定因素多。干熄焦系统因工作条件等特殊性，决定了许多工程项目：如干熄焦全体气密性试验、装冷焦及排焦试验、锅炉总体水压试验、锅炉酸洗、烘炉、汽轮发电机组试运转等工期较长。
4、干熄炉炉体框架有多层作业平台，施工时立体交叉作业是本工程的突出特点，因此施工安全是注意的重点。
三、主要施工工艺
1、钢结构框架施工
（1）钢结构框架简述
该工程采用“框架支撑结构”结构体系。结构形式和节点都非常复杂，框架结构之间连接均采用10.9级扭剪型高强螺栓为主的方式，需配用扭剪型电动扳手施工。框架平台总重850吨，大小构件共1691个，使用扭剪型高强螺栓多大33010条，高度约54.842米，主框架有6根框架柱，每根框架柱分3节，共分9层平台梁。每节框架柱相连的框架梁和支撑两端约1米长度，与柱子制作焊接成整体，形成立体构件，给制作、运输、安装带来很大难度。
（2）钢结构框架制作工艺
①、BIM的应用
图纸到后，采用BIM软件进行钢结构图纸转化。
首先需要熟悉图纸，建模以分层分段独立建模，定期进行模型连接检查。且通过不同阶段产生的模型，及时进行保存进行不同的应用。根据施工段的划分进行模型分段搭建，并通过规范、设计说明等文件要求，对结构进行处理，并按要求对模型进行参数的录入，且保证录入的信息的准确性、完整性；一段施工完成后，交叉检查审核无误后，与相邻他人模型进
行连接核对，准确无误后，将文件另存备份，以备动画、4D模拟、漫游等用；出图阶段按要求及时对绘制的模型进行标注、出图、出量，并仔细核对图纸的准确性。
按照传统的施工方式，钢结构在加工厂焊接后，应当进行预拼装，检查各个构件间的配合误差，如图可以通过三维测量技术，在电脑上建立钢架模型，模拟了构件的预拼装，取消了钢架的工厂预拼装过程，节约了大量的人力和费用。
②、构件制作主要控制点
a、框架柱腹板、翼缘板、加筋板、框架梁头，短支撑及节点板的制作；
b、框架梁及框架支撑重点是保证构件长度；节点板、短支撑与框架梁的组对位置，角度准确，且对中腹板，垂直于框架梁水平翼缘板。
c、制作中注意点
●组装时H型钢、T型钢保证翼缘板与腹板的居中和垂直优为重要，焊接成整体后，重点检查钢柱上下端质量，此处直接关系到安装现场接口的效率和质量。
●制作钢柱时，主要在于控制钢柱的几何尺寸，如牛腿标高、柱顶标高、几何中心线等。另外，柱身扭曲控制也是关键。
●组装的零部件，必须经过矫正，其连接表面及沿焊缝位置每边30～50 mm范围内的铁锈、飞刺、脏物、油污等到必须清理干净。
●所有构件一律等强焊接，且应设引弧板，焊后切掉引弧板并打磨平整。定位焊所用焊接材料的型号应与正式焊接材料相同，点焊高度不宜超过设计焊缝高度的2/3。
（3）钢结构框架安装工业
①安装顺序
第一节柱安装→7.95米、13.1米、16.8米平台框架梁安装→第二节柱安装→22.9米、29米、36米平台框架梁安装→第三节柱安装→41米、51米、54米平台梁安装
其中每层平台板、栏杆待每层框架梁安装完后再安装，框架钢梯随着框架平台分段安装。
②框架柱安装
A、第一节柱的安装
对于比较长的钢柱，要防柱子起吊过程中柱子根部发生变形。柱子由水平转为直立后，吊车将钢柱吊离地面，旋转至基础顶上方，将螺栓孔对准地脚螺栓，就位，调整好平面位置，在柱子基本垂直之后临时固定。
B、第一节柱的找正
a、钢柱的找正，包括平面位置，垂直度和标高的找正。其中平面位置和标高已在吊装落位时控制好。所以柱子精确找正主要是针对垂直度的找正。垂直度找正过程中要同时用水准仪监控标高的变化。
b、钢柱的垂直度用经纬仪从垂直的互成90°两个方向进行检查，如有偏差，用千斤顶进行找正。在找正过程中，随时观察柱底部和标高控制块之间是否脱空，以防校正过程中造成水平标高的误差。
c、钢柱找正完毕后，用电焊焊牢，交土建二次灌浆。灌浆层厚度一般为50mm，灌浆采用C30细石砼。
③第二节及以上柱安装
框架第二节及以上柱的安装方法同第一节柱基本一致，但必须在满足垂直度和接口处腹板高强螺栓穿入，4块翼缘连接板2块腹板连接板上下左右对齐平整后，再紧固高强螺栓，再对称焊接翼缘板。
④框架梁及支撑的安装
每节柱安装固定后，应立即将相应的框架梁、支撑安装就位，并固定。以便使已安装的框架柱之间形成空间刚性整体。单个框架支撑上端与框架梁中心节点连接的，在地面与框架梁整体拼接，整体安装。支撑上端与框架柱连接的，单体安装。原则上是支撑安装后再安装上部框架梁。部分支撑可以待上部框架梁安装好后，用倒链安装。所有节点的高强螺栓必须自由穿入，少量不能自由穿入的须对螺栓孔进行铰孔。先对腹板进行初拧终拧，再对下翼缘板、上翼缘板进行初拧终拧。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
⑤扭剪型高强螺栓的安装
a、摩擦面的处理
扭剪型高强螺栓连接部份的摩擦面在构件出厂前应处理完毕，且必须达到设计文件所规定的摩擦系数值。构件安装前如摩擦面有轻微浮锈时，必须使用电动磨光机将浮锈彻底清除。
b、扭剪型高强度螺栓连接副的安装
扭剪型高强螺栓的安装应在结构构件校正合格调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。
扭剪型高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台的一面应朝向垫圈有倒角的一侧。对于大六角高强度螺栓连接副组装时，螺栓头下垫圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。
安装扭剪型高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓（如用锤敲打）。如不能自由穿入时，该孔应用铰刀进行修整，铰刀修孔时，为了防止铁屑落入板迭缝中，铰刀修孔前应将四周螺栓全部拧紧，使板迭密贴后再进行，高强度螺栓孔严禁用气割扩孔。
安装扭剪型高强螺栓前，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业，高强度螺栓连接的板材接触面应平整，当接触间隙大于1.0mm时，需经打磨或加垫板处理。
c、高强度螺栓施工顺序
扭剪型高强度螺栓安装时穿入方向要一致，并由螺栓群中央对称向两侧拧紧，且应在当天终拧完毕。扭剪型高强度螺栓的拧紧用扭剪电动扳手施拧，高强螺栓梅花头被拧断即合格。
2、干熄炉炉壳
（1）干熄炉简介
干熄炉炉壳本体高度为28.161米，施工高度（底座就位高度）为8米，最大直径为14.536米。炉壳形状不一、直径大，场地狭窄给施工增加了很大难度。
（2）干熄炉制作
干熄炉因采用变截面形式，所以在壳体制作时应分为一般带（直筒形）和变径带（锥体）两个部分进行。炉壳制作时根据筒体现场安装顺序而定。
初步拟定按下列顺序制作：下锥体→中部直筒体→中部变径带→上部直筒体→上锥体。因干熄炉直径较大，所以应根据设计图纸的要求采用分段分片制作，现场分段拼装、焊接，然后分段安装的方法。
（3）炉壳安装流程
炉壳安装流程：基础放线、验收→打毛面、土建二次灌浆→供气装置下部台梁安装→1段炉壳就位、找正固定→供气装置下锥漏斗、风帽就位、上锥斗就位→2、3段炉壳安装组对焊接→4段炉壳安装组对焊接→5、6、7段炉壳安装组对焊接→托砖板定位、焊接→锚固钉及炉外加强筋安装、焊接。
（4）炉壳安装要点
①炉壳直径大，运输不便，在现场搭设平台进行加工。拼装平台在干熄炉炉体安装后拆除。平台长度为18米，宽度为15m。搭设所用钢板厚度为16mm，平台上设置中心台架。平台搭设前，地基应进行夯实处理，并铺垫矿渣，矿渣经压实后厚度为100mm。然后沿长度方向铺设两根工字钢，工字钢之间用槽钢连接，以形成拼装平台整体框架。拼装平台搭设时，应用水平仪进行抄平，平台平面度要求≤2.0mm。
②根据现场实际情况，下料和卷板工作可考虑在现场加工进行。
③在拼装平台上测画出要组装的该带炉壳下口外壁直径圆周线和十字中心线，找出水平度。将炉壳按方位吊装就位，使用中心台架、连接件及工卡具，将该带炉壳的水平度、垂直度、椭圆度、错口及间隙调整到允许公差范围内，经检查确认后交给焊接进行下道工序。对于外侧有加强筋的炉壳，地面组装时，应将加强筋焊好。
④炉壳制作分15带进行，分5次吊装。第一段吊一钩、第二段吊一钩、第三段吊一钩、第四段吊一钩，第五、六、七段吊一钩共吊5次。
⑤红外线基准四点定位安装
由于熄焦槽安装要求较高，安装找平找正找中心采用红外线作为中心基准线，测设每代炉壳上平面四个方位的基准点，进行找平找正。见图8。
熄焦槽的中心线、垂直度、水平度的精度影响后续砌筑施工，而且直接影响它的生产效率，因此对其施工过程中的测量精度要求极其重要。利用自动安平水准仪、激光全站仪等高精度测量仪，采用“红外线基准四点定位”的测量技术。本测量技术是利用安装就位的四根钢柱为测量基准点，
提前测出熄焦槽的每代板安装位置标注在钢柱上，待熄焦槽吊装后，以钢柱上标注好的数据为基准点来定熄焦槽的位置，这样不需要每代熄焦槽壳体重复测量标高及水平度，按照提前在钢柱上标注好的数据定位，以此法保证干熄槽垂直度、水平度、中心线的精度，从而实现一次安装成功，安装精度达到要求。
在熄焦槽钢柱梁和壳体沿壳径圆周的同一水平线上分设对称测量网点，并在同一水平位置搭设测量平台，测量人分别在平台上假设仪器对壳体需要测量的网点进行观测，即每个测点以不同的位置进行测值，并记录所测数据，为使最终数据准确，每个水平圆周上的固定测点，分别进行投测，所得数据应完全相同，这样依序所测得若干组的数据进行连接，就能得出圆周水平线达到一致，如不一致，分析后即时纠正；同样垂直度，中心线也依此而测；与此同时，沿圆周新测网点，向壳圆中心垂直进行测量，也使投测之重合，并分别得出圆周水平与壳圆心垂直线完全达到精确度。
以此方法炉壳依次与框架柱交叉进行安装。
⑥干熄炉安装注意事项
A、设备安装的基准面，设备之间的连接部位，如排出装置、循环风机出风管，一次除尘膨胀节连接的法兰面等，均需保证安装的正确无误。
B、每一带炉壳吊装前，应在上口及下口沿圆周方向每隔500mm焊一个工卡具（如刀把铁），便于安装后找正环缝。
每带炉壳吊装时，均应采用四个吊点（即吊耳，每个吊耳间隔90°），吊点与吊钩之间采用十字形型钢支撑，型钢宜使用工字形截面。炉壳内侧上部还应用八根16#槽钢做成一个正八边型临时支撑，以防止炉壳吊装时变形。
每带炉壳吊装到位后，立即进行“红外线四点定位”测量，使用工卡具将上下两带间环缝处错边调整至0～2mm，此时还应检查已吊装到位的该带炉壳上口直径、椭圆度、标高等指标，如有超标应立即进行处理。
C、注意壳体与耐火砖托梁间的连接，检查上、下斗插口的间隙，控制在-6～+11mm之间。
D、整个壳体安装及焊接完毕后，其全高应为负值，以-25～35为宜，以保证装料装置安装调整的正确。
E、要对各段的上、下配合偏差进行控制。
F、要对二段至四段下面的圆度进行控制，安装加固材料，避免变形。
四、结论
项目投运后可年发电量15468万kWh，年回收焦粉20700吨，每年可减排二氧化碳10万吨，降低能耗6万吨标准煤。通过此项技术的应用赢得了设计单位、业主单位好评，设计单位为我单位提供任务信息，建设单位将后续干熄焦工程通过议标形式交由我单位继续施工。
参考文献：
[1]潘立慧.魏松波.干熄焦技术[M].北京冶金出版社.2010年5月
[2]范博云，浅谈干熄焦技术的应用[J].武钢技术2008年7月.
[3]李红星.济钢干熄焦运行节能效益分析[J].技能技术.2010年3期.
[4]高建业，高熙熙.全球干熄焦技术发展的回眸与展望[J].冶金信息导刊，2004年3期.
[5]王福成.干熄焦装置的某些设计问题[J].国外钢铁.2010年.
论文作者:王朝强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：框架论文; 螺栓论文; 标高论文; 构件论文; 腹板论文; 测量论文; 平台论文; 《基层建设》2018年第29期论文;