低溫多效海水淡化工程蒸發(fā)器吊裝計(jì)算分析

昌偉偉 王 巖 張海泉

(1.中冶海水淡化投資有限公司，北京 100067； 2.中廣核新能源控股有限公司，北京 100067)

低溫多效海水淡化工程蒸發(fā)器吊裝計(jì)算分析

昌偉偉1王 巖1張海泉2

(1.中冶海水淡化投資有限公司，北京 100067； 2.中廣核新能源控股有限公司，北京 100067)

結(jié)合寶鋼湛江生產(chǎn)基地2×15 000 t/d熱法海水淡化工程實(shí)例，分析了低溫多效海水淡化項(xiàng)目蒸發(fā)器的卸貨及吊裝就位技術(shù)，并探討了吊裝機(jī)械選擇和承載力的計(jì)算方法,以達(dá)到大型蒸發(fā)器設(shè)備安全吊裝就位的效果。

低溫多效，海水淡化，蒸發(fā)器，吊裝方案

0 引言

低溫多效海水淡化工藝具有海水預(yù)處理簡(jiǎn)單、化學(xué)藥劑消耗較低、系統(tǒng)的操作安全可靠等特點(diǎn)[1]，其主要工藝設(shè)備有蒸發(fā)器、TVC、冷凝器、回?zé)崞鳌㈦姎庾钥卦O(shè)備、各類(lèi)工藝管道等，在安裝施工過(guò)程中，涉及大型設(shè)備吊裝、有限空間內(nèi)焊接等危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。在萬(wàn)噸級(jí)低溫多效海水淡化工程中，蒸發(fā)器的總長(zhǎng)度可達(dá)70 m，總重量達(dá)700 t，由于生產(chǎn)運(yùn)輸及安裝的條件限制，往往將蒸發(fā)器分段加工運(yùn)輸至工程現(xiàn)場(chǎng)，再進(jìn)行吊裝組對(duì)焊接。因此，如何合理安排蒸發(fā)器的堆放位置，選擇正確的吊裝機(jī)械和吊裝方案，對(duì)于控制低溫多效海水淡化工程的質(zhì)量、安全、成本和進(jìn)度目標(biāo)有著重要的意義。

1 工程簡(jiǎn)介

寶鋼湛江生產(chǎn)基地2×15 000 t/d熱法海水淡化項(xiàng)目位于廣東省湛江市東海島，為寶鋼湛江生產(chǎn)基地配套項(xiàng)目，為寶鋼湛江生產(chǎn)基地提供純水3萬(wàn)t/d，采用2套低溫多效蒸餾海水淡化裝置，設(shè)備編號(hào)為1#MED和2#MED，單套產(chǎn)水量1.5萬(wàn)t/d。安裝完成后的單套蒸發(fā)器長(zhǎng)度為78.4 m，直徑6.8 m，總重量為740.39 t，為了便于生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝，將單套蒸發(fā)器分為7效，工廠加工時(shí)第5，6效組對(duì)完成，其他各效現(xiàn)場(chǎng)吊裝完成后進(jìn)行焊接組對(duì)，蒸發(fā)器采用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼S32304材質(zhì)。單套蒸發(fā)器規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 寶鋼湛江2×15 000 t/d熱法海水淡化項(xiàng)目單套蒸發(fā)器規(guī)格

2 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)平面布置及卸貨方式

蒸發(fā)器運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)當(dāng)事先考慮最佳卸車(chē)順序和位置，以便于現(xiàn)場(chǎng)的吊裝施工，同時(shí)也可以避免設(shè)備的二次搬運(yùn)，減少施工措施費(fèi)用。根據(jù)該工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，結(jié)合工程所在地碼頭位置、天氣情況等因素，綜合確定1#MED，2#MED的卸貨位置。文中重點(diǎn)描述了1號(hào)MED的卸貨順序和方式，2#MED方案同1#MED。

2.1 設(shè)備堆放的平面布置

在1#MED蒸發(fā)器擬安裝場(chǎng)地北側(cè)平整一塊80 m×20 m的場(chǎng)地，對(duì)車(chē)輛運(yùn)輸?shù)缆泛驮O(shè)備對(duì)方及吊裝場(chǎng)地進(jìn)行基礎(chǔ)處理，基礎(chǔ)處理時(shí)，先將土方剝離至距離地平-300 mm處，回填800 mm碎石并進(jìn)行壓實(shí)。按照1～7效蒸發(fā)器的順序進(jìn)行擺放。蒸發(fā)器設(shè)備堆放及吊機(jī)平面布置圖見(jiàn)圖1。

2.2 卸貨設(shè)備的選擇

本工程除第5，6效外，其余各效均可采用單臺(tái)吊機(jī)卸貨的方式，選用國(guó)產(chǎn)260 t履帶吊。國(guó)產(chǎn)260 t履帶吊當(dāng)采用32 m主臂，9 m回轉(zhuǎn)半徑時(shí)，起吊能力為134.3 t>126.51 t(第7效蒸發(fā)器重量)，滿(mǎn)足除第5，6效以外的所有蒸發(fā)器卸貨的要求。

第5，6效采用雙機(jī)抬吊的方式進(jìn)行卸貨。按照規(guī)范要求，當(dāng)采用雙機(jī)抬吊構(gòu)件時(shí)，需起重機(jī)的起重能力進(jìn)行合理的負(fù)荷分配(吊重質(zhì)量不得超過(guò)兩臺(tái)起重機(jī)所允許起重量總和的 75%，每一臺(tái)起重機(jī)的負(fù)荷量不宜超過(guò)其安全負(fù)荷量的 80%)。選擇一臺(tái)國(guó)產(chǎn)260 t履帶吊和一臺(tái)利勃海爾 LTM400汽車(chē)吊。

260 t履帶吊計(jì)算：蒸發(fā)器組合體重量204.16 t，吊耳位置不對(duì)稱(chēng)，260 t履帶吊一側(cè)承重107.16 t，400 t汽車(chē)吊一側(cè)承重97 t。260 t履帶吊107 t÷0.8=133.75 t，查260 t履帶吊性能表可知：32 m主臂，9 m回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)其起吊能力為134.3 t>133.75 t，滿(mǎn)足吊裝卸貨要求。

400 t汽車(chē)吊計(jì)算：蒸發(fā)器中心線(xiàn)距吊裝道路邊緣位3.5 m，大型汽車(chē)吊回轉(zhuǎn)中心距支腿 5 m，在卸車(chē)時(shí)保證支腿距蒸發(fā)器中心距8.5 m距離，且大于122.7 t(97.16 t÷0.8)即能滿(mǎn)足要求。查表利勃海爾LTM400汽車(chē)吊在9 m回轉(zhuǎn)半徑下、30.8主臂起吊能力127 t>122.7 t，滿(mǎn)足要求。

2.3 雙機(jī)抬吊卸貨順序

在進(jìn)行1#MED蒸發(fā)器卸貨時(shí)，事先400 t汽車(chē)吊進(jìn)場(chǎng)站位好，其回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)與 5，6 效蒸發(fā)器就位后的端部重合并保持距離9 m，運(yùn)輸5，6效蒸發(fā)器車(chē)自緯一路進(jìn)場(chǎng)后倒車(chē)至汽車(chē)吊處并與汽車(chē)吊中心保持8 m～9 m的距離，260 t履帶吊行走至5，6效蒸發(fā)器端部保持回轉(zhuǎn)中心9 m，緩慢抬起后運(yùn)輸車(chē)輛離開(kāi)，履帶吊行走配合吊裝卸貨。

3 蒸發(fā)器吊裝

蒸發(fā)器吊裝總體思路：第5，6效先行吊裝安裝就位，其余各效蒸發(fā)器按照7，4，3，2，1 效的順序連續(xù)吊裝安裝就位。

3.1 第5，6效蒸發(fā)器組合體吊裝計(jì)算分析

第5，6效蒸發(fā)器組合體，260 t履帶吊回轉(zhuǎn)半徑選擇9 m，臂長(zhǎng)選擇 32 m，起重量為134.3 t，利勃海爾LTM400汽車(chē)吊回轉(zhuǎn)半徑選擇9 m，臂長(zhǎng)選擇30.8 m，起重量為127 t，2根 100 t吊帶進(jìn)行吊裝。按照規(guī)范要求雙機(jī)抬吊構(gòu)件時(shí)，要根據(jù)起重機(jī)的起重能力進(jìn)行合理的負(fù)荷分配(吊重質(zhì)量不得超過(guò)兩臺(tái)起重機(jī)所允許起重量總和的75%，每一臺(tái)起重機(jī)的負(fù)荷量不宜超過(guò)其安全負(fù)荷量的80%)進(jìn)行計(jì)算。

蒸發(fā)器組合體重量204.16 t，因吊耳位置不對(duì)稱(chēng)，260 t履帶吊一側(cè)承重107.16 t，400 t汽車(chē)吊一側(cè)承重97 t。260 t履帶吊107 t÷0.8=133.75 t，查 260 t履帶吊性能表，32 m主臂，9 m 回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)起吊能力134.3 t>133.75 t，滿(mǎn)足要求蒸發(fā)器組合體重量204.16 t，履帶吊一側(cè)的理論許可重量應(yīng)為102.08÷0.8=127.6 t，260 t履帶吊32 m主臂，9 m回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)起吊能力 134.3 t>127.6 t，查表利勃海爾LTM400汽車(chē)吊在9 m回轉(zhuǎn)半徑下、30.8 m主臂起吊能力127 t>122.7 t 滿(mǎn)足要求。故第 5，6效蒸發(fā)器組合體采用260 t履帶吊和400 t汽車(chē)吊共同起吊作業(yè)安裝。

260 t履帶吊在9 m蒸發(fā)器中心線(xiàn)最高處距離6.36 m>5 m(蒸發(fā)器半徑到吊車(chē)壁桿中心距離)，400 t汽車(chē)在9 m蒸發(fā)器中心線(xiàn)最高處距離6.25 m>5 m(蒸發(fā)器半徑到吊車(chē)壁桿中心距離)，故第5，6效蒸發(fā)器吊裝時(shí)不會(huì)出現(xiàn)卡桿現(xiàn)象，見(jiàn)圖2。

3.2 第2，3，4效蒸發(fā)器吊裝計(jì)算分析

第2，3，4效蒸發(fā)器采用260 t履帶吊單機(jī)吊裝，回轉(zhuǎn)半徑選擇9 m，臂長(zhǎng)選擇 32 m，起重量為134.3 t，2根100 t吊帶掛在吊車(chē)吊鉤上進(jìn)行吊裝。起重量134.3 t>103.6 t，查側(cè)視圖距離不會(huì)出現(xiàn)卡桿現(xiàn)象(見(jiàn)圖2)。

3.3 第1，7效蒸發(fā)器吊裝計(jì)算分析

第1，7效蒸發(fā)器采用260 t履帶吊單機(jī)吊裝，回轉(zhuǎn)半徑選擇9 m，臂長(zhǎng)選擇 32 m，起重量為134.3 t。每段蒸發(fā)器有4個(gè)軸式吊耳，每個(gè)吊耳2 根直徑 65 mm，6×37+1的纖維繩芯鋼絲繩，鋼絲繩掛在吊車(chē)掛鉤上進(jìn)行吊裝。起重量134.3 t>126.5 t，查側(cè)視圖距離不會(huì)出現(xiàn)卡桿現(xiàn)象(見(jiàn)圖2)。

3.4 鋼絲繩的計(jì)算

每段蒸發(fā)器有4個(gè)吊耳，每個(gè)吊耳采用2根鋼絲繩，共使用8根鋼絲繩。單個(gè)吊耳示意圖見(jiàn)圖3。

單根鋼絲繩容許拉力計(jì)算：

P=F1=F2=G/(8×cos30°)=126.5 kN/(8×0.5)=31.7 kN

(1)

鋼絲繩的容許拉力可按式(2)計(jì)算：

(2)

其中,P為鋼絲繩的容許拉力，kN；∑S0為鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和,kN；a為考慮鋼絲繩之間荷載不均勻系數(shù)，對(duì)于6×19，6×37，6×61 鋼絲繩，a分別取0.85,0.82,0.80；K為鋼絲繩使用安全系數(shù)，此工程鋼絲繩安全系數(shù)取8。

由式(2)可計(jì)算出鋼絲繩的鋼絲破壞拉力之和為：

∑S0=P×K/a=31.7×8/0.82=309kN。

為保證吊裝過(guò)程中的施工安全，經(jīng)論證選用公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1 670N/mm2，直徑65mm，6×37+1型號(hào)的纖維繩芯鋼絲繩，查閱五金手冊(cè)可知該型號(hào)鋼絲繩破斷拉力為2 260kN>309kN。滿(mǎn)足施工要求。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大型低溫多效海水淡化過(guò)程，蒸發(fā)器的卸貨和吊裝就位是關(guān)鍵的分部分項(xiàng)工程之一，合理的安排蒸發(fā)器卸貨位置，選擇正確的吊裝工具，可以有效的減少二次搬運(yùn)的費(fèi)用，安全可靠的完成吊裝任務(wù)。在選擇吊裝機(jī)械時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用施工現(xiàn)場(chǎng)容易獲得，并且性能可靠的吊裝設(shè)備；采用雙機(jī)抬吊的方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇性能匹配，操作方便的機(jī)械設(shè)備，并合理的匹配各吊裝設(shè)備的荷載；選擇的吊裝設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)其性能進(jìn)行選型計(jì)算，根據(jù)其主臂長(zhǎng)和回轉(zhuǎn)半徑確定其吊裝能力是否能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的要求；鋼絲繩的選取也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行破壞拉力的計(jì)算，合理的選擇工程使用的鋼絲繩；同時(shí)，工程各參與方應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)安全管理，技術(shù)人員按照規(guī)范要求組織專(zhuān)家技術(shù)論證，選擇水平高、責(zé)任心強(qiáng)的操作工作進(jìn)行操作，方可順利的完成施工任務(wù)。

[1] 尹建華,呂慶春,阮國(guó)嶺.低溫多效蒸餾海水淡化技術(shù)[J].海洋技術(shù),2002,21(4):22-26.

[2] 張國(guó)利,張信其.淺談熱法海水淡化成套裝置安裝施工要點(diǎn)[J].給水排水,2009,35(6):100-104.

[3]GB6067.1—2010,起重機(jī)械安全規(guī)程[S].

[4] 陳 永,潘繼民.五金手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

The calculate and analyses of the evaporimeter hoisting of low temperature multi-efficient seawater desalination project

Chang Weiwei1Wang Yan1Zhang Haiquan2

(1.MCCSeaWaterDesallinationInvestmentCo.,Ltd,Beijing100067,China; 2.CGNNewEnergyHoldingsCo.,Ltd,Beijing100067,China)

According to the project of 2×15 000 t/d thermal desalination in Baosteel group Zhanjiang production base construction. To analyzed the evaporimeter unload and hoisting in low temperature multi-efficient seawater desalination project, to discuss the selection of assembly equipment and the calculating mode of bearing capacity, to achieve the safety effect of large evaporimeter equipment hoisting.

low temperature multi-efficient， seawater desalination， evaporimeter， hoisting plan

1009-6825(2017)01-0134-02

2016-10-24

昌偉偉(1983- )，男，碩士，工程師； 王 巖(1981- )，男，助理工程師； 張海泉(1979- )，男，工程師

P747

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