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摘要：本文简要分析了目前国内烟囱钢内筒常用施工技术——气压顶升倒装法、液压顶升倒装法和液压钢绞索提升倒装法的工艺原理，并对上述三种工艺进行了分析和比较。
关键词：烟囱；钢内筒施工；气压顶升倒装法；液压顶升倒装法；液压钢绞索提升倒装法
文章编号：1674-3954（2013）09-0159-02
1 前言
近年来，随着国家环保标准的逐步提高和大众环境意识的增强，国内外越来越多的火力发电厂及工业锅炉的烟气都经过脱硫、脱硝等工艺后排放，为节约运行成本，通常不设GGH装置，进入烟道的烟气温度较低、湿度较大，造成烟囱结露，腐蚀严重，这种情况下烟囱一般设计为套筒式，内筒采用耐腐蚀的材料，传统的单管烟囱以及用耐火砖砌筑的烟囱内筒已经不太适用此类机组的烟气排放，因而，大多数烟囱设计采用钢内筒，所以烟囱的钢内筒的安装就成了除外筒施工以外另一個关键的工序。
从上世纪80年代开始，国外就有许多单位在研究烟囱钢内筒的安装工艺。我国从上世纪80年代末开始，随着钢内筒在国内的普遍应用，许多施工单位、科研院所都在研究烟囱钢内筒的安装工艺以及施工机具。从目前电厂烟囱设计来看，烟囱多为套筒式结构，分为单管束和多管束，钢内筒结构形式一般为自承重式、悬挂式和混合支承式。
烟囱钢内筒的施工，一般有两种工艺：顶升法和提升法。目前国内较常用的施工方法主要有以下三种：气压顶升法、液压顶升法、液压钢绞索提升法。针对具体的项目，采用何种安装工艺最适合现场的实际情况，意见常常并不统一。在基本方案确定以后，在实施的细节上许多单位的做法大相径庭，施工过程的安全度出入较大，有些项目就因此造成事故。作者十多年以来一直从事火力发电厂的建筑结构施工，参与组织了数十座烟囱的施工技术管理，本文依据大量的施工过程的第一手资料，对钢内筒安装的气压顶升法、液压顶升法、液压钢绞索提升法这三种工艺的工艺原理、提升系统的设计、加工、安装、调试、具体实施过程、设备的拆除、安全措施、经济效益等多方面作了较为详细的介绍和分析。从三种工艺的适用范围、成本、对烟囱外筒和平台的影响、可靠度、安全度、工期、质量控制、关键技术点等多方面作了全面的比较。特别是应用可靠性基本理论，从人、机、料、法、环五个方面对影响施工可靠度、安全度的主要因素作了详细的分析，从而指出在方案的实施过程中如何提高可靠性，从而保证施工的安全。本文对三种施工工艺过程进行了详细清楚的描述，许多内容来源于施工现场，具有较高的实用性，对同类工程在方案的选择与优化以及工程施工组织管理等方面有一定的参考价值。
2 钢内筒施工工艺
2.1气压顶升倒装法
气压顶升倒装法的工艺原理如同气缸和活塞的关系。利用钢内简直径的特点，按倒装顺序，先组焊内筒顶端，把顶端段组装到一定高度，上设临时封头，构成一个敞口的“气缸体”，把它套在下设密封内底座上，使在组焊的内筒段与密封内底座构成一组可以伸缩的套筒。在密封内底座的底部有从气源来的进气管道，气源装置（空压机）能提供气压顶升必需压力的压缩空气。通入压缩空气后，作用在上封头的气体压力的合力构成向上的顶升力，当顶升力超过上筒段重量和密封圈对简体摩擦力之和时，钢内简便开始上升，当该筒段向上滑移使筒段底口超过后续筒节高度后，关闭进气阀，使筒段稳定在此高度。在它的下方组焊下一段待装筒节（先前卷制好的弧形板组装成的一整圆，通常是三块或四块，依内筒直径而定），按上述过程不断重复，直到简体达到设计高度。最后拆除上封头和密封内底座等施工附件，钢内筒即安装完成。
2.2液压顶升倒装法
液压顶升倒装法施工工艺的主要设备是一套液压顶升设备，该设备由一套液压系统、电气自动控制系统和钢结构支承系统三部分组成，钢结构系统是整套设备的承力构件，由3根立柱和一个提升环梁组成。立柱截面呈凹槽型，立柱两侧面每隔900mm设置对称的方孔。提升环梁外侧均布设置3条支腿，内侧设12根液压驱动插销箱。液压系统是由一系列大小油缸和整套液压泵站组成的一种爬升千斤顶，可按指令在在立柱的凹槽内上下爬行。电气控制系统由电脑、传感器和一系列控制、操作和动力的电气元件组成，能全自动控制3个爬升千斤顶平稳、同步的上下运动。其工作原理是：提升环梁伸出12根液压插销箱托住焊在钢内筒上的倒牛腿，提升环梁的3条支腿搁置在同一水平面上3个按120°分开的爬升千斤顶上，当千斤顶立柱的凹槽内攀住方孔向上爬升时，环梁也随之上升，同时环梁插销箱也托住了钢内筒同步上升。当提升环梁爬升到最高时，下放钢内筒至0m层基础或支承平台上，然后启动爬升千斤顶下放环梁到地面，在钢内筒上重新焊上倒牛腿，实现下一个顶升循环。重复以上步骤，如此循环若干次（次数由立柱高度和钢内筒高度确定），直到整个钢内筒的顶升。
2.3液压钢绞索提升倒装法
液压钢索提升倒装法是一种利用液压提升装置实现钢内筒逐节组合的安装方法，液压提升倒装系统主要由液压泵站、液压千斤顶、卡紧机构、承载钢索、上下锚头等组成。根据烟囱钢内筒的重量（单筒一般重300～600t），可选型GYT-100～250型钢索式液压装置。其额定提升力：单组100～250t，4组（或6组）400～1000t，提升速度10m/h，液压千斤顶行程200mm，液压控制系统采用IPC-610工业控制计算机系统。其工作原理为在顶部承重钢平台钢内筒周边均布4台（或6台）GYT型钢索式液压提升装置，在与液压千斤顶活塞固接的上卡紧机构和缸体相连的下卡紧机构之间穿好承载钢索，承载钢索通过下锚头与钢内筒相连。当液压泵站提供的压力油驱动液压千斤顶做往复运动时，上下卡紧机构交替卡住承载钢索，从而将钢内筒提升。（如图3～4）
3 钢内筒施工工艺比较
针对不同的施工条件，选择合适的施工工艺至关重要。下面从技术、设备、工期、经济效益等方面对上述三种工艺进行优缺点分析（见表1）。
4 结束语
通过以上分析比较，综合利弊权衡，一般来说，对悬挂式和混合支承式烟囱钢内筒，可采用提升法；对自承重式可采用顶升法。若对施工场地苛刻，如旧烟囱改造，且工期要求较高，如多管束内筒同步施工，可采用气压顶升倒装法。具体采用哪种工艺，应根据具体情况（设计、造价、工期、设备等）具体分析而定。
关键词：烟囱；钢内筒施工；气压顶升倒装法；液压顶升倒装法；液压钢绞索提升倒装法
文章编号：1674-3954（2013）09-0159-02
1 前言
近年来，随着国家环保标准的逐步提高和大众环境意识的增强，国内外越来越多的火力发电厂及工业锅炉的烟气都经过脱硫、脱硝等工艺后排放，为节约运行成本，通常不设GGH装置，进入烟道的烟气温度较低、湿度较大，造成烟囱结露，腐蚀严重，这种情况下烟囱一般设计为套筒式，内筒采用耐腐蚀的材料，传统的单管烟囱以及用耐火砖砌筑的烟囱内筒已经不太适用此类机组的烟气排放，因而，大多数烟囱设计采用钢内筒，所以烟囱的钢内筒的安装就成了除外筒施工以外另一個关键的工序。
从上世纪80年代开始，国外就有许多单位在研究烟囱钢内筒的安装工艺。我国从上世纪80年代末开始，随着钢内筒在国内的普遍应用，许多施工单位、科研院所都在研究烟囱钢内筒的安装工艺以及施工机具。从目前电厂烟囱设计来看，烟囱多为套筒式结构，分为单管束和多管束，钢内筒结构形式一般为自承重式、悬挂式和混合支承式。
烟囱钢内筒的施工，一般有两种工艺：顶升法和提升法。目前国内较常用的施工方法主要有以下三种：气压顶升法、液压顶升法、液压钢绞索提升法。针对具体的项目，采用何种安装工艺最适合现场的实际情况，意见常常并不统一。在基本方案确定以后，在实施的细节上许多单位的做法大相径庭，施工过程的安全度出入较大，有些项目就因此造成事故。作者十多年以来一直从事火力发电厂的建筑结构施工，参与组织了数十座烟囱的施工技术管理，本文依据大量的施工过程的第一手资料，对钢内筒安装的气压顶升法、液压顶升法、液压钢绞索提升法这三种工艺的工艺原理、提升系统的设计、加工、安装、调试、具体实施过程、设备的拆除、安全措施、经济效益等多方面作了较为详细的介绍和分析。从三种工艺的适用范围、成本、对烟囱外筒和平台的影响、可靠度、安全度、工期、质量控制、关键技术点等多方面作了全面的比较。特别是应用可靠性基本理论，从人、机、料、法、环五个方面对影响施工可靠度、安全度的主要因素作了详细的分析，从而指出在方案的实施过程中如何提高可靠性，从而保证施工的安全。本文对三种施工工艺过程进行了详细清楚的描述，许多内容来源于施工现场，具有较高的实用性，对同类工程在方案的选择与优化以及工程施工组织管理等方面有一定的参考价值。
2 钢内筒施工工艺
2.1气压顶升倒装法
气压顶升倒装法的工艺原理如同气缸和活塞的关系。利用钢内简直径的特点，按倒装顺序，先组焊内筒顶端，把顶端段组装到一定高度，上设临时封头，构成一个敞口的“气缸体”，把它套在下设密封内底座上，使在组焊的内筒段与密封内底座构成一组可以伸缩的套筒。在密封内底座的底部有从气源来的进气管道，气源装置（空压机）能提供气压顶升必需压力的压缩空气。通入压缩空气后，作用在上封头的气体压力的合力构成向上的顶升力，当顶升力超过上筒段重量和密封圈对简体摩擦力之和时，钢内简便开始上升，当该筒段向上滑移使筒段底口超过后续筒节高度后，关闭进气阀，使筒段稳定在此高度。在它的下方组焊下一段待装筒节（先前卷制好的弧形板组装成的一整圆，通常是三块或四块，依内筒直径而定），按上述过程不断重复，直到简体达到设计高度。最后拆除上封头和密封内底座等施工附件，钢内筒即安装完成。
2.2液压顶升倒装法
液压顶升倒装法施工工艺的主要设备是一套液压顶升设备，该设备由一套液压系统、电气自动控制系统和钢结构支承系统三部分组成，钢结构系统是整套设备的承力构件，由3根立柱和一个提升环梁组成。立柱截面呈凹槽型，立柱两侧面每隔900mm设置对称的方孔。提升环梁外侧均布设置3条支腿，内侧设12根液压驱动插销箱。液压系统是由一系列大小油缸和整套液压泵站组成的一种爬升千斤顶，可按指令在在立柱的凹槽内上下爬行。电气控制系统由电脑、传感器和一系列控制、操作和动力的电气元件组成，能全自动控制3个爬升千斤顶平稳、同步的上下运动。其工作原理是：提升环梁伸出12根液压插销箱托住焊在钢内筒上的倒牛腿，提升环梁的3条支腿搁置在同一水平面上3个按120°分开的爬升千斤顶上，当千斤顶立柱的凹槽内攀住方孔向上爬升时，环梁也随之上升，同时环梁插销箱也托住了钢内筒同步上升。当提升环梁爬升到最高时，下放钢内筒至0m层基础或支承平台上，然后启动爬升千斤顶下放环梁到地面，在钢内筒上重新焊上倒牛腿，实现下一个顶升循环。重复以上步骤，如此循环若干次（次数由立柱高度和钢内筒高度确定），直到整个钢内筒的顶升。
2.3液压钢绞索提升倒装法
液压钢索提升倒装法是一种利用液压提升装置实现钢内筒逐节组合的安装方法，液压提升倒装系统主要由液压泵站、液压千斤顶、卡紧机构、承载钢索、上下锚头等组成。根据烟囱钢内筒的重量（单筒一般重300～600t），可选型GYT-100～250型钢索式液压装置。其额定提升力：单组100～250t，4组（或6组）400～1000t，提升速度10m/h，液压千斤顶行程200mm，液压控制系统采用IPC-610工业控制计算机系统。其工作原理为在顶部承重钢平台钢内筒周边均布4台（或6台）GYT型钢索式液压提升装置，在与液压千斤顶活塞固接的上卡紧机构和缸体相连的下卡紧机构之间穿好承载钢索，承载钢索通过下锚头与钢内筒相连。当液压泵站提供的压力油驱动液压千斤顶做往复运动时，上下卡紧机构交替卡住承载钢索，从而将钢内筒提升。（如图3～4）
3 钢内筒施工工艺比较
针对不同的施工条件，选择合适的施工工艺至关重要。下面从技术、设备、工期、经济效益等方面对上述三种工艺进行优缺点分析（见表1）。
4 结束语
通过以上分析比较，综合利弊权衡，一般来说，对悬挂式和混合支承式烟囱钢内筒，可采用提升法；对自承重式可采用顶升法。若对施工场地苛刻，如旧烟囱改造，且工期要求较高，如多管束内筒同步施工，可采用气压顶升倒装法。具体采用哪种工艺，应根据具体情况（设计、造价、工期、设备等）具体分析而定。