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打造节能环保烧结标杆工程

—中冶集团宝铜湛江铜铁基地1号烧结机项目纪实



2016-07-21 13:55:28 5e

2015年8月25日15时,宝钢湛江烧结工地彩旗招展,礼炮喧天,中冶长天设计、中国二十冶集团施工的宝钢湛江钢铁基地一号烧结机正式建成投运,该工程历时21个月,共完成桩基3938套,混凝土83073立方米、钢结构11347吨、设备19707吨,管线120米、电缆1200公里。此次投运的是烧结工程中烧冷系统、配料系统、余热回收系统、除尘系统、成品系统、皮带系统、燃料系统、集中给脂系统、中控控制系统等九大系统,经过现场的测试数据分析,各系统设备带负荷运转正常。

宝钢湛江钢铁基地是宝钢“二次创业”的核心项目,致力于打造“全球排放最少、资源利用效率最高、企业与社会资源循环共享”的绿色钢铁基地。中冶长天、中国二十冶集团凭借研发、设计、成套装备制造及系统技术集成、精湛的施工能力,承担了该项目整个烧结系统的建设施工任务。作为宝钢历史上第二次创业的亲历者和建设者,中冶长天、中国二十冶集团上下将湛江工程视为生产任务的重中之重,决心要以高水平的技术实力、一流的设计和技术装备制造能力,将湛江烧结系统建成优质、高产、环保、节能的标杆工程。

设计、技术与装备制造完美融合建国内最先进烧结工程

湛江基地整个烧结系统由中冶长天设计,两台550平方米烧结机本体、两台600平方米液密封环冷机、专有专利技术设备(如风箱头尾部密封等)以及烧结烟气净化工艺主机设备的制造和成套供货,由中冶长天全资子公司一湖南中冶长天重工科技有限公司(以下简称长天重工)完成。

在设计工作开展前,中冶长天第一时间组建了最优秀的设计团队,要求他们严格按业主规定的技术标准,设计规程、规范及其他技术规定,优选先进、环保的技术和装备,为业主打造一个绿色工厂在这台烧结机中,中冶长天采用了一系列自主研发的专利专有技术及技术装备,确保工程的先进性:采用了烧结机综合密封技术,漏风率控制在25%以下,远低于传统密封技术的漏风率;主抽风机风量降低,可节省电耗10%以上;减少烟气排放,降低了烟气净系统处理成本;采用了高效节能液密封环冷机技术,较传统环冷机可减少冷却风量25%以上,每生产一吨成品烧结矿可节电1.65度。

项目设计负责人黎前程说,在湛江烧结设计中,中冶长天充分考虑业主需求,想业主之所想,精益求精做好每一个细节,在严抓设计质量和进度的前提下,还结合现场的实际特点和经验,对部分设计进行了优化:比如根据现场打桩的实际情况,及时修改了部分区域的桩基持力层,提高了现场的桩基施工效率;修改了大荷载车间的钢筋强度等级,将三级钢变为四级钢,降低了结构含钢量的同时也方便了施工;减少了主厂房一层设备检修平台,仅这一项,为业主两个主厂房节约了混凝土用量约520立方米,钢材180吨。凭借这种精益求精、誓要将湛江烧结建成标杆工程的干劲,中冶长天湛江基地烧结项目设计团队以高度负责任的态度,用精湛的设计实力和优质的建设成果赢得了业主肯定。在湛江项目三个季度的业绩评价中,中冶长天在所有参建单位中分别位列第二、第三和第四名。

作为中冶长天核心技术产业化基地,长天重工也将湛江项目列为“头等大事”,采用以项目为主线、以各职能部门为依托、项目经理负责制的管理模式,进行了科学的整体策划,严格的目标管理,严密的生产组织和近乎苛刻的质量控制,决心以湛江项目为契机,充分展示中冶长天的冶金装备成套制造能力。

在生产组织上,针对湛江项目大型烧结机头部星轮、尾部星轮以及环冷机台车等产品的制造工艺特点,长天重工新购置了CK6063X12000大型数控卧车、数控对镗加工专用机床、大型退火炉等机加及热处理装备等,通过合理配置和有效利用把各种生产资源的效用发挥到极致。根据施工方案,烧结机头部星轮装置的安装工艺为先安装头部骨架、头部星轮,再进行头轮上平台的相关土建工作,这就使头部星轮的制作工期比原计划的3个月缩短了半个月时间。为了确保现场施工进度不受影响,长天重工员工昼夜加班,奋力赶制,烧结机头部星轮最终在2014年10月底具备了A检条件,并于11月3日顺利发货,比原计划发货时间提前了27天,大大低于国内同类设备的制作周期。

在质量控制上,配备了莱卡原装AT402激光跟踪仪、超声波探伤仪、光谱分析仪等先进装备,建立了科学的检验规程,并对检验指标进行了量化,责任到人,每个员工领命尽责,设备的每一个构部件、每一处细节都要反复检验多遍,确保不出任何差错。业主安排了专职检验进行驻厂监制,对出厂前设备均进行了A检,截止到目前,长天重工所承制的设备均一次性通过检验。

2015年8月25日,湛江烧结一号机顺利投产,标志着由长天重工制造的一系列技术装备顺利经过投产检阅,同时进人到另一阶段更严格的考验。在与日月星辰的朝夕相伴中,随着湛江烧结工程的步步推进,中冶长天正将核心技术搭载在一台又一台装备上,实现设计、技术与装备制造完美融合,为建设绿色钢铁梦贡献着自己的力量。

湛江烧结二号机预计于2016年5月15日投产,届时,两台550平方米烧结机将形成年产成品烧结矿1226万吨的生产能力,项目建成后,将成为国内技术最先进的节能环保大型烧结工程之一。

用节能环保核心技术构筑湛江绿色梦工厂

为了最大程度降低对东海岛的环境影响,湛江基地自项目立项以来就致力于成为钢铁业发展循环经济、环境经营的示范区。作为钢铁企业生产过程中最大污染产生源之一的烧结工序,自然成了湛江项目节能环保的重点对象。烧结工程的设计方中冶长天自当肩负起守护湛江碧水蓝天的重任:2014年7月,中冶长天全资子公司——湖南中冶长天节能环保技术有限公司(以下简称长天能环)与上海宝钢节能环保技术有限公司签订湛江烧结工程余热发电系统EPC总承包合同;随后,中冶长天又以EP方式承建了湛江烧结烟气净化(脱硫、脱销)工程。

在余热利用项目中,长天能环对烧结厂两台550平方米烧结生产线配套的两台600平方米环冷机的废气余热进行了潜能挖掘,通过换热使余热锅炉产生两种不同品质的余热蒸汽,再通过汽轮发电机组装置进行蒸汽发电,使烧结环冷生产线余热烟气得到充分利用。在此过程中,直联炉罩式余热锅炉、热风串并联系统等一系列中冶长天的核心专利技术得以应用,不仅能够有效回收余热资源,同时也解决了余热蒸汽的升值利用的问题。项目相关技术人员介绍说,湛江烧结余热发电项目建成投产后,预计每年通过回收环冷机的低热值废气可发电2.28亿度,其中外供电量达到1.7009亿度,年节约标准煤5.97万吨,减少二氧化碳排放量近14.91万吨。目前,烧结余热发电项目正在紧张有序推进,整个项目已进人安装调试高峰期,一期工程预计于10月15日前完成冲转并网发电,同时,二期余热锅炉岛已进人土建基础施工阶段,二期工程计划于2016年6月投产。

烧结烟气净化工程采用了中冶长天具有完全自主知识产权并提供成套设备的活性炭法烧结烟气净化技术。这种技术被认为是“当前烧结烟气净化领域最先进的烟气净化技术”,是国内首次工业化应用设计,因此并无可借鉴的设计经验。随着设计的深人,细节问题慢慢突显出来。为了不影响施工进度,项目的施工图设计严格按公司设计流程系统进行,对较难子项,以确保设计质量为前提,加班加点完成。项目设计的重点和难点都在吸附塔和解析塔上。对于吸附塔,为保证工厂生产质量,减少现场安装量,将吸附塔模块化设计,对于单个模块,设计后进行会审,然后由长天重工生产一个塔节模块,设计人员再对模块进行消化改进、优化设计后,设计出第二版吸附塔塔节模块制作施工图,再进行量产;对于解析塔,设计上不仅需要考虑装置的工作环境,使用合理的材质,又要考虑材料的加工性能、装置的运输安装方便等,对此多次组织设计人员与业主、制造厂安装单位进行对接探讨,最终确认外形与材料等。装置做完后还对实物进行严格的打压试验、下料试验等,确保装置达到预想目的。在对烟气净化装置进行创新设计的同时,对工厂设计也进行了不少优化,将一些单体建筑物合并为一个综合型建筑物,部分楼面采用钢结构等,这样既节约了空间,也为现场大设备安装提供了方便。

烟气净化工程技术负责人介绍,经该系统处理后,烟气中二氧化硫、氮氧化合物、粉尘的排放浓度将分别优于国家标准75%、50%和60%,净化烟气量将达到2x180万标立方/小时,每年副产硫酸约2.3万吨,为湛江成为“绿色钢铁基地”,打造节能环保典范发挥至关重要的作用。目前,烧结烟气净化一期工程的吸附解析装置巳经封顶,正进行最后的收尾冲刺。

组建年轻化、专业化施工项目管理团队

中国二十冶集团在选择项目管理团队的班子成员是充分考虑到了施工的难度和压力,经过多次研究最后选择了2002年毕业于西安建筑科技大学,并且同一个专业,共同的求学经历,共同的兴趣爱好的陈玉(项目经理)、聂小龙(总工)、耿强(施工经理)来组建项目管理团队,使他们这个班子结合得更加紧密,他们相互支持、相互信任、默契配合。

精心策划、合理组织施工

时光回转到2013年12月19日,宝钢湛江烧结项目开工,原计划1号烧结机于2015年10月15日投产,总体投产目标调整为“15•9”后,1#烧结机与2015年8月25日投运。

烧结工程呈现出“四”多,即框架结构较多,高支模混凝土多,单体设施多,一次性周转料具用量多等特点。烧结主厂房、脱硫系统、配料室、燃料系统、各转运站、通廊、主电气楼、烟囱等建、构筑物的高度均超过25米,再加上这些建、构筑物都是露天工程,是个典型的靠天吃饭的工程。湛江地处雷州半岛,属热带和亚热带季风气候,终年受海洋气候调节,雨季长,夏秋之间热带风暴和台风较为频繁,特殊的气候环境给大部分工序为露天作业的烧结施工带来了很大的挑战。

烧结项目部没有被困难吓倒,而是积极组织工程管理人员提前进行策划,共完成了完成了包括《施工组织设计》在内的各种施工方案95个。其中《一烧烧结冷却系统土建工程地基与基础土方开挖方案》、《配料系统土建工程主体结构模板工程方案》、《一烧烧结冷却系统土建工程主体结构方案》、《一烧主烟囱安全专项施工方案》为专家论证方案,在论证过程中都是一次性通过。

2013年12月25日,根据打桩记录显示,3台桩机共施工工程桩21根,其中6根工程桩桩头破损,桩头破损率为28.6%,远高于湛江钢铁规定的0.3%,其中符合停锤标准未达到设计的工程桩共计4根,亦远远超过了湛江钢铁的相关规定。根据项目部制定的施工网络进度计划节点,2014年3月1日,烧结机和环冷机土方开挖,因此春节前必须完成烧结机和环冷机420根工程桩的施工。此时离春节放假不到2个月的时间,按照计划要求每天须完成工程桩7根,实际情况是平均1天1根,显然无法完成既定的目标。由于桩基施工困难,效率低下,不能适应湛江钢铁的相关规定,当地桩基施工队伍选择了退场。

面对施工进度缓慢、施工质量存在问题、施工队伍退场这三重考验,项目部积极想办法,首先他们向湛江钢铁相关职能部门和设计院建议由中粗砂层作为持力层,减少设计桩长,同时积极引进了新的成熟的施工队伍,双管齐下,很快便扭转了颓势,项目部不敢有丝毫懈怠,组织技术人员密切关注桩基施工,分工到人,紧盯现场,施工进度和质量逐渐步人正轨。在项目部共同努力下,2014年2月13日,环冷机深坑开挖,比原计划提前了16天。

烧结项目单体多,考虑防腐蚀要求,烧结项目单体都是混凝土框架结构,为烧结项目进度管理和质量管理带来了挑战。挑战面前,烧结项目部迎难而上。施工员和技术员们一起看图纸、查资料、熟规范、跑现场、问经验。根据烧结单体特点和施工资源,项目部对烧结土建施工进行了分配,将在宝钢施工过的成熟队伍安排施工烧结室、环冷机和配料室等工艺要求复杂、框架质量要求高、处于关键线路的烧结主体框架,将当地经常施工民建的施工队伍安排施工电气室等装饰装修要求高的建筑单体,将一部分仅需基础施工或框架施工比较简单的单体分给新引进的队伍。由于土建资源分配合理,组织明确,管理到位,土建项目按期完成了施工,为后续施工夯实了基础。

项目部还制定了施工首件制,结合现场施工进度,确定烧结室7米柱为土建施工质量控制首件。模板选用表面带有贴膜的黑板,易于拆模,保证柱子平整光滑,有经验工人下料,精准划线,细心剧刨。木方烘干,采用四面进行压刨,柱边木方愣数每120毫米左右设一道,横向钢管加固间距400毫米,保证柱子垂直度和表面平整。柱上埋件采用对拉螺栓固定,埋件上的四根均勻分布的对拉螺栓焊接在柱子钢筋上,将混凝土浇筑对埋件的影响降至最低。浇筑前全数检查加固对拉螺栓和扣件。柱子垂直度先进行吊线自检,再组织监理和技术人员检查,垂直度控制在5毫米以内。浇筑使用同一种混凝土配合比,控制塌落度120±20毫米,经监理和技术人员检查合格,用清水将模板充分湿润,认真填好缝隙后组织浇筑,浇筑时快插慢拔,2根振动棒同步振捣,振捣均匀密实,合理安排了柱浇筑的次序,分段浇筑,每段浇筑^2米,充分养护后拆模。拆模后的混凝土柱颜色统一、横平竖直、棱角分明、埋件方正、整齐划一。断面尺寸、垂直度和平整度合格率100%,混凝土强度高于设计要求,碳化深度符合规范。由于土建施工质量控制到位,烧结土建项目在历次检查中,均受到了监理、设计、业主、宝钢质监站和冶金总站的好评。

烧结工程中,烧结机是整个烧结项目的核心部分,工艺设备多、安装难度大、安装精度高,包括骨架、头轮、柔性传动、尾轮、破碎机、轨道、台车、灰斗、主抽风管等的设备分布于多层厂房内,厂房空间狭窄,要容纳下各种复杂的工艺设备,需采取一定的安装顺序方可保证各个设备间的安装互不干涉,确保安装工作高效。为此,承担安装任务的设备安装分公司项目部采用立体思维的方式,从空间和时间两个方面考虑,既解决设备进场、现场堆放和吊装的问题,又考虑当前设备进场和将来设备安装的需要;既考虑设备安装与厂房钢结构的关系,又考虑工艺设备间的安装关系,制定了合理、可行、流畅的施工顺序和流程:

烧结机在多层厂房内,施工时涉及到钢结构、机械、管道等穿插作业,协调难度大。厂房结构安装与设备安装要采用“综合安装法”,即自下而上、分层安装的流程。在钢结构安装的同时,要考虑到机械设备与主排风管道的后续安装。预先安装烧结机下部的大型主抽风管道及各种灰斗,再安装上部设备。

2.烧结机设备吊装主要利用主厂房的起重机,故尽早安装并能使用厂房内起重机是开始安装烧结机的先决条件。因此厂房应尽早封闭,创造较好的防雨防风条件,有利于安装阶段的设备安装维护及良好的施工环境。

3.尽可能的扩大烧结机设备与厂房钢结构综合安装的条件,使烧结机的有些部件在厂房结构安装阶段,就安装到位,如烧结机下部的主抽风管道与灰斗,在厂房结构安装之前就位,头部的混合料槽、铺底料槽等,预先起吊放在料槽人口处的平台板上,以扩大厂房综合安装的范围。

4.对烧结机的大件设备,如头轮、尾轮、破碎机、主传动装置等,应创造条件使这些设备直接运到现场一次起吊就位,避免二次倒运。

烧结机机架安装采用如下方法:

1.烧结机骨架采用装配式焊接结构,属装配式焊接接头结构。分为头部骨架、中部骨架、尾部骨架。

2.在安装中部骨架时,对中部与头、尾部交接处予留的热膨胀间隙,应按设计图纸规定执行,不得以实际安装误差来减少或加大上述膨胀间隙值。同时还应检查此处的长孔是否与热伸长方向(纵向)一致,并将螺栓按图要求连接在正确位置上。

3.在安装尾部骨架时,可先按图纸要求将U1、U2、U3柱的横向和纵向以及顶部框架全部安装定位,待吊装尾部星轮和移动架侧板时,再临时拆除有干涉的梁。拆除时,可采取临时固定措施。

4.整个骨架全部安装完毕后,其中固定式柱子是在烧结机机架全部找正完毕之后,将柱子与底板焊接而形成柱脚,而游动式柱子是将柱子浮放在底板上,两侧用方形档条焊接定位,只允许柱子沿烧结机的纵向膨胀游动。

他们还集思广益,解决了主抽风管道安装的难题。主抽风管道位于烧结机下部,分为1#、2#两条,管道设备体积大,吊装空间小,最大直径达到5米多,长度达到120米左右。通过对现场的实地考察,项目技术人员与施工人员沟通,最终确定采用分段滑移技术进行安装,即将主抽风管道分成一段段适合吊装的短节,通过位于厂房中间部位的吊装位置,侧吊进托架上,托架上设置两条滑移轨道,在厂方下面设置两台卷扬机,通过卷扬机将分段风管分别向厂房头尾滑移,滑移到位后再进行拼装焊接,此安装技术大大简化了安装工艺,提高了风管的安装效率。

在施工现场,这样的奇思妙想还真不少。机头电除尘设备灰仓、本体、烟罩均为散件供货,共计约1000多吨,拼装焊接量大,可是给安装的时间已经不多了,为了尽快完成机头电除尘设备拼装,大家就设计了拼装模具,将构件放置在模具上可以快速形成需要的结构形状,极大提高了效率。负责电仪施工的宋前班组,以善于解决现场难题著称,不仅与项目技术人员一道研究全场的电气设计资料,通盘考虑电缆敷设路由,对电气室桥架进行合理的规划,以保证桥架容量、走向合理,避免发生容量不足,电缆严重交叉的后果,而且桥架施工中采用专用层间距控制模具,既快速安装托臂,又能保证桥架层间距一致,受到了业主和监理的一致好评。在立柱安装过程中,为克服在楼板顶面打膨胀螺栓时,人托举电锤、仰面操作的困难,宋前班组发明了杠杆原理的顶升式电锤支托架,施工时只要将电锤固定在支架上,通过下压手柄就可以使电锤上升,完成楼板顶面的钻孔。

在施工过程中,注重施工质量和安全环境的管理,确保施工质量达到规范要求,烧结项目在湛钢2014年第三季度质量达标创优评比中,获得了“专项质量奖”、“综合质量奖”及“质量管理先进个人奖”等多个奖项,在冶金总站的两次检查中均获好评。

形成的关键技术成果

在21个月的施工过程中,项目部工程技术人员不断在探索和总结施工技术,目前已形成或者正在形成如下主要专利、技术或总结。

2014年发布了4个实用新型专利《基坑防护标准化栏杆》、《预埋件安装工艺》、《用于防止扣件上T型头螺栓丢失的工具》、《新型预留孔式T型头螺栓安装调整工具》;发布了QC《研究大型烧结机头部星轮安装的新方法》;正在形成的研发和技术《大直径超高烟囱无井架内外提拉模板快速施工技术》、《大型矿槽制作安装技术研究》、《大型烧结余热利用技术研究》、《大型活性碳吸附式烟气净化系统设备安装技术》、《大型静电除尘设备安装技术研究》、《活性炭烟气净化装置关键施工技术研究》。这些技术的形成为以后的类似工程起到了很好的参考作用。




责任编辑: 吴昊

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