2015年8月25日15時,寶鋼湛江燒結工地彩旗招展,禮炮喧天,中冶長天設計、中國二十冶集團施工的寶鋼湛江鋼鐵基地一號燒結機正式建成投運,該工程歷時21個月,共完成樁基3938套,混凝土83073立方米、鋼結構11347噸、設備19707噸,管線120米、電纜1200公里。此次投運的是燒結工程中燒冷系統、配料系統、余熱回收系統、除塵系統、成品系統、皮帶系統、燃料系統、集中給脂系統、中控控制系統等九大系統,經過現場的測試數據分析,各系統設備帶負荷運轉正常。
寶鋼湛江鋼鐵基地是寶鋼“二次創業”的核心項目,致力于打造“全球排放最少、資源利用效率最高、企業與社會資源循環共享”的綠色鋼鐵基地。中冶長天、中國二十冶集團憑借研發、設計、成套裝備制造及系統技術集成、精湛的施工能力,承擔了該項目整個燒結系統的建設施工任務。作為寶鋼歷史上第二次創業的親歷者和建設者,中冶長天、中國二十冶集團上下將湛江工程視為生產任務的重中之重,決心要以高水平的技術實力、一流的設計和技術裝備制造能力,將湛江燒結系統建成優質、高產、環保、節能的標桿工程。
設計、技術與裝備制造完美融合建國內最先進燒結工程
湛江基地整個燒結系統由中冶長天設計,兩臺550平方米燒結機本體、兩臺600平方米液密封環冷機、專有專利技術設備(如風箱頭尾部密封等)以及燒結煙氣凈化工藝主機設備的制造和成套供貨,由中冶長天全資子公司一湖南中冶長天重工科技有限公司(以下簡稱長天重工)完成。
在設計工作開展前,中冶長天第一時間組建了最優秀的設計團隊,要求他們嚴格按業主規定的技術標準,設計規程、規范及其他技術規定,優選先進、環保的技術和裝備,為業主打造一個綠色工廠在這臺燒結機中,中冶長天采用了一系列自主研發的專利專有技術及技術裝備,確保工程的先進性:采用了燒結機綜合密封技術,漏風率控制在25%以下,遠低于傳統密封技術的漏風率;主抽風機風量降低,可節省電耗10%以上;減少煙氣排放,降低了煙氣凈系統處理成本;采用了高效節能液密封環冷機技術,較傳統環冷機可減少冷卻風量25%以上,每生產一噸成品燒結礦可節電1.65度。
項目設計負責人黎前程說,在湛江燒結設計中,中冶長天充分考慮業主需求,想業主之所想,精益求精做好每一個細節,在嚴抓設計質量和進度的前提下,還結合現場的實際特點和經驗,對部分設計進行了優化:比如根據現場打樁的實際情況,及時修改了部分區域的樁基持力層,提高了現場的樁基施工效率;修改了大荷載車間的鋼筋強度等級,將三級鋼變為四級鋼,降低了結構含鋼量的同時也方便了施工;減少了主廠房一層設備檢修平臺,僅這一項,為業主兩個主廠房節約了混凝土用量約520立方米,鋼材180噸。憑借這種精益求精、誓要將湛江燒結建成標桿工程的干勁,中冶長天湛江基地燒結項目設計團隊以高度負責任的態度,用精湛的設計實力和優質的建設成果贏得了業主肯定。在湛江項目三個季度的業績評價中,中冶長天在所有參建單位中分別位列第二、第三和第四名。
作為中冶長天核心技術產業化基地,長天重工也將湛江項目列為“頭等大事”,采用以項目為主線、以各職能部門為依托、項目經理負責制的管理模式,進行了科學的整體策劃,嚴格的目標管理,嚴密的生產組織和近乎苛刻的質量控制,決心以湛江項目為契機,充分展示中冶長天的冶金裝備成套制造能力。
在生產組織上,針對湛江項目大型燒結機頭部星輪、尾部星輪以及環冷機臺車等產品的制造工藝特點,長天重工新購置了CK6063X12000大型數控臥車、數控對鏜加工專用機床、大型退火爐等機加及熱處理裝備等,通過合理配置和有效利用把各種生產資源的效用發揮到極致。根據施工方案,燒結機頭部星輪裝置的安裝工藝為先安裝頭部骨架、頭部星輪,再進行頭輪上平臺的相關土建工作,這就使頭部星輪的制作工期比原計劃的3個月縮短了半個月時間。為了確保現場施工進度不受影響,長天重工員工晝夜加班,奮力趕制,燒結機頭部星輪最終在2014年10月底具備了A檢條件,并于11月3日順利發貨,比原計劃發貨時間提前了27天,大大低于國內同類設備的制作周期。
在質量控制上,配備了萊卡原裝AT402激光跟蹤儀、超聲波探傷儀、光譜分析儀等先進裝備,建立了科學的檢驗規程,并對檢驗指標進行了量化,責任到人,每個員工領命盡責,設備的每一個構部件、每一處細節都要反復檢驗多遍,確保不出任何差錯。業主安排了專職檢驗進行駐廠監制,對出廠前設備均進行了A檢,截止到目前,長天重工所承制的設備均一次性通過檢驗。
2015年8月25日,湛江燒結一號機順利投產,標志著由長天重工制造的一系列技術裝備順利經過投產檢閱,同時進人到另一階段更嚴格的考驗。在與日月星辰的朝夕相伴中,隨著湛江燒結工程的步步推進,中冶長天正將核心技術搭載在一臺又一臺裝備上,實現設計、技術與裝備制造完美融合,為建設綠色鋼鐵夢貢獻著自己的力量。
湛江燒結二號機預計于2016年5月15日投產,屆時,兩臺550平方米燒結機將形成年產成品燒結礦1226萬噸的生產能力,項目建成后,將成為國內技術最先進的節能環保大型燒結工程之一。
用節能環保核心技術構筑湛江綠色夢工廠
為了最大程度降低對東海島的環境影響,湛江基地自項目立項以來就致力于成為鋼鐵業發展循環經濟、環境經營的示范區。作為鋼鐵企業生產過程中最大污染產生源之一的燒結工序,自然成了湛江項目節能環保的重點對象。燒結工程的設計方中冶長天自當肩負起守護湛江碧水藍天的重任:2014年7月,中冶長天全資子公司——湖南中冶長天節能環保技術有限公司(以下簡稱長天能環)與上海寶鋼節能環保技術有限公司簽訂湛江燒結工程余熱發電系統EPC總承包合同;隨后,中冶長天又以EP方式承建了湛江燒結煙氣凈化(脫硫、脫銷)工程。
在余熱利用項目中,長天能環對燒結廠兩臺550平方米燒結生產線配套的兩臺600平方米環冷機的廢氣余熱進行了潛能挖掘,通過換熱使余熱鍋爐產生兩種不同品質的余熱蒸汽,再通過汽輪發電機組裝置進行蒸汽發電,使燒結環冷生產線余熱煙氣得到充分利用。在此過程中,直聯爐罩式余熱鍋爐、熱風串并聯系統等一系列中冶長天的核心專利技術得以應用,不僅能夠有效回收余熱資源,同時也解決了余熱蒸汽的升值利用的問題。項目相關技術人員介紹說,湛江燒結余熱發電項目建成投產后,預計每年通過回收環冷機的低熱值廢氣可發電2.28億度,其中外供電量達到1.7009億度,年節約標準煤5.97萬噸,減少二氧化碳排放量近14.91萬噸。目前,燒結余熱發電項目正在緊張有序推進,整個項目已進人安裝調試高峰期,一期工程預計于10月15日前完成沖轉并網發電,同時,二期余熱鍋爐島已進人土建基礎施工階段,二期工程計劃于2016年6月投產。
燒結煙氣凈化工程采用了中冶長天具有完全自主知識產權并提供成套設備的活性炭法燒結煙氣凈化技術。這種技術被認為是“當前燒結煙氣凈化領域最先進的煙氣凈化技術”,是國內首次工業化應用設計,因此并無可借鑒的設計經驗。隨著設計的深人,細節問題慢慢突顯出來。為了不影響施工進度,項目的施工圖設計嚴格按公司設計流程系統進行,對較難子項,以確保設計質量為前提,加班加點完成。項目設計的重點和難點都在吸附塔和解析塔上。對于吸附塔,為保證工廠生產質量,減少現場安裝量,將吸附塔模塊化設計,對于單個模塊,設計后進行會審,然后由長天重工生產一個塔節模塊,設計人員再對模塊進行消化改進、優化設計后,設計出第二版吸附塔塔節模塊制作施工圖,再進行量產;對于解析塔,設計上不僅需要考慮裝置的工作環境,使用合理的材質,又要考慮材料的加工性能、裝置的運輸安裝方便等,對此多次組織設計人員與業主、制造廠安裝單位進行對接探討,最終確認外形與材料等。裝置做完后還對實物進行嚴格的打壓試驗、下料試驗等,確保裝置達到預想目的。在對煙氣凈化裝置進行創新設計的同時,對工廠設計也進行了不少優化,將一些單體建筑物合并為一個綜合型建筑物,部分樓面采用鋼結構等,這樣既節約了空間,也為現場大設備安裝提供了方便。
煙氣凈化工程技術負責人介紹,經該系統處理后,煙氣中二氧化硫、氮氧化合物、粉塵的排放濃度將分別優于國家標準75%、50%和60%,凈化煙氣量將達到2x180萬標立方/小時,每年副產硫酸約2.3萬噸,為湛江成為“綠色鋼鐵基地”,打造節能環保典范發揮至關重要的作用。目前,燒結煙氣凈化一期工程的吸附解析裝置巳經封頂,正進行最后的收尾沖刺。
組建年輕化、專業化施工項目管理團隊
中國二十冶集團在選擇項目管理團隊的班子成員是充分考慮到了施工的難度和壓力,經過多次研究最后選擇了2002年畢業于西安建筑科技大學,并且同一個專業,共同的求學經歷,共同的興趣愛好的陳玉(項目經理)、聶小龍(總工)、耿強(施工經理)來組建項目管理團隊,使他們這個班子結合得更加緊密,他們相互支持、相互信任、默契配合。
精心策劃、合理組織施工
時光回轉到2013年12月19日,寶鋼湛江燒結項目開工,原計劃1號燒結機于2015年10月15日投產,總體投產目標調整為“15•9”后,1#燒結機與2015年8月25日投運。
燒結工程呈現出“四”多,即框架結構較多,高支模混凝土多,單體設施多,一次性周轉料具用量多等特點。燒結主廠房、脫硫系統、配料室、燃料系統、各轉運站、通廊、主電氣樓、煙囪等建、構筑物的高度均超過25米,再加上這些建、構筑物都是露天工程,是個典型的靠天吃飯的工程。湛江地處雷州半島,屬熱帶和亞熱帶季風氣候,終年受海洋氣候調節,雨季長,夏秋之間熱帶風暴和臺風較為頻繁,特殊的氣候環境給大部分工序為露天作業的燒結施工帶來了很大的挑戰。
燒結項目部沒有被困難嚇倒,而是積極組織工程管理人員提前進行策劃,共完成了完成了包括《施工組織設計》在內的各種施工方案95個。其中《一燒燒結冷卻系統土建工程地基與基礎土方開挖方案》、《配料系統土建工程主體結構模板工程方案》、《一燒燒結冷卻系統土建工程主體結構方案》、《一燒主煙囪安全專項施工方案》為專家論證方案,在論證過程中都是一次性通過。
2013年12月25日,根據打樁記錄顯示,3臺樁機共施工工程樁21根,其中6根工程樁樁頭破損,樁頭破損率為28.6%,遠高于湛江鋼鐵規定的0.3%,其中符合停錘標準未達到設計的工程樁共計4根,亦遠遠超過了湛江鋼鐵的相關規定。根據項目部制定的施工網絡進度計劃節點,2014年3月1日,燒結機和環冷機土方開挖,因此春節前必須完成燒結機和環冷機420根工程樁的施工。此時離春節放假不到2個月的時間,按照計劃要求每天須完成工程樁7根,實際情況是平均1天1根,顯然無法完成既定的目標。由于樁基施工困難,效率低下,不能適應湛江鋼鐵的相關規定,當地樁基施工隊伍選擇了退場。
面對施工進度緩慢、施工質量存在問題、施工隊伍退場這三重考驗,項目部積極想辦法,首先他們向湛江鋼鐵相關職能部門和設計院建議由中粗砂層作為持力層,減少設計樁長,同時積極引進了新的成熟的施工隊伍,雙管齊下,很快便扭轉了頹勢,項目部不敢有絲毫懈怠,組織技術人員密切關注樁基施工,分工到人,緊盯現場,施工進度和質量逐漸步人正軌。在項目部共同努力下,2014年2月13日,環冷機深坑開挖,比原計劃提前了16天。
燒結項目單體多,考慮防腐蝕要求,燒結項目單體都是混凝土框架結構,為燒結項目進度管理和質量管理帶來了挑戰。挑戰面前,燒結項目部迎難而上。施工員和技術員們一起看圖紙、查資料、熟規范、跑現場、問經驗。根據燒結單體特點和施工資源,項目部對燒結土建施工進行了分配,將在寶鋼施工過的成熟隊伍安排施工燒結室、環冷機和配料室等工藝要求復雜、框架質量要求高、處于關鍵線路的燒結主體框架,將當地經常施工民建的施工隊伍安排施工電氣室等裝飾裝修要求高的建筑單體,將一部分僅需基礎施工或框架施工比較簡單的單體分給新引進的隊伍。由于土建資源分配合理,組織明確,管理到位,土建項目按期完成了施工,為后續施工夯實了基礎。
項目部還制定了施工首件制,結合現場施工進度,確定燒結室7米柱為土建施工質量控制首件。模板選用表面帶有貼膜的黑板,易于拆模,保證柱子平整光滑,有經驗工人下料,精準劃線,細心劇刨。木方烘干,采用四面進行壓刨,柱邊木方愣數每120毫米左右設一道,橫向鋼管加固間距400毫米,保證柱子垂直度和表面平整。柱上埋件采用對拉螺栓固定,埋件上的四根均勻分布的對拉螺栓焊接在柱子鋼筋上,將混凝土澆筑對埋件的影響降至最低。澆筑前全數檢查加固對拉螺栓和扣件。柱子垂直度先進行吊線自檢,再組織監理和技術人員檢查,垂直度控制在5毫米以內。澆筑使用同一種混凝土配合比,控制塌落度120±20毫米,經監理和技術人員檢查合格,用清水將模板充分濕潤,認真填好縫隙后組織澆筑,澆筑時快插慢拔,2根振動棒同步振搗,振搗均勻密實,合理安排了柱澆筑的次序,分段澆筑,每段澆筑^2米,充分養護后拆模。拆模后的混凝土柱顏色統一、橫平豎直、棱角分明、埋件方正、整齊劃一。斷面尺寸、垂直度和平整度合格率100%,混凝土強度高于設計要求,碳化深度符合規范。由于土建施工質量控制到位,燒結土建項目在歷次檢查中,均受到了監理、設計、業主、寶鋼質監站和冶金總站的好評。
燒結工程中,燒結機是整個燒結項目的核心部分,工藝設備多、安裝難度大、安裝精度高,包括骨架、頭輪、柔性傳動、尾輪、破碎機、軌道、臺車、灰斗、主抽風管等的設備分布于多層廠房內,廠房空間狹窄,要容納下各種復雜的工藝設備,需采取一定的安裝順序方可保證各個設備間的安裝互不干涉,確保安裝工作高效。為此,承擔安裝任務的設備安裝分公司項目部采用立體思維的方式,從空間和時間兩個方面考慮,既解決設備進場、現場堆放和吊裝的問題,又考慮當前設備進場和將來設備安裝的需要;既考慮設備安裝與廠房鋼結構的關系,又考慮工藝設備間的安裝關系,制定了合理、可行、流暢的施工順序和流程:
燒結機在多層廠房內,施工時涉及到鋼結構、機械、管道等穿插作業,協調難度大。廠房結構安裝與設備安裝要采用“綜合安裝法”,即自下而上、分層安裝的流程。在鋼結構安裝的同時,要考慮到機械設備與主排風管道的后續安裝。預先安裝燒結機下部的大型主抽風管道及各種灰斗,再安裝上部設備。
2.燒結機設備吊裝主要利用主廠房的起重機,故盡早安裝并能使用廠房內起重機是開始安裝燒結機的先決條件。因此廠房應盡早封閉,創造較好的防雨防風條件,有利于安裝階段的設備安裝維護及良好的施工環境。
3.盡可能的擴大燒結機設備與廠房鋼結構綜合安裝的條件,使燒結機的有些部件在廠房結構安裝階段,就安裝到位,如燒結機下部的主抽風管道與灰斗,在廠房結構安裝之前就位,頭部的混合料槽、鋪底料槽等,預先起吊放在料槽人口處的平臺板上,以擴大廠房綜合安裝的范圍。
4.對燒結機的大件設備,如頭輪、尾輪、破碎機、主傳動裝置等,應創造條件使這些設備直接運到現場一次起吊就位,避免二次倒運。
燒結機機架安裝采用如下方法:
1.燒結機骨架采用裝配式焊接結構,屬裝配式焊接接頭結構。分為頭部骨架、中部骨架、尾部骨架。
2.在安裝中部骨架時,對中部與頭、尾部交接處予留的熱膨脹間隙,應按設計圖紙規定執行,不得以實際安裝誤差來減少或加大上述膨脹間隙值。同時還應檢查此處的長孔是否與熱伸長方向(縱向)一致,并將螺栓按圖要求連接在正確位置上。
3.在安裝尾部骨架時,可先按圖紙要求將U1、U2、U3柱的橫向和縱向以及頂部框架全部安裝定位,待吊裝尾部星輪和移動架側板時,再臨時拆除有干涉的梁。拆除時,可采取臨時固定措施。
4.整個骨架全部安裝完畢后,其中固定式柱子是在燒結機機架全部找正完畢之后,將柱子與底板焊接而形成柱腳,而游動式柱子是將柱子浮放在底板上,兩側用方形檔條焊接定位,只允許柱子沿燒結機的縱向膨脹游動。
他們還集思廣益,解決了主抽風管道安裝的難題。主抽風管道位于燒結機下部,分為1#、2#兩條,管道設備體積大,吊裝空間小,最大直徑達到5米多,長度達到120米左右。通過對現場的實地考察,項目技術人員與施工人員溝通,最終確定采用分段滑移技術進行安裝,即將主抽風管道分成一段段適合吊裝的短節,通過位于廠房中間部位的吊裝位置,側吊進托架上,托架上設置兩條滑移軌道,在廠方下面設置兩臺卷揚機,通過卷揚機將分段風管分別向廠房頭尾滑移,滑移到位后再進行拼裝焊接,此安裝技術大大簡化了安裝工藝,提高了風管的安裝效率。
在施工現場,這樣的奇思妙想還真不少。機頭電除塵設備灰倉、本體、煙罩均為散件供貨,共計約1000多噸,拼裝焊接量大,可是給安裝的時間已經不多了,為了盡快完成機頭電除塵設備拼裝,大家就設計了拼裝模具,將構件放置在模具上可以快速形成需要的結構形狀,極大提高了效率。負責電儀施工的宋前班組,以善于解決現場難題著稱,不僅與項目技術人員一道研究全場的電氣設計資料,通盤考慮電纜敷設路由,對電氣室橋架進行合理的規劃,以保證橋架容量、走向合理,避免發生容量不足,電纜嚴重交叉的后果,而且橋架施工中采用專用層間距控制模具,既快速安裝托臂,又能保證橋架層間距一致,受到了業主和監理的一致好評。在立柱安裝過程中,為克服在樓板頂面打膨脹螺栓時,人托舉電錘、仰面操作的困難,宋前班組發明了杠桿原理的頂升式電錘支托架,施工時只要將電錘固定在支架上,通過下壓手柄就可以使電錘上升,完成樓板頂面的鉆孔。
在施工過程中,注重施工質量和安全環境的管理,確保施工質量達到規范要求,燒結項目在湛鋼2014年第三季度質量達標創優評比中,獲得了“專項質量獎”、“綜合質量獎”及“質量管理先進個人獎”等多個獎項,在冶金總站的兩次檢查中均獲好評。
形成的關鍵技術成果
在21個月的施工過程中,項目部工程技術人員不斷在探索和總結施工技術,目前已形成或者正在形成如下主要專利、技術或總結。
2014年發布了4個實用新型專利《基坑防護標準化欄桿》、《預埋件安裝工藝》、《用于防止扣件上T型頭螺栓丟失的工具》、《新型預留孔式T型頭螺栓安裝調整工具》;發布了QC《研究大型燒結機頭部星輪安裝的新方法》;正在形成的研發和技術《大直徑超高煙囪無井架內外提拉模板快速施工技術》、《大型礦槽制作安裝技術研究》、《大型燒結余熱利用技術研究》、《大型活性碳吸附式煙氣凈化系統設備安裝技術》、《大型靜電除塵設備安裝技術研究》、《活性炭煙氣凈化裝置關鍵施工技術研究》。這些技術的形成為以后的類似工程起到了很好的參考作用。
責任編輯: 中國能源網