1. 引言
根据关于乌干达已发现石油资源商业化的谅解备忘录(MoU)，对开发从乌干达Albertine地槽到东非海岸的原油出口管道进行了可行性研究，以期选择成本最低的路线将乌干达原油运输到国际石油市场。Hoima (乌干达)-Tanga (坦桑尼亚)航线被认为是最经济和最可靠的路线选择，因为它更安全，可建造性和后勤限制更少，并且有一个已经在运营的港口，因此关税可能最低。这就是东非原油管道(EACOP)项目的诞生。EACOP项目是一个开发项目，旨在建设一条1443公里的加热、绝缘和埋地原油出口管道，起点为乌干达Hoima地区的Kabaale，终点为坦桑尼亚Tanga地区Chongoleani的海洋储存码头和装卸设施，将乌干达的Albertine地裂谷与国际石油市场连接起来。该管道的设计目的是每天运输21.6万桶原油，每天增加到24.6万桶原油。乌干达原油外输管道项目是东非地区第一条原油管道外输项目，起点为乌干达的卡里巴(Kabaale)，终点位于坦桑尼亚境内的坦噶港(Tanga)，简称EACOP项目。该项目全程采用电伴热保温管，因此，在中间场站(PS4站、PS5站)及末站(MST站)内分别设置了7台原油/柴油双燃料发电机，每台发电机4.16 MW，每个站的总发电量29.12 MW。为了减少安装难度，每个站的7台发电机设置两座烟囱，高度均为40 m，一座将4台发电机烟囱合并在一起，外径为2.8 m，另一座将3台发电机的烟囱合并在一起，外径为2.5 m。本文以外径2.8 m烟囱为例，对烟囱的安装技术进行分析，以便对类似安装施工提供参考。
2. 烟囱的介绍
烟囱分为基础、定位螺栓盘、烟囱主体组成，其中烟囱主体分为4节，每一节长度约为10 m，不含附属结构的重量分别为14 t、9.6 t、8.8 t和9.7 t，由内部烟道(flue duct)和外部支撑钢管(resistance duct)组成。
内部烟道：材质为316SS，直径4 × Φ950 mm，壁厚2 mm，保温材料为岩棉，保温材料厚度50 mm。
外部支撑管：材质为S275JR，直径Φ2800 mm，厚度由下至上分别为12 mm、10 mm、8 mm、8 mm。
附属结构：梯子，平台，防雷接地系统，警示照明系统。
3. 施工工艺及注意事项
3.1. 定位螺栓盘安装
在正式安装烟囱之前，应对基础进行验收，并安装定位螺栓盘。
1) 对混凝土基础的坐标和标高进行测量复核，确保基础的位置和标高符合设计要求和规范偏差。一旦混凝土基础的标高超过偏差要求，需要进行修整，如果坐标偏差超过规范要求，需要及时通知设计进行设计变更或重新进行基础浇筑[1]。
2) 基础通过验收后，清除基础上所有松散的混凝土或飞溅物。
3) 在基础上标记“A”，将螺栓定位盘吊装至基础上，并将螺栓定位盘上的标记“A”与基础上的标记“A”对应。本项目的“A”位置在建筑正北方向。见图1。
4) 安装螺栓定位盘上的4个调平螺栓，将螺栓定位盘的标高调整至设计标高，用水平尺测量调整螺栓定位盘的水平度。
Figure 1. Anchor gage
图1. 螺栓定位盘
5) 螺栓定位盘调整完成后，按设计高度进行混凝土浇筑，固定螺栓定位盘。见图2。
Figure 2. Anchor gage installation
图2. 螺栓定位盘安装
3.2. 烟囱存放及附件安装
Figure 3. Stack stood
图3. 烟囱安装钢结构支架
为了减少倒运次数，便于吊装，在烟囱拉运到现场之前应提前规划好场地，并对每一节烟囱的位置进行标记。
烟囱附件安装前，需要自制钢结构支架将烟囱支撑起来，支架采用H型钢进行制作，底部采用20 mm厚的钢板进行支撑[2]。见图3。
由于烟囱需要分节安装，每一节尽可能将附属构件全部安装上，再进行吊装，因此各段的吊装重量分别为：14.4 t、11.8 t、9.6 t和10.9 t。见图4。
Figure 4. Platform and ladder
图4. 平台和梯子示意图
3.3. 烟囱吊装
Figure 5. Stack lifting
图5. 烟囱吊装
烟囱吊装需要考虑被吊物重量、起吊高度、吊车能力、吊车占位、旋转半径[1]以及吊索具等，并编制吊装方案获得业主审批。
本项目每一节的重量和吊装高度不同，选用的大臂长度和适用的吊装范围均不相同，因此，应逐节进行吊装能力核算，并对吊车司机及吊装指挥进行交底[3]。
首先，以第一节为例，选用200 t汽车吊作为主吊，25吨吊车进行溜尾吊装。
吊装重量为14.4 t，吊钩吊具重量计算为1.65 t，考虑1.1的安全系数和1.2的不均匀系数，计算钩载为20.7 t。
200 t吊车的大臂选择35.8 m，配重选择42 t，吊装半径在6~18 m之间；25吨吊车大臂选择17.8 m，吊装半径在5~8 m之间[4]。
1) 根据现场情况，选择吊车位置；
2) 两个吊车同时起吊，抬起烟囱；
3) 去除烟囱和钢结构支架的连接件；
4) 主吊车慢慢起吊，溜尾吊车配合主吊车进行翻转烟囱；
5) 当烟囱达到接近直立状态，溜尾吊车慢慢放绳，将烟囱直立起来(见图5)；
6) 去除溜尾吊车；
7) 主吊车吊烟囱将其放置在基础上；
8) 烟囱和基础连接完成后，去除主吊车。
3.4. 烟囱安装
1) 第一节烟囱
烟囱底部的“Mark A”标志和基础上的“A”标志对齐，同时烟囱底部法兰的眼和地脚螺栓全部对齐，慢慢降落烟囱，待烟囱落到螺栓定位盘上后，开始拧紧螺栓。螺栓紧固前，对螺栓进行编号，并根据号码，采用对称紧固的方法进行施工[5]。
螺栓紧固完成后，测量垂直度，如果垂直度超过设计和厂家的要求，通过地脚螺栓进行调整。
2) 第二节烟囱
第二节烟囱和第一节烟囱的连接分为内部烟道和外部主管道两部分，内部管道采用承插的方式连接，外部主管道采用法兰连接。
首先，对内部承插管道进行管径检查，确保能够完全匹配，一旦发现内部管道的承口和插口不匹配，应提前进行调整。
第二，按照第一节烟囱的方法进行附件安装和吊装。
第三，为了对内部烟道进行密封，在承口和插口之间垫上垫片。
第四，采用升降车进行在高空进行两节烟囱的组对。
第五，将内部烟道全部组对完成后，慢慢降落烟囱，使外部烟囱的法兰能够完全匹配。
第六，根据厂家要求，用扭矩扳手对螺栓进行紧固，紧固采用“十字线”法对法兰进行对角紧固[2]。
3.5. 附属配件的安装
连接两节烟囱的法兰处的爬梯需要最后进行安装，此处的爬梯需要采用升降车进行安装，因此，在烟囱吊装之前，需要提前进行测量和调整，确保在高空中能够顺利安装。
最后，根据图纸连接照明系统的电缆线和避雷系统的连接线，完成整个烟囱的安装。
原油发电机烟囱安装技术是一个复杂的工程项目，涉及到多个环节，从设计、施工到最终的投入使用都需要精心策划和实施。以下是原油发电机烟囱安装技术的实施步骤及主控因素分析。
4. 原油发电机烟囱安装技术实施步骤
1) 现场勘察与设计准备
现场勘察：对烟囱安装现场进行详细的勘察，了解周围环境、地质情况、风速、气候条件等，为后续设计提供数据支持。
设计方案：根据勘察结果及工程要求，选择合适的烟囱类型(如钢烟囱、混凝土烟囱等)，并确定烟囱的设计参数，如高度、直径、材质等。
2) 烟囱结构设计
结构分析与计算：根据烟囱的设计高度、风速、温差等因素，进行结构分析与计算，确保烟囱在各种条件下的稳定性和耐久性。
耐高温设计：原油发电机排放的废气温度较高，烟囱需考虑耐高温、防腐蚀材料的选用。
3) 材料采购与预制
材料选择：根据设计要求，采购所需的烟囱材料，如钢材、耐高温涂层、混凝土等。
预制加工：对烟囱各个组成部分(如钢板、管道、支撑架等)进行预制加工，确保尺寸精确、质量合格。
4) 基础施工
地基处理：根据烟囱的高度和重量，进行地基处理，通常需要进行地质勘察，采用混凝土基础、钢筋加固等措施，确保烟囱的稳定性。
基础施工：建设烟囱的基础平台，安装钢筋框架，浇筑混凝土。
5) 烟囱安装
分段安装：烟囱通常由多个预制段组成，采用塔吊或起重机进行吊装。每一段安装完成后进行固定和焊接。
支撑系统安装：根据设计要求，安装烟囱的支撑系统，如支撑柱、加强环等，确保烟囱垂直稳定。
6) 连接管道与电气系统安装
烟气排放管道安装：安装与原油发电机连接的烟气排放管道，确保烟气流畅排放。
电气系统接入：若烟囱配有温度监控系统、气体排放监测设备等，需要进行相应的电气安装。
7) 系统调试与试运行
结构验收：安装完成后，进行烟囱结构的检查和验收，确保无裂缝、倾斜等问题。
调试：进行烟囱的试运行，测试烟气的排放效果，确保排放符合环保要求。
8) 完工验收与交付使用
完工检查：对烟囱及其附属设施进行全面检查，确保各项功能正常。
环保检查：确保烟气排放符合环保标准，进行必要的监测和测试。
交付使用：经过验收合格后，正式投入使用。
5. 主控因素分析
原油发电机烟囱的安装涉及到多个主控因素，以下是几个关键因素的分析：
1) 气候与环境条件
烟囱的设计和安装必须考虑到现场的气候条件，尤其是风速、温度、湿度等因素。高温环境下，烟囱需要采用耐高温材料，避免材料老化或损坏。
风速较大或极端气候(如暴风雨、高湿度等)会对烟囱的结构稳定性产生影响，需要通过加强支撑和材料的耐候性设计来解决。
2) 烟气排放温度与腐蚀性
原油发电机排放的烟气温度较高，因此烟囱的内部材料需要具备较强的耐高温性。
同时，烟气中可能包含酸性气体(如SO2、NOx等)，这些气体会对烟囱造成腐蚀。因此，需要选用耐腐蚀性强的材料，并在设计时考虑防腐措施，如涂层、内衬等。
3) 烟囱高度与排放能力
烟囱的高度需要根据发电机的排放量、环保要求和周围环境来确定。高度过低可能会导致排放不畅或污染问题，过高则可能增加建设和维护成本。
必须确保烟囱足够高，以确保烟气能迅速排出，减少对周围环境的影响。
4) 结构稳定性
烟囱的高度和风荷载是影响结构稳定性的主要因素。高烟囱在风力作用下可能会产生较大的应力，因此在设计和施工时，需要进行详细的结构分析，确保烟囱在各种气候条件下的稳定性。
施工过程中要严格控制安装精度，确保烟囱竖直，避免倾斜或不稳定。
5) 施工安全
烟囱的安装工作涉及高空作业，施工安全是最重要的考虑因素之一。必须采取合理的安全措施，如佩戴防护装备、设置安全绳、配备应急救援设备等。
施工过程中应进行实时监控，避免由于设备故障或操作失误导致的事故。
6) 环保与排放标准
烟囱设计和安装时必须考虑到排放标准，确保烟气排放符合国家或地区的环保法规。需要安装废气处理系统，减少有害物质的排放。
烟囱的设计应满足空气污染物(如二氧化硫、氮氧化物等)的控制要求，避免污染环境。
7) 经济成本与工期
烟囱的高度、材料、施工难度等都会影响工程成本。在确保安全性和功能性的前提下，应尽量优化设计，降低成本。
工期控制也至关重要，烟囱的安装通常与发电机组的投入使用密切相关，因此需要在计划时间内完成安装。
6. 总结
原油发电机烟囱的安装是一项需要综合考虑气候、环境、结构、材料等多方面因素的复杂工程。精确的设计、严格的施工管理和对关键因素的控制，都是确保烟囱安装成功并投入正常使用的关键。通过对主控因素的分析和严格把控，可以有效确保烟囱的安全、稳定、环保运行。