石化裝置改擴建工程中的吊裝施工

黃 峰

（北京燕華建筑安裝工程有限責任公司，北京 102502）

石化裝置改擴建工程中的吊裝施工

黃 峰

（北京燕華建筑安裝工程有限責任公司，北京 102502）

石化裝置改擴建工程的吊裝施工難點是工期緊、施工危險性大、施工區域的情況復雜、吊裝對象的重量不易準確計算等，充分了解設備的特點，編制合理的吊裝方案，采用合適的分段、整體、平移等吊裝方法是解決問題的關鍵。文章在對這些內容進行論述的基礎上，結合北京燕山石化乙烯工程、上海賽科苯乙烯改擴建工程、上海石化天然氣項目改造工程對其進行重點闡述。

石化裝置；改擴建工程；吊裝方案；吊裝方法；工程實例

0 引言

在國內煉油、乙烯及其下游裝置的新一輪改擴建施工中，吊裝施工是施工的難點和重點。本文通過北京燕山石化71萬t乙烯改擴建、齊魯石化乙烯改擴建、上海賽科65萬t苯乙烯裝置改擴建、上海石化天然氣項目改造等工程，對石化裝置改擴建工程中的吊裝施工進行總結，為相關工程的施工提供借鑒。

1 改擴建工程吊裝施工的特點

（1）工期緊。改擴建工程的許多改造、拆除、安裝工作需要在裝置的檢修期間完成，在這期間給施工留下的時間不多，一般來說工期都較緊。

（2）施工危險性大。改擴建工程的施工常分為幾個階段進行，其中一些工作不可避免地要在裝置正常開車的情況下進行，存在邊生產、邊施工的情況；設備、管道內的殘留物料在切割過程中部分易著火；部分需要拆除的設備在管廊下，空間狹小且重量大，吊裝難度大；隨著拆除的進行，設備、框架整體穩定性降低。

（3）施工區域的情況復雜。裝置內的地下管道、地井、地面的路燈、消火栓、建筑物等給大型吊車的場內行進和站位帶來困難，在施工前必須詳細地勘查現場，了解吊裝區域內地上和地下的障礙物，并對其進行相應的處理。

（4）設備管道先拆后裝。設備管道安裝與常規工程不同的是增加了設備拆除、設備移位工序，先拆除舊設備后安裝新設備。吊裝工程中，舊設備拆除的難度要比新設備安裝的難度大。

（5）施工區域狹小，吊車站位困難。由于在舊裝置內施工，所以受到原有設備、管道的影響，施工區域狹小。施工中可以使用液壓式起重機，充分利用其機動靈活的特點，并根據需要接延伸副臂或變幅副臂，增大其吊裝高度和半徑。但由于一些設備的重量大、半徑遠，仍然需要使用桁架臂式起重機進入現場；在這類吊車進入時，起重機的站位、接桿會受到更大的限制。

（6）大型設備以分段拆除、分段安裝為主。受到舊裝置內道路轉彎半徑，運輸路線上的管廊高度，已有不能拆除的建筑物、構筑物、管道的影響，一些大型設備不能整體運輸進場；受裝置區狹小空間的限制，吊車的超起配置不能使用；受到接桿場地的限制，在能使用吊裝能力較強的桁架臂式起重機的地方，只能采用液壓式起重機。以上因素導致大型設備要以分段拆除、分段安裝為主。

（7）拆除施工的工作量大，被拆除對象的重量不易準確計算。改擴建工程中舊設備、舊管道已經運行多年，可能進行過多次改造，而多次改造的技術資料已經不全；裝置停車后，舊設備內有殘留的物料不能置換干凈，這些都導致舊設備重量發生變化，對于編制吊裝方案來講，吊裝重量不準確，是最大的風險。

（8）大型機械使用量大。改擴建工程中一些小設備、小閥門需要更換和拆除，雖然其重量小，但是因所處位置很高、很遠或很難吊裝，都需要大型吊車來施工。

改擴建工程通常是對裝置的產能進行擴大，因此新安裝的設備重量大、直徑大、高度高，在原有裝置的狹小區域內吊裝也增大了難度，需要使用大型吊車才能將其吊裝就位。

2 吊裝方案的編制

針對改擴建工程吊裝施工的特點，在編制吊裝方案中應當從以下幾個方面著手。

2.1 確定合理的施工程序

改擴建的工程通常分為兩個階段，即裝置停車前和停車期間。裝置停車前進行部分設備、管道的預制和安裝，到了裝置停車檢修期間進行現場改造、連頭等工作。

新安裝的設備可以利用停車前吊裝就位，但需要拆除、更換的設備只能在停車后施工。對于停車期間施工的設備，應當合理安排其拆除順序、新舊設備的運輸順序和時機。管道安裝可以通過加大預制深度，減少現場的施工工作量。電氣、儀表專業涉及面小，在設備、管道專業展開后再進行作業。因此，設備拆裝的速度直接關系到整個工程的進展。

因此吊裝方案中，應詳細描述全部設備拆、裝過程，詳細策劃吊裝網絡計劃。吊裝作業計劃在很多情況下是按照作業小時來安排的，作業網絡計劃必須特別詳細。

施工前期要以設備特別是大型設備的拆裝為主，中后期以管道安裝為主，電氣、儀表專業穿插進行。而設備的拆除順序也要根據現場吊車的調配、設備進場的先后進行合理的安排。

2.2 充分了解設備特點

吊裝方案準備時，應詳細了解本次改擴建設備的改造特點、需要拆除或更換的舊設備運行狀況，包括舊設備以前是否被改造過，設備內部結構是否變化，設備運行介質是否變化，設備疲勞損傷程度等情況。

了解設備的吊點情況。吊點設計時可以考慮采用舊設備現有的吊耳，但是，必須要對舊吊耳進行無損檢測，檢查焊縫和受力部位，采取滲透或者超聲等檢測手段。

2.3 詳細測量勘查現場，做好現場平面布置

改擴建工程在舊裝置內進行，作業場地面積一般特別狹窄，作業空間也特別緊張，周圍在用裝置和設備管道密集。方案編制前，必須做特別詳細的實地勘查，測量和繪制詳細的吊裝現場平面圖。

要特別注意吊裝工藝和吊車運行對空間的需求，防止吊裝過程中，吊臂與其他設施相碰 （卡桿）。并在條件允許的情況下，在裝置正常生產期間，利用裝置內部分空場，提前進行設備的進場擺放、附屬部件安裝和吊車布置。

了解吊車站位處的地下、地上設施情況，重點是地下管道、電纜溝等，如果有，就必須進行相應的地基處理。

在進行現場布置過程中，主要考慮以下方面：

（1）吊車站位。主吊車和輔助吊車的型號，支腿的位置或履帶的寬度，配重或超起配重的回轉范圍，吊車臂桿接桿區域，吊車行走路線，設備卸車位置、起吊位置和主輔吊車站位位置，地下設施負載情況和需要處理的地下、地面障礙物，處理的方法。

（2）設備運輸。設備進場后的擺放位置與吊車站位配合，是否安裝附件。設備運輸進場路線，包括場內、場外的運輸路線，運輸路線上的障礙物處理，運輸高度，最低點位置。

（3）通道。在裝置生產期間的施工，吊車站位、設備提前進場必須留出安全通道和消防通道。

2.4 加強HSE管理

由于改擴建工程存在邊生產、邊施工的情況，即使是停車后的施工，由于可燃或有毒物質殘留，也給施工帶來極大隱患。因此，施工單位應當把HSE管理當成首要問題，從施工準備階段抓起。

（1）了解裝置工藝流程、物料特點，并由裝置的HSE工程師、生產工程師對施工人員進行安全培訓、裝置培訓。

（2）必須在方案中設計或預留消防通道和安全通道。在吊裝作業區域內，應設置消防器材，保證作業人員在吊裝全過程中的安全和健康。

（3）應急預案。對可能發生的意外情況，應提前有應急對策或應急方案。在裝置正常生產期間進行吊裝作業，工件碰到運行中的設備、管道，不論其是否發生泄漏，都應立即停止施工，將被吊工件放回至地面，并報告給裝置操作人員，按照裝置要求撤離到安全位置；當現場發生失火時，施工人員應立即停止施工，并報告給裝置操作人員，按照裝置要求撤離到安全位置。在拆除作業中，若被拆除的舊設備重量超重，則可考慮臨時分段，或者先拆除舊管道和保溫層，減輕重量。

（4）動火分析。如果對設備進行分段拆除或需要焊接新吊耳時，必須要對設備內部和周圍環境進行動火分析，避免可燃或有毒物質殘留或泄漏；焊接新吊耳必須依據合理的焊接工藝。

（5）一般工程中，大型吊車夜間是不作業的，但是改擴建工程中吊車經常夜間作業，應為吊車夜間作業配置照明設施；即使吊車夜間不作業，也要保證吊車周圍有足夠的照明，以防止其他人員和其他作業誤傷吊車，應在吊車周圍設置吊車停滯期間的警戒線和警示燈。

（6）改擴建工程中交叉作業多，作業復雜，應防止高空墜物、電焊火花飛濺、電線漏電對吊車造成傷害。特別要注意對吊裝機具和鋼絲繩的保護，防止電火花飛濺傷害鋼絲繩，防止車輛壓傷鋼絲繩，吊裝機具和鋼絲繩應專門存放和保護，專人看護保管。

（7）應提前維護、檢查吊車，使吊車處于使用完好狀態，特別應避免漏油、液壓系統故障。

（8）方案中應規定利用原有設施 （舊設備、舊框架、舊基礎）作為吊裝受力部位，利用現有道路作業，必須事前征得甲方同意；同時對利用的設施應進行必要的受力計算。

總之，要制訂詳細的施工方案和進行JHA（Job Hazard Analysis，即工作危害分析）分析，對施工人員進行技術和JHA交底。制訂施工應急預案，進行應急演習。各項HSE管理措施要從頭抓起，做到防范于未然。

3 吊裝方法

3.1 分段吊裝

主要針對塔類設備、部分大直徑的儲罐以及需要分段的立式設備。舊設備采用分段拆除的方法，新設備采取分段運輸、吊裝、現場組焊的方法。

設備分段時要考慮以下幾個方面：

（1）吊車的吊裝能力。受到現場狹小區域和障礙物的影響，吊車應選用桁架臂吊車還是液壓臂吊車；吊車是否能帶超起裝置進行吊裝；吊車站位是否距離被吊裝對象較遠，吊裝作業半徑是否較大，以及吊車臂桿長度的影響。因此吊車的吊裝能力是分段主要考慮的方面。

（2）運輸能力。運輸道路的寬窄，運輸路線的允許最大通過高度、轉彎半徑，設備制造廠家的裝車能力，現場卸車要求，運輸道路上障礙物的處理。

（3）設備的現場擺放位置、起吊位置、安裝梯子的平臺位置。

3.2 整體吊裝

主要是臥式設備 （包括壓縮機、泵等）和允許整體運輸進場的立式設備。

3.3 框架內、管廊下的設備

主要是臥式換熱器，吊裝時需要利用吊車和倒鏈配合，采用奪吊的方法，將其從框架內吊出或吊進框架內。吊裝時需要利用舊框架梁作為倒鏈的拴掛點，必須提前進行受力計算，必要時采取加固措施。

管廊下換熱器的吊裝可以通過設置軌道進行滑移，該方法適合于30 t以上、安裝在管廊下方的設備。先采用千斤頂將設備頂升起來后，在設備下方設置軌道，外部軌道以拖車為基礎進行安裝，用倒鏈將設備牽引出管廊后，直接落在拖車上；主吊車吊起設備，撤出軌道，再放在拖車上運出現場；重新安裝新設備。

3.4 塔類設備的整體平移

在進行乙烯裝置中的汽油分餾塔、急冷塔的更換時采用整體平移技術。具體施工程序如下：

（1）塔體預制場地的地基處理 （包括臨時基礎開槽、施工、混凝土養護）。

（2）滾道設置：下滾道鋪設、滾杠鋪設、滾排鋪設。

（3）塔整體預制、新塔基礎施工。

（4）裝置停車。

（5）拆除舊塔：分段拆除舊塔，舊塔基礎拆除、澆注、養護，場地平整。

（6）鋪設延伸滾道。（7）設置牽引機具。（8）塔平移：試平移，正式平移，平移就位。（9）塔就位：安裝墊鐵，拆除滾杠，地腳螺栓焊接、找正，二次灌漿，水壓試驗。

4 工程實例

4.1 北京燕山石化71萬t/a乙烯改擴建工程

本次改擴建工程分為4個階段進行，具體時間和工作量見表1。

表1 乙烯改擴建工程階段和主要吊裝工作量

其中第四階段是施工重點。此階段的設備拆除、安裝要在檢修開始后的7 d內完成，因此必須做好現場的吊裝準備、布置，以便完成重點設備的吊裝。

在各階段所用的主要吊裝設備和采用的吊裝方法見表2。

現場平面布置情況：

（1）DA-101/103塔預制利用急冷區和爐前管廊的空間。第三階段進行現場整體預制，塔體分片運輸進現場并進行組裝；第四階段拆除舊塔后，新塔整體平移到位。

（2）第三階段現場安裝的9座塔，采用分段吊裝的方法。其中DA-456丙烯精餾塔，直徑為5 200 mm，考慮到運輸高度的限制，將該塔分為18段運到現場并進行吊裝，安裝完成后整體垂直度偏差復測僅為18 mm。冷箱由于場地限制，在第三階段采用現場組裝的辦法進行安裝。

表2 主要的吊裝設備和吊裝方法

（3）在第四階段，拆除、安裝的設備較多，吊車使用也較多。在本階段需要使用的吊車有500 t吊車2臺、350 t吊車2臺、200 t吊車1臺、160 t吊車2臺，大型吊車共7臺。

在第三階段對需要的部分設備提前運輸進場。其中壓縮區的DA-203堿/水洗塔、GB-201裂解氣壓縮機擺放在壓縮機廠房前空場上，同時預留出500 t吊車接78 m主桿的場地。冷區的DA-451脫乙烷塔2#分段進場，放在冷區東面的通道上。

4.2 上海賽科65萬t苯乙烯裝置改擴建工程

該工程是通過對原有裝置新增少量關鍵設備和對部分現有設備進行改造，使裝置生產能力由50萬t/a擴大至65萬t/a。本工程吊裝的重點是R-3001、R-3003、過熱爐模塊和煙囪，這三部分在裝置33區，在吊裝方案編制時應統籌考慮。

R-3001規格為D 5 200 mm×30 323 mm，總質量為500 t。改造方案是在設備筒體指定位置將設備斷開后，上部旋轉180°，再與下段筒體組對焊接在一起。上部筒體切割后的尺寸為D 5 200 mm×9 500 mm，質量50 t。吊耳利用設備頂部的4個人孔，根據人孔的規格制作4個吊裝蓋作為吊點，吊裝蓋與人孔間用螺栓連接。采用Demag-TC2600型500 t吊車接塔式工況進行吊裝。

R-3003規格為D 5 900 mm×36 000 mm，總質量為500 t。如果采用整體吊裝，根據現場實際、設備重量，需要使用1 250 t吊車。通過現場測量、了解地下設施情況，在1 250 t吊車站位處有兩根DN1 800 mm的循環水管道、DN600 mm的消防水管道。采用1 250 t吊車進行整體吊裝，其站位處的地基處理難度大、周期長、費用高，并且吊裝的費用也高。同時該處還需要站吊車進行R-3001和加熱爐模塊的吊裝。通過綜合考慮，決定將該反應器分為兩段運到現場，采用Demag-TC2600型500 t吊車分段吊裝并進行現場焊接 （見表3）。

表3 裝置R-3003的分段數據

其他內件共100 t，分為導流錐、外Johnson網、內Johnson網、組合件等。

過熱爐模塊和煙囪吊裝。模塊分為4組，分組吊裝就位。煙囪分2段運到現場，在地面組對后整體吊裝 （見表4、表5），安裝在對流段上方，標高EL 27.780～65.000。

表4 過熱爐模塊參數

表5 過熱爐煙囪的分段

以上吊裝工作按照施工計劃、設備到貨計劃進行統籌考慮，采用Demag-TC2600型500 t吊車，具體的吊裝程序如下：

500 t吊車SSL工況，主臂60 m，吊裝加熱爐模塊和R-3003下段；500 t吊車SSL工況，主臂78 m，吊裝R-3003上段和加熱爐煙囪；500 t吊車SWSL工況，主臂 60 m，副臂42 m，吊裝R-3001。

4.3 上海石化天然氣項目改造工程

本工程是在原有裝置內增加部分設備，從工藝上以天然氣代替燃料油、石腦油和部分液化氣。在改造中，需要在原有的120萬t/a延遲焦化裝置中新增塔4座，設備參數見表6。

表6 天然氣項目改造工程塔數據

C-9201、9202、9203塔在一個狹小的區域內，新塔的周圍三面是原有裝置的框架、管廊、設備，一面為檢修道路，道路寬7 m，道路對面為汽油儲罐。通過現場測量，大型吊車的超起裝置在狹小區域內無回轉空間，同時受到道路轉彎半徑限制，設備最大運輸長度為25 m，因此，這3座塔采用分段吊裝、現場組對焊接的方式（見表 7）。

表7 C-9201、9202、9203塔的分段情況

吊車采用SC3500型350 t履帶吊車，主臂工況，主桿長度72 m，最大吊裝半徑15.3 m，額定吊裝質量112 t。

C-9302塔所在區域的吊車站位、設備進場道路條件較好。因此，該塔采用整體運輸進場，用兩輛50 t吊車將其卸車后放在支架上，在地面安裝勞動保護設施后，進行整體吊裝就位。塔吊裝用QAY 300 t汽車吊，吊裝半徑9 m，額定吊裝質量73.2 t，實際吊裝質量63.1 t。

Hoisting Construction in Reformation and Expansion Project of Petrochemical Facilities

HUANG Feng（Beijing Yanhua Architecture Installation Engineering Co.,Ltd.,Beijing 102502,China）

Hoisting construction in reformation and expansion project of petrochemical facilities has difficulties such as short construction period,great risk,complex site circumstance and inexact calculated hoisting object weight.The key measures to solve these problems are as follows：preparing a rational hoisting scheme and adopting appropriate hoisting approaches including segmenting,integrating or translating.In addition to above description,this paper puts emphasis on the practical hoisting cases of the ethylene project of Beijing Yanshan Petrochemical Co.,the styrene reformation and expansion project of Shanghai Saike Co.and the natu-ral gas reformation project of Shanghai Petrochemical Co.

petrochemical facilities;reformation and expansion project;hoisting scheme;hoisting method;

TE96

B

1001－2206（2011）03－0067－05

黃 峰 （1975-），男，福建連城人，高級工程師，1998年畢業于重慶建筑大學，主要從事石油化工裝置安裝工作。

2010-07-29