E-GAS氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝特殊控制措施

王平 桂軍文 許俊

1、3 中海煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司 廣東惠州 516082 2 中國(guó)化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽(yáng) 441021

E-GAS氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝特殊控制措施

王平1桂軍文2許俊3

1、3 中海煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司 廣東惠州 516082 2 中國(guó)化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽(yáng) 441021

結(jié)合中海油惠州煉化二期2200萬(wàn)t/a煉油改擴(kuò)建及100萬(wàn)t/a乙烯工程煤氣化制氫聯(lián)合裝置國(guó)內(nèi)首套E-GAS氣化爐成功安裝的經(jīng)驗(yàn),對(duì)E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計(jì)、制造、安裝方面特殊控制措施進(jìn)行了分析,為國(guó)內(nèi)外煉油化工裝置同類設(shè)備的安裝提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備

E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備是中海油惠州煉化二期2200萬(wàn)t/a煉油改擴(kuò)建及100萬(wàn)t/a乙烯工程煤氣化制氫聯(lián)合裝置的核心設(shè)備,中國(guó)石化工程建設(shè)公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),為國(guó)內(nèi)首次引進(jìn),從設(shè)計(jì)、制造到安裝施工均無成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒,其難度之大為國(guó)內(nèi)同類工程之最。氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備最終成型質(zhì)量和安裝精度對(duì)E-GAS氣化工藝成功實(shí)現(xiàn)起作至關(guān)重要的作用。

圖1 氣化爐及熱通道設(shè)備外形結(jié)構(gòu)

單套氣化爐及熱通道設(shè)備由氣化爐、氣化爐過渡段、停留罐、停留過渡段下彎頭、停留過渡段直筒、停留過渡段上彎頭和余熱鍋爐七部分組成,需要現(xiàn)場(chǎng)空中組對(duì)焊接6道焊口,其中,最大對(duì)接焊口氣化爐過渡段重80t,直徑2400mm,厚度68mm,組對(duì)焊接跨距14m。三套氣化爐及熱通道設(shè)備共計(jì)21臺(tái)設(shè)備,均為異形大型設(shè)備,全部安裝在氣化鋼結(jié)構(gòu)框架中,采用XGC88000型履帶式起重機(jī)單臂工況(2000t吊裝能力)集中吊裝,最大單鉤起吊重量達(dá)520t。其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備安裝是一個(gè)多單位分工協(xié)作、多工序交叉配合、多專業(yè)相互支持配合的系統(tǒng)工程,其工藝技術(shù)復(fù)雜,安裝精度要求高,框架承重結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安裝難度大。為保證相關(guān)工作圓滿完成,需從技術(shù)、質(zhì)量、安全、進(jìn)度四方面入手進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、施工全過程統(tǒng)一指揮部署協(xié)調(diào),為工程安全有序、優(yōu)質(zhì)高效地完成提供有力保障。與國(guó)內(nèi)其他型式氣化工藝相比較, E-GAS氣化工藝中氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝過程中除滿足相關(guān)設(shè)計(jì)、制造、施工規(guī)范要求外,從現(xiàn)場(chǎng)施工角度,還需采取多種特殊的技術(shù)措施和控制方法。

1 設(shè)計(jì)階段

除滿足工藝及相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求外須注意以下幾方面：

1.1 確定設(shè)備制造運(yùn)輸分段方案

根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)輸條件、現(xiàn)場(chǎng)條件,及時(shí)合理確定設(shè)備制造運(yùn)輸分段方案。這是工程實(shí)施階段的第一步,也是工程后續(xù)工作順利實(shí)施的先決條件。設(shè)備分段應(yīng)盡量使各部分并對(duì)稱,便于吊裝就位,并滿足運(yùn)輸要求。

經(jīng)過多次研究和討論,惠煉二期氣化爐及熱通道設(shè)備分為四個(gè)直筒三個(gè)彎頭七部分到場(chǎng),現(xiàn)場(chǎng)空中對(duì)接6道口。

1.2 合理的現(xiàn)場(chǎng)空中組對(duì)接口設(shè)計(jì)

因氣化爐及熱通道設(shè)備各部分直徑、厚度均有差別,余熱鍋爐與其他部分材質(zhì)也不同,而現(xiàn)場(chǎng)空中對(duì)接因施工環(huán)境、技術(shù)手段、施工機(jī)械及工裝等條件遠(yuǎn)不及制造廠,因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)設(shè)備分段方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接口特殊設(shè)計(jì),盡量降低現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接難度。

惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計(jì)中對(duì)于不同直徑、厚度、材質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)接口均進(jìn)行了過渡設(shè)計(jì),在制造廠完成直徑、厚度、材質(zhì)過渡,盡量保持現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接口兩側(cè)直徑、厚度、材質(zhì)一致,降低現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接口組對(duì)焊接難度,為現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊接創(chuàng)造了有利條件。

1.3 腳手架孔設(shè)計(jì)

氣化爐及熱通道設(shè)備體積龐大,設(shè)備吊裝時(shí)接口處大量結(jié)構(gòu)均需預(yù)留,且設(shè)備吊裝就位時(shí)難以短時(shí)恢復(fù),而設(shè)備測(cè)量、定位、找正均需腳手架,特別是上部?jī)蓮濐^四道對(duì)接口,如果沒有腳手孔,架腳手架支承點(diǎn)設(shè)置困難。因此惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備四個(gè)直筒段均在空中接中下方設(shè)計(jì)有四個(gè)對(duì)稱的腳手架孔,并在接口上方設(shè)置人孔,設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后,先在地面搭設(shè)好設(shè)備內(nèi)腳手架,設(shè)備就位時(shí)能立即具備進(jìn)人條件,大幅縮減設(shè)備安裝就位時(shí)找正時(shí)間。

2 設(shè)備制造階段

選擇優(yōu)秀制造商,采用先進(jìn)的制造工藝,實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備制造精度控制,是實(shí)現(xiàn)氣化爐及熱通道設(shè)備最終總體成型質(zhì)量的基本保障。制造過程中除滿足設(shè)計(jì)圖紙、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求外,還應(yīng)從以下兩方面施行更加嚴(yán)格地控制：

2.1 采用先進(jìn)的焊接工藝和有效的防止熱變形措施

氣化爐及熱通道設(shè)備因外形龐大,結(jié)構(gòu)特殊,焊接量超常,先進(jìn)的焊接工藝和有效的防止熱變形措施是提高工效和保證設(shè)備成型質(zhì)量的關(guān)鍵。

惠煉二期氣化爐及熱通道設(shè)備制造通過選擇優(yōu)秀制造商,組織優(yōu)秀技術(shù)人員集中攻關(guān),實(shí)現(xiàn)了除部分設(shè)備外接管口外所有焊接自動(dòng)化。

2.2 對(duì)關(guān)鍵外形尺寸精度偏差提出嚴(yán)格要求

選擇高效適用的工裝,審核制造商制定的設(shè)備質(zhì)量保證措施,對(duì)關(guān)鍵外形尺寸精度偏差提出嚴(yán)格要求,為設(shè)備最終安裝組裝精度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備制造中,對(duì)外形尺寸精度偏差制訂并實(shí)現(xiàn)了以下更高要求：

(1)支座下平面不平度(平面度)允許偏差±1mm。過大會(huì)影響安裝垂直度,給安裝找正制造難度；

(2)支座下平面與筒體中心線垂直度允許偏差±5mm。過大會(huì)影響安裝垂直度,給安裝找正制造難度；

(3)支座下平面與現(xiàn)場(chǎng)焊接接口距離允許偏差±8mm,同一接口偏差方向應(yīng)一致。過大會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)接口組對(duì)間隙,造成現(xiàn)場(chǎng)接口修理打磨,給現(xiàn)場(chǎng)焊接制造難度；

(4)現(xiàn)場(chǎng)接口橢圓度及彎頭中心間距允許偏差±3mm,同一接口兩側(cè)同一方位累積允許偏差±5mm。過大會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)接口組對(duì)錯(cuò)邊量,造成現(xiàn)場(chǎng)接口修理打磨,給現(xiàn)場(chǎng)焊接制造難度。

3 設(shè)備安裝施工階段

設(shè)備安裝是制造的延續(xù),安裝單位是設(shè)備制造精度的再現(xiàn)者及制造精度與安裝精度的集成者,是設(shè)備最終成型質(zhì)量的后墻。氣化爐及熱通道設(shè)備安裝中,主要需關(guān)注以下技術(shù)保障及質(zhì)量控制措施：

3.1 合理制定吊裝順序及吊裝方案

根據(jù)設(shè)備分段方案、外形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、焊接工藝及現(xiàn)場(chǎng)條件,合理制定吊裝順序及吊裝方案。因氣化爐及熱通道設(shè)備重量較大及長(zhǎng)度較長(zhǎng),設(shè)備連續(xù)吊裝,周期較長(zhǎng),且因運(yùn)行時(shí)溫度高熱膨脹大而設(shè)置有設(shè)備與結(jié)構(gòu)間彈性聯(lián)接,隨著設(shè)備吊裝進(jìn)行,不當(dāng)?shù)牡跹b順序會(huì)產(chǎn)生后續(xù)設(shè)備吊裝承重,對(duì)已吊裝找正的設(shè)備安裝精度造成一定影響。因此設(shè)備吊裝順序非常重要。

惠煉二期中針對(duì)具體工程特點(diǎn)與條件,氣化爐及熱通道設(shè)備選用2000t履帶吊集中吊裝的方法。吊裝順序如圖2所示。

圖2 氣化爐及熱通道設(shè)備吊裝順序

3.2 確定設(shè)備吊裝通道及各層鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留方案

根據(jù)吊裝方案,精準(zhǔn)確定設(shè)備吊裝通道及各層鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留方案,組織設(shè)計(jì)單位與施工單位會(huì)商,確保安裝方案順利完成。會(huì)商內(nèi)容主要包括：認(rèn)真核算設(shè)備就位前后結(jié)構(gòu)承載能力及穩(wěn)定性,對(duì)部分結(jié)構(gòu)采取臨時(shí)支撐,確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、吊裝可行前提下最小化預(yù)留；已安裝設(shè)備必須的支承結(jié)構(gòu)對(duì)后續(xù)設(shè)備安裝通道的影響及解決方案；設(shè)備吊裝到指定位置后必須在吊車松鉤前安裝的設(shè)備支承結(jié)構(gòu)安裝空間及通道。

3.3 預(yù)組裝和拼裝

進(jìn)行設(shè)備支承梁工廠預(yù)組裝和拼裝,控制預(yù)組裝拼裝精度。應(yīng)根據(jù)預(yù)留結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),確定預(yù)留結(jié)構(gòu)最大化拼裝方案及安裝就位方法,并與設(shè)計(jì)協(xié)商改變影響吊裝實(shí)施的設(shè)備支承結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)形式,縮短設(shè)備吊裝到位后支承結(jié)構(gòu)安裝和焊接時(shí)間。

惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備支承梁全部在結(jié)構(gòu)預(yù)制工廠進(jìn)行了預(yù)組裝,單臺(tái)設(shè)備支承梁組裝后其上平面不平度允許偏差應(yīng)控制在±3mm,地腳螺栓中心位置允許偏差應(yīng)控制在± 5mm,全部設(shè)備支承梁均在工廠制作成K字型,并劃設(shè)預(yù)組裝基準(zhǔn)線,在設(shè)備就位前利用簡(jiǎn)易工卡具將預(yù)留K字型支承梁就近置于不影響設(shè)備吊裝通道的位置,大幅減少預(yù)留結(jié)構(gòu)安裝就位時(shí)間及設(shè)備吊裝到位后支承結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量。

3.4 制定正確有效的支承結(jié)構(gòu)及設(shè)備定位、找正措施

制定正確有效的支承結(jié)構(gòu)及設(shè)備定位、找正措施,嚴(yán)格控制安裝精度要求并控制各種安裝允許偏差方向,使各項(xiàng)允許偏差相互補(bǔ)償,避免偏差累積。惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備及支承結(jié)構(gòu)安裝精度控制目標(biāo)為：支承結(jié)構(gòu)上平面不平度(平面度)允許偏差±2mm, 結(jié)構(gòu)及設(shè)備中心定位尺寸允許偏差±5mm,空中組對(duì)錯(cuò)邊量允許偏差±8mm,設(shè)備中心線垂直度允許偏差±11mm,設(shè)備及結(jié)構(gòu)安裝標(biāo)高允許偏差±15mm。

在設(shè)計(jì)單位、制造單位、吊裝單位及安裝單位配合、實(shí)施下,三套氣化爐及熱通道設(shè)備及預(yù)留支承結(jié)構(gòu)在30d內(nèi)高效圓滿安裝完成,安裝工期比原計(jì)劃縮短了20d,工程進(jìn)度遠(yuǎn)超國(guó)外同類工程。設(shè)備安裝標(biāo)高最大處實(shí)際偏差為6mm,設(shè)備空中組對(duì)中心位置最大偏差為3mm, 設(shè)備空中組對(duì)局部最大錯(cuò)邊量為5mm(設(shè)計(jì)要求不大于11mm),安裝精度遠(yuǎn)超國(guó)外同類工程。

TE682

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1672-9323(2016)05-0053-03

2016-06-30)