哈薩克斯坦PKOP煉廠催化裝置兩器及兩器框架吊裝工藝

龐學龍

中國石油天然氣第七建設有限公司，山東青島 266300

奇姆肯特PKOP 煉油廠是哈薩克斯坦三大煉油廠之一，煉油廠位于奇姆肯特市的東南部郊區。200 萬t/a 催化裂化裝置是煉油項目的核心裝置，兩器及兩器框架是該裝置的核心部分，也是本工程吊裝的重點和難點。兩器是指再生器和沉降器，框架是指再生器框架和沉降器框架。兩器在國內分片預制后運輸至哈薩克斯坦施工現場，在現場組焊成段后安裝就位，框架鋼結構原材料直接運輸到哈薩克斯坦施工現場，在現場進行組焊后安裝就位。

1 吊裝工程概況

兩器位于本裝置的中部，東側緊鄰三旋框架，南側緊靠主管廊，西側靠近分餾塔，北側為催化劑罐。再生器最大直徑10.7 m，安裝頂標高46 m，殼體質量350 t；沉降器最大直徑6.2 m，安裝頂標高55.7 m，殼體質量164 t；兩器框架安裝頂標高64 m，總質量620 t。再生器、沉降器整體裝配示意見圖1，兩器參數見表1。

2 安裝原則

（1）根據充分發揮大型吊車優勢、加大預制深度、降低高空作業風險的原則，對兩器和兩器框架進行合理分段，統籌安裝順序，實現預制、吊裝、內件安裝等工作的協調和順暢。

（2）再生器內部20 臺旋風分離器和沉降器內部6 臺旋風分離器在地面臨時支架上安裝后[1]，再與封頭吊裝就位，減少高空作業量，拓寬施工面，有效控制施工工期。

圖1 再生器、沉降器整體裝配示意

表1 再生器、沉降器參數

（3）兩臺外取熱器到貨嚴重滯后，無法在正常施工工序中安裝就位，需提前籌劃，制訂合規的安裝方案。

（4）對兩器框架采取在地面預制成框后安裝，減少高空作業量，并結合兩器安裝的順序合理安排兩器及兩器框架的安裝順序。

（5）催化裝置安裝過程以兩器和兩器框架為核心，影響兩器和兩器框架施工的需提前預留。

（6）調研當地大型吊裝設備，無法滿足時從國內臨時調遣大型吊裝設備完成兩器和兩器框架的安裝任務。

3 前期策劃

兩器和兩器框架吊裝工程具有超大、超重、超高復雜環境下吊裝以及穿插吊裝頻率高等特點，必須進行統一籌劃和安排[2]。根據大型吊裝的既定程序和以往經驗，前期策劃主要包括技術策劃、吊索具策劃及現場策劃。

（1）技術策劃。確定預制、分段、附件安裝及預制、吊裝、預留場地等，初步選擇吊裝機械和吊裝方法。

（2）設備策劃。根據兩器和兩器框架的重量、結構特點及施工工期，并結合當地大型設備調研情況，提出需增加大型吊裝設備需求，需從國內調遣一臺1 000 t 履帶吊車，以滿足吊裝要求。

（3）索具策劃。依據吊裝設備的重量及吊裝方法，提出索具需求，提前編制采購計劃。

（4）人員策劃。依據配置的吊裝設備和施工工期，提出人員需求計劃，提前辦理簽證手續。

（5）場地策劃。兩器和兩器框架吊裝作業現場測量并提出預留位置，提前規劃吊裝使用場地并按要求進行地基處理。

4 確定方案

根據兩器及兩器框架的幾何尺寸、重量、安裝高度等參數，從加大地面預制深度，減少高空作業的總體思路出發，結合施工現場大型吊車的實際情況，確定了采用一臺德瑪格CC5800 型1 000 t 履帶吊作為主吊設備，一臺德瑪格CC2400 型400 t 履帶吊作為輔助設備完成兩器及兩器框架吊裝任務的方案。其具體方案如下：

4.1 沉降器吊裝

根據沉降器的到貨狀態以及配合內件的安裝工藝，沉降器殼體整體分4 段吊裝就位，6 臺旋風分離器與封頭組裝為整體后吊裝就位[3]，沉降器分段位置見圖2，沉降器分段參數見表2，其吊裝方法如下：

（1）沉降器第Ⅰ、Ⅱ段利用1 000 t 履帶吊車作主吊，400 t 履帶吊車作輔吊，采用“單吊車直吊單吊車滑移法”吊裝；第Ⅲ段為直立筒體，利用1 000 t 履帶吊車作主吊，采用“單吊車直吊法”進行吊裝；其中封頭及6 臺旋風分離器在地面組對成整體（作為第Ⅳ段），利用1 000 t 履帶吊，采用“單吊車直吊法”吊裝就位。

（2）沉降器第Ⅰ段吊裝完畢后臨時固定到框架內，底部接管處墊鋼板，上部采用剛性固定，以防止第Ⅰ段傾斜。待沉降器第Ⅱ段就位后，采用上提法與第Ⅱ段組焊就位。

（3）對于沉降器內提升管、分離器等內件，利用1 000 t 履帶吊采用“單吊車直吊法”吊裝就位。

圖2 沉降器分段位置

表2 沉降器分段參數

4.2 再生器吊裝

根據再生器的到貨狀態以及配合內件安裝工藝，再生器殼體整體分4 段吊裝就位，20 臺旋風分離器與封頭組裝后整體吊裝就位，再生器分段位置見圖3，再生器分段參數見表3，其吊裝方法如下：

再生器第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分片立式組焊，利用1 000 t 履帶吊車作主吊，采用“單吊車直吊法”吊裝[4]；封頭及20 臺旋風分離器在地面組對成整體（作為第Ⅳ段），利用1 000 t 履帶吊，采用“單吊車直吊法”吊裝就位；對于再生器主風分布管、升氣管等內件，利用1 000 t 履帶吊，采用“單吊車直吊法”吊裝就位。

圖3 再生器分段位置

表3 再生器分段參數

4.3 外取熱器

再生器錐段位置南北側各懸掛一臺外取熱器（T-1002/3），外取熱器由殼體、管束和松動風管三部分組成，每臺總質量約93 t，其中殼體質量約36 t，管束及松動風管質量約57 t。為便于外取熱器安裝，再生器框架外取熱器位置外側的鋼結構橫梁從底部預留到頂部。外取熱器利用1 000 t 履帶吊車作為主吊，采用“倒裝奪吊提升整體就位法”安裝就位[5]。

4.4 兩器框架

兩器框架除外取熱器吊裝需預留位置外，其他全部框架在地面加大預制深度，全部成框并配合兩器穿插吊裝就位，兩器框架分段平面結構見圖4，具體成框結構如下：

圖4 兩器框架分段平面結構

4.4.1 沉降器框架

沉降器框架A 軸混凝土結構（▽36 m）以下部分預制成“C”形框，利用1 000 t 履帶吊車分兩段吊裝就位。

沉降器框架A、B、C 軸/3、4 軸混凝土結構（▽36 m）以上部分預制成“口”形框，利用1 000 t 履帶吊車整體吊裝就位（見圖4綠色部分）。

4.4.2 再生器框架

再生器框架C、D、E 軸/2、3 軸預制成上、下（35 m 處分割）兩個“T”形框，利用1 000 t履帶吊車，分兩段吊裝就位。

再生器框架C、D、E 軸/4、5 軸預制成上、下（28 m 處分割）兩個“T”形框，利用1 000 t履帶吊車，分兩段吊裝就位。

再生器框架F、G 軸/2、3 軸預制成上、下（28 m 處分割）兩個“L”形框，利用1 000 t 履帶吊車，分兩段進行吊裝就位。

再生器框架F、G 軸/4、5 軸預制成上、下（28 m 處分割）兩個“L”形框，利用1 000 t 履帶吊車，分兩段吊裝就位。

4.5 吊裝參數

以上兩器和兩器框架吊裝方法的具體吊裝參數見表4。

表4 兩器及兩器框架吊裝參數

5 吊裝順序

吊裝順序按照“先下后上、先里后外、先遠后近”的原則，結合設備安裝工藝，配合吊裝載荷，制訂科學、合理的安裝穿插順序。

5.1 單體吊裝順序

（1）沉降器吊裝順序。沉降器I 段臨時固定→沉降器II 段→沉降器III 段→內提升管→軸向分離系統→沉降器IV 段→沉降器I 段提升。

（2）再生器吊裝順序。再生器I 段→再生器II 段→吊裝頂封頭（熱處理）→摘除頂封頭（熱處理完）→再生器III 段→主風分布管→升氣管→分布器→再生器IV 段→外取熱器（T-1002）→外取熱器（T-1003）。

（3）沉降器框架吊裝順序。A 軸/3、4 軸下段 （C 形）→ A 軸 /3、4 軸上段 （C 形）→A、B、C 軸 /3、4 軸 （口形）。

（4）再生器框架吊裝順序。C、D、E 軸/2、3 軸下段 （T 形）→ C、D、E 軸 /4、5 軸下段 （T形）→ F、G 軸 /2、3 軸下段 （L 形）→ F、G 軸/4、5 軸下段 （L 形）→ C、D、E 軸 /2、3 軸上段（T 形）→ F、G 軸 /2、3 軸上段 （L 形）→ F、G 軸 /4、5 軸上段 （L 形）→ C、D、E 軸 /4、5軸上段（T 形）

續表4 兩器及兩器框架吊裝參數

5.2 整體穿插吊裝順序

A 軸 /3、4 軸下段 （C 形）→ C、D、E 軸 /2、3 軸下段 （T 形）→ C、D、E 軸 /4、5 軸下段 （T形）→A 軸 /3、4 軸上段 （C 形）→再生器 I段→ F、G 軸 /2、3 軸下段 （L 形）→ F、G 軸/4、5 軸下段（L 形）→沉降器I 段臨時固定→再生器 II 段→C、D、E 軸 /2、3 軸上段 （T 形）→F、G 軸 /2、3 軸上段 （L 形）→F、G 軸 /4、5 軸上段 （L 形）→C、D、E 軸 /4、5 軸上段 （T 形）→吊裝頂封頭（熱處理）→摘除頂封頭（熱處理完）→沉降器II 段→A、B、C 軸/3、4 軸（口形）→再生器III 段→沉降器III 段→再生器主風分布管→沉降器內提升管→再生器升氣管下段→沉降器分離器→沉降器IV 段→再生器升氣管上段→再生器IV 段→外取熱器（T-1002）→外取熱器（T-1003）。

6 吊裝場地

6.1 場地預留

兩器及框架位于整套裝置中心位置，四個方向沒有大型吊車站位場地，結合施工進度安排，大型吊車站位在兩器框架的南側位置，需預留泵棚及靠近兩器框架南側主管廊位置，預留場地地基換填2 m戈壁土，每回填250 mm 進行壓實，壓實采用18 t 及以上振動式壓路機，壓實后再鋪設上層戈壁土，整體水平度不大于3°，場地預留及處理區域見圖5。

圖5 場地預留及處理區域

6.2 場地布置

預留場地進行擺放兩器筒體以及兩器框架的預制，既要滿足大型吊車吊裝的要求又要滿足預制的要求，其場地布置見圖6。

圖6 場地布置

7 吊裝實施

吊裝過程中嚴格按照制訂的吊裝順序進行吊裝，每次吊裝前需進行聯合檢查，保證吊裝的順利進行，吊裝流程見圖7～9。

8 工藝實施效果

采用此工藝流程進行吊裝加大了鋼結構和設備在地面的預制深度，減少了高空作業，整個吊裝作業在130 d 的時間內全部完成且無安全、質量事故發生，為兩器后期襯里等工序施工創造了有利條件；工藝中的異形鋼結構成框吊裝也是首次嘗試，取得了非常好的效果。整個工序流程的成功實施對今后相關工程具有借鑒意義。沉降器封頂吊裝見圖10，再生器封頂吊裝見圖11。

圖7 吊裝流程(一)

圖8 吊裝流程(二)

圖9 吊裝流程(三)

圖10 沉降器封頂吊裝

圖11 再生器封頂吊裝

9 結束語

兩器及兩器框架吊裝過程中要統籌考慮，安裝順序要結合設備結構、設備到貨時間等進行統籌。此吊裝中兩器框架的不規則體吊裝是難點，繪制三維仿真模型能準確確定重點位置，便于設置吊點；外取熱器的滯后到貨、再生器框架的預留需提前考慮，以免造成二次返工；每一套催化裝置的兩器及兩器框架結構形式各不相同，需根據實際制訂可行的吊裝順序，只有不斷地改進方案才能編制更好的施工工序，從而創造更大的經濟效益。