125m高架火炬頭更換施工技術

解英南，王 晉，遲國政

（中國石油遼陽石化分公司，遼寧遼陽 111003）

0 引言

某公司火炬為2006 年所建，設計排放量624 t/h，設計總高度125 m，主要由塔架、筒體、分子封和火炬頭組成。火炬頭與分子封為法蘭連接，塔架設計高度120 m，原火炬頭直徑2700 mm，高5050 mm，重5.5 t。因為火炬頭損壞嚴重，2019 年對原火炬頭進行改造，新火炬頭直徑3040 mm，高4640 mm，重6.9 t，本次改造主要為火炬頭更換。

1 施工準備

施工工藝流程：施工準備→500 t 汽車吊進場組裝→舊火炬頭拆卸吊裝→新火炬頭吊裝→500 t 汽車吊離場→調試驗收。

（1）新火炬頭及配件驗收。新火炬頭及配件到貨后，采購單位組織供應商、工程管理部門、建設單位、監理單位和施工單位六方聯合驗收，按照工程物資驗收標準，對照采購合同、技術協議、隨機文件和發貨清單，逐條、逐件檢查驗收，并留存影像資料，驗收合格后交付施工單位。

（2）施工技術方案。根據該公司以往施工經驗，并結合大型設備吊裝施工技術[1]，計劃采用履帶吊進行施工。不過因為原定履帶吊工期緊張，不能如期到達現場，于是提出使用500 t 汽車吊進行施工。使用汽車吊進行同類施工作業在該地區尚屬首例，經建設單位組織施工單位和吊車租賃單位現場勘查，一致認為該方案可行，而且與履帶吊相比，汽車吊在滿足吊裝高度及吊裝載荷的情況下可以最大限度減少占用施工場地，組裝周期更短，施工費用更低。經相關部門審議，主吊選用利勃海爾LTM1500 型汽車吊（500 t），塔式工況帶超起裝置，全配重，副吊選用徐工75 t 汽車吊。

（3）人員、車輛報檢。因火炬施工屬超高空作業，所有登高作業人員必須體檢合格，并取得體檢報告。特種作業人員，如吊車駕駛員、起重工、焊工及腳手架工等，需取得特種作業從業資格證且在有效期內。特種作業車輛，如吊車等，需經相關部門檢驗合格，并取得使用證且在有效期內。以上證件、報告等，需復印報監理單位審核，審核無問題后方可進場施工。

（4）場地排障。根據既定施工方案，對吊車所需場地進行排障。因為該場地為巖基地，質地堅硬，無需砂石填充。對場地內的路燈、水泥基礎等進行拆除清理，并平整場地，在吊車站位處鋪設40 mm 厚鋼板。因吊車組裝塔式工況，所需場地至少長100 m 且上方凈空、不得有電纜穿越，拆除火炬區域部分柵欄。

（5）新火炬頭進場。為縮短大型設備吊裝工期，提前將新火炬頭運輸至指定地點并立式放置，四周搭設腳手架防護，以防傾倒。安裝火炬頭配件，如長明燈、鎧裝熱電偶等，減少超高空作業時間。

2 火炬頭更換施工

2.1 汽車吊進場組裝

500 t 汽車吊進場后，站位既定位置，支車，懸掛全配重（165 t）。75 t 汽車吊配合安裝超起裝置，接擺動臂63 m，仰角83°，主臂長68.2 m。組裝完成后，調試吊車工況性能。

2.2 吊車能力校核、吊裝索具選擇與核算

吊裝工況見表1。

表1 吊裝工況

（1）吊車能力校核。500 t 吊車主臂長68.2 m，擺動臂長63 m，帶超起裝置，配重165 t，仰角83°，吊裝時最大幅度為40 m，作業半徑38 m。查吊車塔式工況及帶超起裝置性能表，此時額定載荷P額=9.7 t。

（2）吊車的吊裝載荷。P吊=（P火炬頭+P鉤頭+P繩+平衡梁）×1.2=（6.9+0.2+0.1）×1.2=8.64 t，小于P額，所以吊車滿足施工要求。

（3）吊裝索具選擇與核算。吊裝平衡梁選用一根Φ168×10 mm的20#無縫鋼管制作。偏心距e＝8.4 cm，吊索受力P1＝7.2×1.2÷2=4.32 t，鋼管斷面系數W＝185.13 cm3，鋼管截面積F＝49.61 cm2，鋼管許用應力σ許＝137 MPa。則吊梁受水平力PX＝P1/cos30°×cos60°＝4.32÷0.866×0.5＝2.49 t，M=PXe=16 005 kg·cm，σ=M/W+PX/F=16 005÷185.13+2490÷49.61=136.6 MPa，σ 小于σ許，所以平衡梁滿足要求。

鋼絲繩受力P=P1/2=2.16 t，安全系數k=8，則Pk=2.16×8=17.28 t。查表選擇Φ22 mm 的6×37+1 鋼絲繩。從表查得，鋼絲繩的破斷拉力224.0 kN>172.8 kN，即直徑不小于22 mm 的鋼絲繩滿足使用要求。

2.3 施工注意事項

（1）拴掛好繩索具，對吊車索具等進行全面檢查，檢查合格后才能進行試吊。

（2）試吊高度一般約200 mm，根據情況一般控制在10 min左右。試吊時，在試吊高度范圍內作升降動作，并施加一定的晃動力，以檢驗吊裝機具等的承載能力。試吊時還應按正式起吊的勞動力組織落實操作和檢查，重點檢查和監視索具、吊耳、各綁點的受力變化情況以及設備本身有無變形，如有異常應立即停止試吊，并及時研究處理方法。試吊合格后方可進行正式起吊。

（3）吊裝施工前，施工單位技術負責人應向有關施工人員進行詳細的技術交底和安全交底。起重指揮必須按規定的指揮信號進行指揮，其他作業人員應清楚吊裝方案和指揮信號。

（4）吊裝期間在吊裝區域設置警戒區域，禁止非參于吊裝的人員進入吊裝區域。

2.4 舊火炬頭拆卸吊裝

舊火炬頭因為長時間燃燒受熱，原吊耳存在諸多不確定因素，為了防止在吊裝過程中出現風險，此次吊裝不使用原吊耳，而采用全捆綁式吊裝（圖1）。

2.5 新火炬頭吊裝

新火炬頭吊裝使用吊耳進行吊裝（圖2）。新火炬頭吊裝就位后，使用定力矩緊固技術緊固法蘭螺栓，確認火炬頭固定無問題后吊車方可收車離場。

3 調試與驗收

火炬頭安裝完成后，在技術服務人員指導下對其他附屬設備進行安裝，如高壓電點火裝置、低壓配電柜、儀電電纜鋪設及相關管道焊接等。安裝完工后，投電、投汽進行調試，調試無問題、驗收合格后交付工藝使用。

圖1 舊火炬頭吊裝捆綁位置

4 結束語

高架火炬頭的更換施工是一項時間緊、任務重、風險大的工作，施工時每一個工序都有嚴格的要求，若施工有誤或不合理，將會影響火炬頭的更換吊裝的安全性和穩定性，給業和個人造成嚴重后果[2]。為了保證火炬頭更換施工的安全性，在更換實施過程中制定了合理的施工方案，實施后取得了較好的社會效益和經濟效益，為高架火炬系統設備安裝提供了經驗和借鑒。

圖2 新火炬頭吊裝現場