大型模塊化組撬硫磺回收裝置的制造與安裝

賈 哲

（中國(guó)石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163714）

0 引言

國(guó)內(nèi)某工廠建造的硫磺回收裝置（圖1），采用先在廠房?jī)?nèi)進(jìn)行模塊化組撬，之后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)撬塊安裝的方式。硫磺回收裝置與規(guī)模300×104m3/d 的脫硫裝置匹配，裝置規(guī)模為最大硫磺產(chǎn)量42 t/d，年開工時(shí)間8000 h。該項(xiàng)目是目前國(guó)內(nèi)最大的成撬模塊化制造裝置，在制造過程中，鋼結(jié)構(gòu)部件組裝、管線預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)配管、設(shè)備安裝、閥門安裝等都給制造廠帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。結(jié)合工藝原理，總結(jié)硫磺回收裝置組撬模塊化制造安裝要點(diǎn)。

圖1 硫磺回收撬

1 硫磺回收裝置工藝原理

硫磺回收裝置采用的是CPS 工藝，裝置由1 個(gè)常規(guī)克勞斯反應(yīng)段加3 個(gè)后續(xù)的低溫克勞斯反應(yīng)段組成。從脫硫裝置來(lái)的酸氣經(jīng)酸氣分離器（D-1301（Ⅲ））分離出酸水，再經(jīng)酸氣預(yù)熱器加熱后，與主風(fēng)機(jī)（K-1301（Ⅲ））送來(lái)的經(jīng)空氣預(yù)熱器加熱后的空氣按一定配比進(jìn)入主燃燒爐，高溫過程氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱源后，依次進(jìn)入1 個(gè)常規(guī)克勞斯反應(yīng)器和3 個(gè)低溫克勞斯反應(yīng)器，氣流中的H2S 和SO2在催化劑床層上反應(yīng)生成元素硫，進(jìn)入冷凝器分出其中冷凝的液流后進(jìn)入液硫捕集器，將其中攜帶的硫磺液滴及硫霧捕集下來(lái)后進(jìn)入尾氣焚燒爐。焚燒后的廢氣通過90 m 高的煙囪排放。液硫經(jīng)液硫封自流入液硫池，脫除液硫中的H2S 后，再通過液硫泵將其送至液硫成型單元[1]。

2 硫磺回收裝置制造過程

2.1 硫磺回收裝置結(jié)構(gòu)

整個(gè)硫磺回收組橇面積約為34.2 m×17.3 m×10.7 m，共分為4 層23 個(gè)分橇32 小塊。其中鋼結(jié)構(gòu)總重130 t，直梯9 個(gè)，斜梯4 個(gè)；工藝管線2494 m，其中夾套管線84 m（材料為20#、20G、304、304L）；管件1569 個(gè)，法蘭1921 片，管支架403 個(gè)；一般閥門648 只，安全閥18 只，高溫?fù)胶祥y1 只，二通閥3只，三通閥4 只，共計(jì)674 只；格柵板969 m2。分橇裝置3D 照片件圖2。

圖2 硫磺回收撬分撬3D 圖

成撬制造主要由4 部分組成：鋼結(jié)構(gòu)的制造安裝、撬上靜設(shè)備的安裝、工藝管線的制造安裝以及電氣、儀表設(shè)備的安裝[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)的安裝制造

3.1 施工原則

（1）鋼結(jié)構(gòu)的安裝要按照事先制定的施工方案來(lái)執(zhí)行。安裝必選滿足設(shè)備以及管道的安裝為前提。

（2）能夠進(jìn)行預(yù)制的部件全部進(jìn)行模塊化預(yù)制，進(jìn)行模塊化安裝。每一件鋼結(jié)構(gòu)在安裝時(shí)都應(yīng)進(jìn)行找正。

（3）鋼結(jié)構(gòu)部件上的螺栓孔采用鉆床鉆孔，鋼板采用火焰或等離子切割機(jī)下料，大直徑鋼管下料切割采用移動(dòng)式管道自動(dòng)切割機(jī)，小直徑的鋼管使用無(wú)齒鋸切割，鋼結(jié)構(gòu)部件下料前應(yīng)進(jìn)行除銹。并做好標(biāo)識(shí)，分類分區(qū)域擺放。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的安裝要從一層橇底板做起，嚴(yán)格保證底板的平面度，對(duì)角線公差，合格后方可安裝[2]。

（5）施工順序嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，施工過程中的焊接要按照各部件具體的焊接工藝卡焊接。

3.2 施工方法

首先用300×200×8×12H 型鋼鋪在水泥地面上，型鋼之間用角鋼連接焊接固定相對(duì)位置，上表面用水平儀超平，使其平面度不超過2 mm[1]。撬塊間距離應(yīng)符合圖紙尺寸，找齊后將撬塊與基礎(chǔ)型鋼用夾板的形式相對(duì)固定。采用柱底板模板對(duì)撬塊立柱螺栓孔進(jìn)行鉆孔。安裝撬塊格柵板。管線安裝完畢后，依據(jù)管線支架實(shí)際位置在格柵板上開孔，待所有支架等安裝完畢后，用卡子將格柵板固定在撬塊上。撬塊上的格柵板，隨撬塊整體吊裝運(yùn)輸。每塊格柵板采用4 套卡具連接，固定在每塊格柵板的四角。格柵板與撬塊連接見圖3[3]。

圖3 格柵板與撬塊連接方式

4 靜設(shè)備的安裝

硫磺回收裝置主要包括容器（反應(yīng)器）、換熱器在內(nèi)共計(jì)18臺(tái)設(shè)備。對(duì)于撬裝設(shè)備需要注意的是設(shè)備的吊裝和找正。根據(jù)設(shè)備的重量、結(jié)構(gòu)尺寸、安裝標(biāo)高及周圍環(huán)境選擇合適吊車及索具將設(shè)備吊裝就位找正、找平擰緊螺栓。

5 工藝管線的預(yù)制與安裝

工藝管線預(yù)制施工時(shí)，應(yīng)先仔細(xì)核對(duì)單線圖與平面圖，核對(duì)管架橫梁標(biāo)高及相鄰兩橫梁間距的尺寸是否正確，重要部位需進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量。對(duì)于管線最后的合口焊縫，應(yīng)考慮組焊位置并預(yù)留適當(dāng)?shù)募庸び嗔俊?/p>

制造廠對(duì)于硫磺回收裝置工藝管線下料切割采用移動(dòng)式管道自動(dòng)切割機(jī)，切割方式為機(jī)械加工，保證了下料精度。對(duì)于工藝管線預(yù)制組對(duì)后焊接，管徑較小的采用手工鎢極氬弧焊，對(duì)于管徑大于DN 200 mm 的采用移動(dòng)式管道自動(dòng)焊接平臺(tái)進(jìn)行焊接，以保證焊接質(zhì)量和外觀。

6 電氣儀表安裝

儀表的安裝位置除按照設(shè)計(jì)文件規(guī)定執(zhí)行外，還應(yīng)符合以下要求[4]：

（1）儀表表盤的中心距操作地面的高度1.2～1.5 m。

（2）儀表應(yīng)安裝在能真實(shí)反映變量的位置。

（3）儀表安裝位置便于觀察。

（4）儀表安裝位置要求操作、維護(hù)方便。

7 成橇采用的特殊技術(shù)

（1）大型廠房和天車配合施工，實(shí)現(xiàn)了工廠模塊化成橇的目標(biāo)。

（2）0 m 標(biāo)高橇塊底部采用工裝塊，保證成橇整體組裝精度。

（3）工藝管線采用管道預(yù)制加工中心進(jìn)行焊接，提高預(yù)制深度和焊接質(zhì)量。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的型鋼噴砂和除銹采用自動(dòng)化噴丸和噴砂生產(chǎn)線進(jìn)行施工，提高施工質(zhì)量和效率。

（5）橇塊焊接采用半自動(dòng)氣保焊接，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，減少鋼結(jié)構(gòu)的變形。

（6）99 根立柱制作專用組焊工裝，保證成橇組裝精度。

（7）32 個(gè)橇塊高強(qiáng)度螺栓鉆孔采用可移動(dòng)磁力鉆機(jī)，一次穿孔率100%合格。

8 結(jié)束語(yǔ)

硫磺回收撬已安全運(yùn)行兩年多，驗(yàn)證了裝置的整體制造及安裝質(zhì)量。設(shè)備的成功應(yīng)用，標(biāo)識(shí)著該裝備的制造安裝技術(shù)達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。