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(xué)龍

中國石油天然氣第七建設(shè)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(qū)。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(diǎn)和難點(diǎn)。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(nèi)分片預(yù)制后運(yùn)輸至哈薩克斯坦施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場組焊成段后安裝就位，框架鋼結(jié)構(gòu)原材料直接運(yùn)輸?shù)焦_克斯坦施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場進(jìn)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(cè)緊鄰三旋框架，南側(cè)緊靠主管廊，西側(cè)靠近分餾塔，北側(cè)為催化劑罐。再生器最大直徑10.7 m，安裝頂標(biāo)高46 m，殼體質(zhì)量350 t；沉降器最大直徑6.2 m，安裝頂標(biāo)高55.7 m，殼體質(zhì)量164 t；兩器框架安裝頂標(biāo)高64 m，總質(zhì)量620 t。再生器、沉降器整體裝配示意見圖1，兩器參數(shù)見表1。

2 安裝原則

（1）根據(jù)充分發(fā)揮大型吊車優(yōu)勢、加大預(yù)制深度、降低高空作業(yè)風(fēng)險的原則，對兩器和兩器框架進(jìn)行合理分段，統(tǒng)籌安裝順序，實現(xiàn)預(yù)制、吊裝、內(nèi)件安裝等工作的協(xié)調(diào)和順暢。

（2）再生器內(nèi)部20 臺旋風(fēng)分離器和沉降器內(nèi)部6 臺旋風(fēng)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(yè)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(shù)

（3）兩臺外取熱器到貨嚴(yán)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(guī)的安裝方案。

（4）對兩器框架采取在地面預(yù)制成框后安裝，減少高空作業(yè)量，并結(jié)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(yù)留。

（6）調(diào)研當(dāng)?shù)卮笮偷跹b設(shè)備，無法滿足時從國內(nèi)臨時調(diào)遣大型吊裝設(shè)備完成兩器和兩器框架的安裝任務(wù)。

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(fù)雜環(huán)境下吊裝以及穿插吊裝頻率高等特點(diǎn)，必須進(jìn)行統(tǒng)一籌劃和安排[2]。根據(jù)大型吊裝的既定程序和以往經(jīng)驗，前期策劃主要包括技術(shù)策劃、吊索具策劃及現(xiàn)場策劃。

（1）技術(shù)策劃。確定預(yù)制、分段、附件安裝及預(yù)制、吊裝、預(yù)留場地等，初步選擇吊裝機(jī)械和吊裝方法。

（2）設(shè)備策劃。根據(jù)兩器和兩器框架的重量、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工工期，并結(jié)合當(dāng)?shù)卮笮驮O(shè)備調(diào)研情況，提出需增加大型吊裝設(shè)備需求，需從國內(nèi)調(diào)遣一臺1 000 t 履帶吊車，以滿足吊裝要求。

（3）索具策劃。依據(jù)吊裝設(shè)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(jù)配置的吊裝設(shè)備和施工工期，提出人員需求計劃，提前辦理簽證手續(xù)。

（5）場地策劃。兩器和兩器框架吊裝作業(yè)現(xiàn)場測量并提出預(yù)留位置，提前規(guī)劃吊裝使用場地并按要求進(jìn)行地基處理。

4 確定方案

根據(jù)兩器及兩器框架的幾何尺寸、重量、安裝高度等參數(shù)，從加大地面預(yù)制深度，減少高空作業(yè)的總體思路出發(fā)，結(jié)合施工現(xiàn)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(shè)備，一臺德瑪格CC2400 型400 t 履帶吊作為輔助設(shè)備完成兩器及兩器框架吊裝任務(wù)的方案。其具體方案如下：

4.1 沉降器吊裝

根據(jù)沉降器的到貨狀態(tài)以及配合內(nèi)件的安裝工藝，沉降器殼體整體分4 段吊裝就位，6 臺旋風(fēng)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(shù)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(jìn)行吊裝；其中封頭及6 臺旋風(fēng)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(nèi)，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(nèi)提升管、分離器等內(nèi)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(shù)

4.2 再生器吊裝

根據(jù)再生器的到貨狀態(tài)以及配合內(nèi)件安裝工藝，再生器殼體整體分4 段吊裝就位，20 臺旋風(fēng)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(shù)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(fēng)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(fēng)分布管、升氣管等內(nèi)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(shù)

4.3 外取熱器

再生器錐段位置南北側(cè)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(fēng)管三部分組成，每臺總質(zhì)量約93 t，其中殼體質(zhì)量約36 t，管束及松動風(fēng)管質(zhì)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(cè)的鋼結(jié)構(gòu)橫梁從底部預(yù)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(yù)留位置外，其他全部框架在地面加大預(yù)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(jié)構(gòu)見圖4，具體成框結(jié)構(gòu)如下：

圖4 兩器框架分段平面結(jié)構(gòu)

4.4.1 沉降器框架

沉降器框架A 軸混凝土結(jié)構(gòu)（▽36 m）以下部分預(yù)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(jié)構(gòu)（▽36 m）以上部分預(yù)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(yù)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(yù)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(yù)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(jìn)行吊裝就位。

再生器框架F、G 軸/4、5 軸預(yù)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(shù)

以上兩器和兩器框架吊裝方法的具體吊裝參數(shù)見表4。

表4 兩器及兩器框架吊裝參數(shù)

5 吊裝順序

吊裝順序按照“先下后上、先里后外、先遠(yuǎn)后近”的原則，結(jié)合設(shè)備安裝工藝，配合吊裝載荷，制訂科學(xué)、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(nèi)提升管→軸向分離系統(tǒng)→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(fēng)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(xù)表4 兩器及兩器框架吊裝參數(shù)

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(fēng)分布管→沉降器內(nèi)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(yù)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(jié)合施工進(jìn)度安排，大型吊車站位在兩器框架的南側(cè)位置，需預(yù)留泵棚及靠近兩器框架南側(cè)主管廊位置，預(yù)留場地地基換填2 m戈壁土，每回填250 mm 進(jìn)行壓實，壓實采用18 t 及以上振動式壓路機(jī)，壓實后再鋪設(shè)上層戈壁土，整體水平度不大于3°，場地預(yù)留及處理區(qū)域見圖5。

圖5 場地預(yù)留及處理區(qū)域

6.2 場地布置

預(yù)留場地進(jìn)行擺放兩器筒體以及兩器框架的預(yù)制，既要滿足大型吊車吊裝的要求又要滿足預(yù)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(yán)格按照制訂的吊裝順序進(jìn)行吊裝，每次吊裝前需進(jìn)行聯(lián)合檢查，保證吊裝的順利進(jìn)行，吊裝流程見圖7～9。

8 工藝實施效果

采用此工藝流程進(jìn)行吊裝加大了鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備在地面的預(yù)制深度，減少了高空作業(yè)，整個吊裝作業(yè)在130 d 的時間內(nèi)全部完成且無安全、質(zhì)量事故發(fā)生，為兩器后期襯里等工序施工創(chuàng)造了有利條件；工藝中的異形鋼結(jié)構(gòu)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(guān)工程具有借鑒意義。沉降器封頂?shù)跹b見圖10，再生器封頂?shù)跹b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?shù)跹b

圖11 再生器封頂?shù)跹b

9 結(jié)束語

兩器及兩器框架吊裝過程中要統(tǒng)籌考慮，安裝順序要結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)、設(shè)備到貨時間等進(jìn)行統(tǒng)籌。此吊裝中兩器框架的不規(guī)則體吊裝是難點(diǎn)，繪制三維仿真模型能準(zhǔn)確確定重點(diǎn)位置，便于設(shè)置吊點(diǎn)；外取熱器的滯后到貨、再生器框架的預(yù)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(jié)構(gòu)形式各不相同，需根據(jù)實際制訂可行的吊裝順序，只有不斷地改進(jìn)方案才能編制更好的施工工序，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。