石化裝置大型鋼結(jié)構(gòu)框架的模塊化施工

黃 峰

中化泉州石化有限公司 福建泉州 362103

隨著石化裝置大型化的發(fā)展，一些裝置的超高、大型鋼結(jié)構(gòu)框架隨著裝置規(guī)模的擴(kuò)大被廣泛應(yīng)用。這使得傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)框架散件組裝，逐步發(fā)展到地面模塊化預(yù)制、模塊化吊裝和安裝。

1 典型裝置大型鋼結(jié)構(gòu)框架的模塊化施工工程實(shí)例

1.1 160萬t/ a 延遲焦化裝置 焦炭塔鋼結(jié)構(gòu)框架

該裝置采用“一爐兩塔”的大型化工藝路線，焦炭塔框架主體高度118m，框架南面是加熱爐，北面為貯焦池，東面是放空和吸收穩(wěn)定區(qū)，西面是低壓水泵房及脫臭框架區(qū)域。其中，EL 27.0m 以下為型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，上部的鋼結(jié)構(gòu)框架分為兩部分，EL 27.0～65.8m 為附焦炭塔框架，EL 65.8～118m 為除焦機(jī)構(gòu)井架。

兩臺焦炭塔（規(guī)格Φ9600×41089mm，重量420t）整體到貨，先采用2000t 吊車在框架的西側(cè)整體吊裝就位。該場地區(qū)域較為寬敞，也考慮了一定的場地預(yù)留，給框架的模塊化預(yù)制提供了有利條件。因此，在框架西側(cè)的預(yù)留場地，對焦炭塔鋼結(jié)構(gòu)框架采用分段在地面預(yù)制，采用1000t 吊車吊裝就位。EL 27.0～34.0m 鋼結(jié)構(gòu)隨下部混凝土框架安裝，EL 34.0～118.0m 鋼結(jié)構(gòu)分為7 段，在地面組裝后分段吊裝就位。

焦炭塔框架從5月19日開始第1 段吊裝，到6月28日結(jié)構(gòu)封頂，共40d 時(shí)間。

整個(gè)框架采用M- 2100 型1000t 吊車，塔式工況進(jìn)行吊裝。

表1 焦炭塔框架的分段表

表2 焦炭塔框架各段吊裝工況表

圖1 第1 段的吊裝鋼絲繩穿繞圖

圖2 第1 段吊裝過程照片

圖3 第3 段吊裝照片

圖4 第2 段吊裝照片

圖3 第3 段吊裝照片

圖4 第2 段吊裝照片

圖5 第4 段吊裝照片

圖6 第5 段吊裝照片

圖7 第6 段吊裝照片

圖8 第7 段吊裝照片

2.2 200萬t/ a 連續(xù)重整裝置 反再框架

該裝置采用UOP 超低壓連續(xù)重整工藝技術(shù)，反應(yīng)器采用一反、二反和三反、四反兩兩重疊式。反再框架包括進(jìn)料換熱器、兩臺二合一重整反應(yīng)器、再生器等主要設(shè)備。

鋼結(jié)構(gòu)總噸位約2200t，框架總體尺寸為長×寬×高為41.7m×9.0m×100.0m，共22 層平臺，南北分為1～6個(gè)軸線、東西A/ B 兩個(gè)軸線、共12 根立柱。

在安裝過程中，主要考慮框架內(nèi)重點(diǎn)設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)的吊裝交替進(jìn)行。

重整反應(yīng)器（R- 201/ 202、R- 203/ 204）安裝在反再框架14m 的鋼結(jié)構(gòu)平臺上，需要使用2000t 吊車吊裝就位。該反應(yīng)器屬于長細(xì)比較大設(shè)備，如果單獨(dú)吊裝，在沒有框架保護(hù)的情況下，在海邊承受交變季風(fēng)、臺風(fēng)的作用，對設(shè)備本體有較大影響。因此，設(shè)備的安裝確定在反再框架結(jié)構(gòu)安裝到46m 標(biāo)高位置，再進(jìn)行反應(yīng)器的吊裝。同時(shí)，在反應(yīng)器吊裝就位后，要盡快完成上部結(jié)構(gòu)的安裝。

表3 重整反再框架內(nèi)重點(diǎn)安裝的設(shè)備

對于鋼結(jié)構(gòu)，EL 15.0m 以下直接在基礎(chǔ)上安裝，EL 15.0m 以上結(jié)構(gòu)根據(jù)軸線進(jìn)行分框、分片，在地面組框后吊裝就位。

EL 46.0m 以下鋼結(jié)構(gòu)分段預(yù)制后，與進(jìn)料換熱器、反應(yīng)器一起考慮，采用2000t 履帶吊車吊裝就位，EL 46.0m 以上鋼結(jié)構(gòu)采用500t 履帶吊車吊裝就位。

表4 重整反再框架的分段表

圖9 反再框架鋼結(jié)構(gòu)在地面組框

圖10 組框后的結(jié)構(gòu)吊裝就位

圖11 反應(yīng)器就位后鋼結(jié)構(gòu)的吊裝

圖12 鋼結(jié)構(gòu)框架封頂

2.3 20萬t/ a 聚丙烯裝置 凈化倉框架

聚丙烯裝置凈化倉鋼結(jié)構(gòu)框架總高度96m，安裝在擠壓造粒廠房（高度23.8m）混凝土框架上，框架截面為10m×10m，總重量約514t。

表5 框架上重點(diǎn)設(shè)備

鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備采用750t 履帶吊車，SDB/ BW 工況，主桿長度63m，主桿角度87°。

表6 各段的吊裝工況和順序表

圖13 第3 段吊裝

圖14 產(chǎn)品凈化倉吊裝

圖15 產(chǎn)品接收罐吊裝

圖16 第6 段吊裝

2.4 80萬t/ a 聚乙烯裝置脫氣倉框架

聚乙烯裝置脫氣倉框架總高度68.7m，反應(yīng)器安裝在EL 30.7m 的位置。

表7 產(chǎn)品脫氣倉及框架數(shù)據(jù)表

吊裝順序（見圖17）。

圖17 80萬t/ a 聚乙烯裝置脫氣倉框架吊裝順序

鋼結(jié)構(gòu)和設(shè)備采用DEMAG CC8800 型1250t 履帶吊。

表8 產(chǎn)品脫氣倉及框架吊裝工況表

2.5 200萬t/ a 加氫裂化裝置 反應(yīng)器框架

圖18 脫氣倉框架上段模塊吊裝照片

加氫裂化反應(yīng)器是該裝置的核心設(shè)備，但由于制造周期長，到貨時(shí)間往往與工程進(jìn)度有較大矛盾。反應(yīng)器屬于整體熱處理設(shè)備，外部有反應(yīng)器框架。

通過優(yōu)化施工工序，在反應(yīng)器到貨較晚的情況下，采用框架整體預(yù)制完成，待反應(yīng)器吊裝就位后，再使用大型吊車將框架從反應(yīng)器頂部套入，并安裝就位。

圖19 反應(yīng)器框架吊裝照片

3 模塊化施工的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 現(xiàn)場的場地條件

根據(jù)工程的實(shí)際場地，應(yīng)提前做好平面布置和規(guī)劃，要考慮吊車站位及變換工況、框架預(yù)制場地、材料臨時(shí)擺放場地、材料和設(shè)備運(yùn)輸進(jìn)場等的要求，提出需要預(yù)留的基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)，盡量減少對周邊區(qū)域的影響。

鋼結(jié)構(gòu)模塊化預(yù)制應(yīng)盡量考慮在裝置周邊進(jìn)行，直接可以用大型吊車進(jìn)行起吊，減少二次運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用；在場地外預(yù)制的，應(yīng)充分考慮運(yùn)輸?shù)缆返耐ㄟ^能力和機(jī)具的運(yùn)輸能力。

3.2 大型機(jī)具的吊裝能力

框架的分段要滿足在場吊車的吊裝能力，根據(jù)吊車的吊裝能力，確定好分段的位置；同時(shí)，根據(jù)加大框架在地面預(yù)制深度，把具備隨框架吊裝的附件盡量安裝到位，減少高空工作量。

框架的分段工作在鋼結(jié)構(gòu)的一次設(shè)計(jì)、二次設(shè)計(jì)階段以及工廠化預(yù)制階段就要提前做好策劃。

3.3 關(guān)鍵設(shè)備的到貨時(shí)間

對于鋼結(jié)構(gòu)模塊與設(shè)備相互交叉安裝的，例如重整反應(yīng)器與鋼結(jié)構(gòu)模塊，應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的安裝進(jìn)度提出關(guān)鍵設(shè)備的到貨時(shí)間，確保設(shè)備安裝于框架安裝同步。

其他一些附屬設(shè)備也必須列出要求到貨時(shí)間，對于延遲到貨的要作為重點(diǎn)來催交。

3.4 做好鋼結(jié)構(gòu)到貨的協(xié)調(diào)工作

鋼結(jié)構(gòu)框架模塊化安裝，目的就是為了減少高空作業(yè)量，因此框架內(nèi)的次梁、平臺板、欄桿、照明、附屬的電動葫蘆等要提前梳理，并列出到貨時(shí)間。

4 模塊化施工的優(yōu)勢

4.1 安全

鋼結(jié)構(gòu)框架的模塊化施工，大量減少了高處作業(yè)的工作量，特別是高空腳手架的搭設(shè)工作和高空吊裝工作，可以有效降低高處作業(yè)、腳手架作業(yè)、吊裝作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)；在地面組裝框架時(shí)，要求把平臺、欄桿、梯子等在地面安裝到位，把需要進(jìn)行面漆施工的結(jié)構(gòu)在地面補(bǔ)漆完成，大大減少了高處臨邊作業(yè)、孔洞的危險(xiǎn)，降低了高處墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 質(zhì)量

框架在地面預(yù)制能夠更為有效地控制結(jié)構(gòu)的組對質(zhì)量，減少偏差；在地面進(jìn)行框架的焊接，能大幅度減少高空焊接作業(yè)量，減少高處由于大風(fēng)影響焊接質(zhì)量。

4.3 進(jìn)度

大型鋼結(jié)構(gòu)框架的安裝往往是裝置中的關(guān)鍵路線、施工難度重點(diǎn)。通過模塊化施工，對鋼結(jié)構(gòu)框架在地面組裝，可以減少高空作業(yè)量；通過把鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、電氣、儀表、防腐等各裝置在地面交叉進(jìn)行、平行施工，在組框過程通過對各專業(yè)的協(xié)調(diào)，加強(qiáng)過程的檢查和管控，把能解決的問題都在地面解決，能安裝的部位都在地面安裝到位，可以大大地提高作業(yè)效率；地面作業(yè)，受大風(fēng)、大雨的影響較小，可以大大縮短整體的工期、優(yōu)化工程的關(guān)鍵路線施工。

4.4 費(fèi)用

模塊化施工需要使用大型吊車，但是大型吊車的使用一般都是配合框架內(nèi)大型設(shè)備的安裝同步進(jìn)行，可以優(yōu)化吊車資源的使用，也減少了大型框架吊車所需的吊車調(diào)遣成本；在地面預(yù)制同時(shí)，也減少了高處散件安裝過程中所需的大噸位吊車時(shí)間。即使考慮模塊吊裝所需的大型機(jī)械，模塊化施工所需的機(jī)械費(fèi)依然比散件安裝要低。同時(shí)，減少的高處作業(yè)和腳手架作業(yè)，對于腳手架費(fèi)用、安全防護(hù)費(fèi)用等也可以有較大的節(jié)約。

4.5 現(xiàn)場文明施工

模塊化施工減少了施工現(xiàn)場的人力、機(jī)械、材料的集中，對于有限的施工現(xiàn)場合理安排資源更為有利，可以保證現(xiàn)場施工更加有序，有利于文明施工。

5 結(jié)束語

大型鋼結(jié)構(gòu)框架的施工在項(xiàng)目策劃階段就應(yīng)作為項(xiàng)目的關(guān)鍵路線。通過模塊化施工，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)、采購、施工等各方面的工作，對于保證工程的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、費(fèi)用等有較大的促進(jìn)和保證，是值得推廣的一種高效、安全的施工模式。