石化裝置大型鋼結構框架的模塊化施工

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展，一些裝置的超高、大型鋼結構框架隨著裝置規模的擴大被廣泛應用。這使得傳統的鋼結構框架散件組裝，逐步發展到地面模塊化預制、模塊化吊裝和安裝。

1 典型裝置大型鋼結構框架的模塊化施工工程實例

1.1 160萬t/ a 延遲焦化裝置 焦炭塔鋼結構框架

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定區，西面是低壓水泵房及脫臭框架區域。其中，EL 27.0m 以下為型鋼混凝土結構，上部的鋼結構框架分為兩部分，EL 27.0～65.8m 為附焦炭塔框架，EL 65.8～118m 為除焦機構井架。

兩臺焦炭塔（規格Φ9600×41089mm，重量420t）整體到貨，先采用2000t 吊車在框架的西側整體吊裝就位。該場地區域較為寬敞，也考慮了一定的場地預留，給框架的模塊化預制提供了有利條件。因此，在框架西側的預留場地，對焦炭塔鋼結構框架采用分段在地面預制，采用1000t 吊車吊裝就位。EL 27.0～34.0m 鋼結構隨下部混凝土框架安裝，EL 34.0～118.0m 鋼結構分為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日結構封頂，共40d 時間。

整個框架采用M- 2100 型1000t 吊車，塔式工況進行吊裝。

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 連續重整裝置 反再框架

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

鋼結構總噸位約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個軸線、東西A/ B 兩個軸線、共12 根立柱。

在安裝過程中，主要考慮框架內重點設備與鋼結構的吊裝交替進行。

重整反應器（R- 201/ 202、R- 203/ 204）安裝在反再框架14m 的鋼結構平臺上，需要使用2000t 吊車吊裝就位。該反應器屬于長細比較大設備，如果單獨吊裝，在沒有框架保護的情況下，在海邊承受交變季風、臺風的作用，對設備本體有較大影響。因此，設備的安裝確定在反再框架結構安裝到46m 標高位置，再進行反應器的吊裝。同時，在反應器吊裝就位后，要盡快完成上部結構的安裝。

表3 重整反再框架內重點安裝的設備

對于鋼結構，EL 15.0m 以下直接在基礎上安裝，EL 15.0m 以上結構根據軸線進行分框、分片，在地面組框后吊裝就位。

EL 46.0m 以下鋼結構分段預制后，與進料換熱器、反應器一起考慮，采用2000t 履帶吊車吊裝就位，EL 46.0m 以上鋼結構采用500t 履帶吊車吊裝就位。

表4 重整反再框架的分段表

圖9 反再框架鋼結構在地面組框

圖10 組框后的結構吊裝就位

圖11 反應器就位后鋼結構的吊裝

圖12 鋼結構框架封頂

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構框架總高度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 框架上重點設備

鋼結構和設備采用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 產品凈化倉吊裝

圖15 產品接收罐吊裝

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，反應器安裝在EL 30.7m 的位置。

表7 產品脫氣倉及框架數據表

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

鋼結構和設備采用DEMAG CC8800 型1250t 履帶吊。

表8 產品脫氣倉及框架吊裝工況表

2.5 200萬t/ a 加氫裂化裝置 反應器框架

圖18 脫氣倉框架上段模塊吊裝照片

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

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

圖19 反應器框架吊裝照片

3 模塊化施工的關鍵點

3.1 現場的場地條件

根據工程的實際場地，應提前做好平面布置和規劃，要考慮吊車站位及變換工況、框架預制場地、材料臨時擺放場地、材料和設備運輸進場等的要求，提出需要預留的基礎、結構，盡量減少對周邊區域的影響。

鋼結構模塊化預制應盡量考慮在裝置周邊進行，直接可以用大型吊車進行起吊，減少二次運輸的費用；在場地外預制的，應充分考慮運輸道路的通過能力和機具的運輸能力。

3.2 大型機具的吊裝能力

框架的分段要滿足在場吊車的吊裝能力，根據吊車的吊裝能力，確定好分段的位置；同時，根據加大框架在地面預制深度，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構的一次設計、二次設計階段以及工廠化預制階段就要提前做好策劃。

3.3 關鍵設備的到貨時間

對于鋼結構模塊與設備相互交叉安裝的，例如重整反應器與鋼結構模塊，應根據鋼結構的安裝進度提出關鍵設備的到貨時間，確保設備安裝于框架安裝同步。

其他一些附屬設備也必須列出要求到貨時間，對于延遲到貨的要作為重點來催交。

3.4 做好鋼結構到貨的協調工作

鋼結構框架模塊化安裝，目的就是為了減少高空作業量，因此框架內的次梁、平臺板、欄桿、照明、附屬的電動葫蘆等要提前梳理，并列出到貨時間。

4 模塊化施工的優勢

4.1 安全

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

4.2 質量

框架在地面預制能夠更為有效地控制結構的組對質量，減少偏差；在地面進行框架的焊接，能大幅度減少高空焊接作業量，減少高處由于大風影響焊接質量。

4.3 進度

大型鋼結構框架的安裝往往是裝置中的關鍵路線、施工難度重點。通過模塊化施工，對鋼結構框架在地面組裝，可以減少高空作業量；通過把鋼結構、設備、管道、電氣、儀表、防腐等各裝置在地面交叉進行、平行施工，在組框過程通過對各專業的協調，加強過程的檢查和管控，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效率；地面作業，受大風、大雨的影響較小，可以大大縮短整體的工期、優化工程的關鍵路線施工。

4.4 費用

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大型設備的安裝同步進行，可以優化吊車資源的使用，也減少了大型框架吊車所需的吊車調遣成本；在地面預制同時，也減少了高處散件安裝過程中所需的大噸位吊車時間。即使考慮模塊吊裝所需的大型機械，模塊化施工所需的機械費依然比散件安裝要低。同時，減少的高處作業和腳手架作業，對于腳手架費用、安全防護費用等也可以有較大的節約。

4.5 現場文明施工

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

5 結束語

大型鋼結構框架的施工在項目策劃階段就應作為項目的關鍵路線。通過模塊化施工，統籌協調設計、采購、施工等各方面的工作，對于保證工程的安全、質量、進度、費用等有較大的促進和保證，是值得推廣的一種高效、安全的施工模式。