E-GAS氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計、制造、安裝特殊控制措施

王平 桂軍文 許俊

1、3 中海煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司 廣東惠州 516082 2 中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441021

E-GAS氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計、制造、安裝特殊控制措施

王平1桂軍文2許俊3

1、3 中海煉化有限責(zé)任公司惠州煉化分公司 廣東惠州 516082 2 中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441021

結(jié)合中海油惠州煉化二期2200萬t/a煉油改擴建及100萬t/a乙烯工程煤氣化制氫聯(lián)合裝置國內(nèi)首套E-GAS氣化爐成功安裝的經(jīng)驗,對E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備在設(shè)計、制造、安裝方面特殊控制措施進行了分析,為國內(nèi)外煉油化工裝置同類設(shè)備的安裝提供了可借鑒的經(jīng)驗。

E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備

E-GAS氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備是中海油惠州煉化二期2200萬t/a煉油改擴建及100萬t/a乙烯工程煤氣化制氫聯(lián)合裝置的核心設(shè)備,中國石化工程建設(shè)公司負責(zé)設(shè)計,為國內(nèi)首次引進,從設(shè)計、制造到安裝施工均無成熟經(jīng)驗可借鑒,其難度之大為國內(nèi)同類工程之最。氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備最終成型質(zhì)量和安裝精度對E-GAS氣化工藝成功實現(xiàn)起作至關(guān)重要的作用。

圖1 氣化爐及熱通道設(shè)備外形結(jié)構(gòu)

單套氣化爐及熱通道設(shè)備由氣化爐、氣化爐過渡段、停留罐、停留過渡段下彎頭、停留過渡段直筒、停留過渡段上彎頭和余熱鍋爐七部分組成,需要現(xiàn)場空中組對焊接6道焊口,其中,最大對接焊口氣化爐過渡段重80t,直徑2400mm,厚度68mm,組對焊接跨距14m。三套氣化爐及熱通道設(shè)備共計21臺設(shè)備,均為異形大型設(shè)備,全部安裝在氣化鋼結(jié)構(gòu)框架中,采用XGC88000型履帶式起重機單臂工況(2000t吊裝能力)集中吊裝,最大單鉤起吊重量達520t。其外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備安裝是一個多單位分工協(xié)作、多工序交叉配合、多專業(yè)相互支持配合的系統(tǒng)工程,其工藝技術(shù)復(fù)雜,安裝精度要求高,框架承重結(jié)構(gòu)復(fù)雜,安裝難度大。為保證相關(guān)工作圓滿完成,需從技術(shù)、質(zhì)量、安全、進度四方面入手進行設(shè)計、制造、施工全過程統(tǒng)一指揮部署協(xié)調(diào),為工程安全有序、優(yōu)質(zhì)高效地完成提供有力保障。與國內(nèi)其他型式氣化工藝相比較, E-GAS氣化工藝中氣化爐及熱通道系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計、制造、安裝過程中除滿足相關(guān)設(shè)計、制造、施工規(guī)范要求外,從現(xiàn)場施工角度,還需采取多種特殊的技術(shù)措施和控制方法。

1 設(shè)計階段

除滿足工藝及相關(guān)設(shè)計標準規(guī)范要求外須注意以下幾方面：

1.1 確定設(shè)備制造運輸分段方案

根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點、運輸條件、現(xiàn)場條件,及時合理確定設(shè)備制造運輸分段方案。這是工程實施階段的第一步,也是工程后續(xù)工作順利實施的先決條件。設(shè)備分段應(yīng)盡量使各部分并對稱,便于吊裝就位,并滿足運輸要求。

經(jīng)過多次研究和討論,惠煉二期氣化爐及熱通道設(shè)備分為四個直筒三個彎頭七部分到場,現(xiàn)場空中對接6道口。

1.2 合理的現(xiàn)場空中組對接口設(shè)計

因氣化爐及熱通道設(shè)備各部分直徑、厚度均有差別,余熱鍋爐與其他部分材質(zhì)也不同,而現(xiàn)場空中對接因施工環(huán)境、技術(shù)手段、施工機械及工裝等條件遠不及制造廠,因此設(shè)計時應(yīng)根據(jù)設(shè)備分段方案進行現(xiàn)場接口特殊設(shè)計,盡量降低現(xiàn)場對接難度。

惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備設(shè)計中對于不同直徑、厚度、材質(zhì)的現(xiàn)場接口均進行了過渡設(shè)計,在制造廠完成直徑、厚度、材質(zhì)過渡,盡量保持現(xiàn)場對接口兩側(cè)直徑、厚度、材質(zhì)一致,降低現(xiàn)場對接口組對焊接難度,為現(xiàn)場組對焊接創(chuàng)造了有利條件。

1.3 腳手架孔設(shè)計

氣化爐及熱通道設(shè)備體積龐大,設(shè)備吊裝時接口處大量結(jié)構(gòu)均需預(yù)留,且設(shè)備吊裝就位時難以短時恢復(fù),而設(shè)備測量、定位、找正均需腳手架,特別是上部兩彎頭四道對接口,如果沒有腳手孔,架腳手架支承點設(shè)置困難。因此惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備四個直筒段均在空中接中下方設(shè)計有四個對稱的腳手架孔,并在接口上方設(shè)置人孔,設(shè)備運抵現(xiàn)場后,先在地面搭設(shè)好設(shè)備內(nèi)腳手架,設(shè)備就位時能立即具備進人條件,大幅縮減設(shè)備安裝就位時找正時間。

2 設(shè)備制造階段

選擇優(yōu)秀制造商,采用先進的制造工藝,實施高標準的設(shè)備制造精度控制,是實現(xiàn)氣化爐及熱通道設(shè)備最終總體成型質(zhì)量的基本保障。制造過程中除滿足設(shè)計圖紙、法規(guī)、標準、規(guī)范要求外,還應(yīng)從以下兩方面施行更加嚴格地控制：

2.1 采用先進的焊接工藝和有效的防止熱變形措施

氣化爐及熱通道設(shè)備因外形龐大,結(jié)構(gòu)特殊,焊接量超常,先進的焊接工藝和有效的防止熱變形措施是提高工效和保證設(shè)備成型質(zhì)量的關(guān)鍵。

惠煉二期氣化爐及熱通道設(shè)備制造通過選擇優(yōu)秀制造商,組織優(yōu)秀技術(shù)人員集中攻關(guān),實現(xiàn)了除部分設(shè)備外接管口外所有焊接自動化。

2.2 對關(guān)鍵外形尺寸精度偏差提出嚴格要求

選擇高效適用的工裝,審核制造商制定的設(shè)備質(zhì)量保證措施,對關(guān)鍵外形尺寸精度偏差提出嚴格要求,為設(shè)備最終安裝組裝精度打下堅實基礎(chǔ)。惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備制造中,對外形尺寸精度偏差制訂并實現(xiàn)了以下更高要求：

(1)支座下平面不平度(平面度)允許偏差±1mm。過大會影響安裝垂直度,給安裝找正制造難度；

(2)支座下平面與筒體中心線垂直度允許偏差±5mm。過大會影響安裝垂直度,給安裝找正制造難度；

(3)支座下平面與現(xiàn)場焊接接口距離允許偏差±8mm,同一接口偏差方向應(yīng)一致。過大會影響現(xiàn)場接口組對間隙,造成現(xiàn)場接口修理打磨,給現(xiàn)場焊接制造難度；

(4)現(xiàn)場接口橢圓度及彎頭中心間距允許偏差±3mm,同一接口兩側(cè)同一方位累積允許偏差±5mm。過大會影響現(xiàn)場接口組對錯邊量,造成現(xiàn)場接口修理打磨,給現(xiàn)場焊接制造難度。

3 設(shè)備安裝施工階段

設(shè)備安裝是制造的延續(xù),安裝單位是設(shè)備制造精度的再現(xiàn)者及制造精度與安裝精度的集成者,是設(shè)備最終成型質(zhì)量的后墻。氣化爐及熱通道設(shè)備安裝中,主要需關(guān)注以下技術(shù)保障及質(zhì)量控制措施：

3.1 合理制定吊裝順序及吊裝方案

根據(jù)設(shè)備分段方案、外形結(jié)構(gòu)特點、焊接工藝及現(xiàn)場條件,合理制定吊裝順序及吊裝方案。因氣化爐及熱通道設(shè)備重量較大及長度較長,設(shè)備連續(xù)吊裝,周期較長,且因運行時溫度高熱膨脹大而設(shè)置有設(shè)備與結(jié)構(gòu)間彈性聯(lián)接,隨著設(shè)備吊裝進行,不當(dāng)?shù)牡跹b順序會產(chǎn)生后續(xù)設(shè)備吊裝承重,對已吊裝找正的設(shè)備安裝精度造成一定影響。因此設(shè)備吊裝順序非常重要。

惠煉二期中針對具體工程特點與條件,氣化爐及熱通道設(shè)備選用2000t履帶吊集中吊裝的方法。吊裝順序如圖2所示。

圖2 氣化爐及熱通道設(shè)備吊裝順序

3.2 確定設(shè)備吊裝通道及各層鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留方案

根據(jù)吊裝方案,精準確定設(shè)備吊裝通道及各層鋼結(jié)構(gòu)預(yù)留方案,組織設(shè)計單位與施工單位會商,確保安裝方案順利完成。會商內(nèi)容主要包括：認真核算設(shè)備就位前后結(jié)構(gòu)承載能力及穩(wěn)定性,對部分結(jié)構(gòu)采取臨時支撐,確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定、吊裝可行前提下最小化預(yù)留；已安裝設(shè)備必須的支承結(jié)構(gòu)對后續(xù)設(shè)備安裝通道的影響及解決方案；設(shè)備吊裝到指定位置后必須在吊車松鉤前安裝的設(shè)備支承結(jié)構(gòu)安裝空間及通道。

3.3 預(yù)組裝和拼裝

進行設(shè)備支承梁工廠預(yù)組裝和拼裝,控制預(yù)組裝拼裝精度。應(yīng)根據(jù)預(yù)留結(jié)構(gòu)的特點,確定預(yù)留結(jié)構(gòu)最大化拼裝方案及安裝就位方法,并與設(shè)計協(xié)商改變影響吊裝實施的設(shè)備支承結(jié)構(gòu)的節(jié)點形式,縮短設(shè)備吊裝到位后支承結(jié)構(gòu)安裝和焊接時間。

惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備支承梁全部在結(jié)構(gòu)預(yù)制工廠進行了預(yù)組裝,單臺設(shè)備支承梁組裝后其上平面不平度允許偏差應(yīng)控制在±3mm,地腳螺栓中心位置允許偏差應(yīng)控制在± 5mm,全部設(shè)備支承梁均在工廠制作成K字型,并劃設(shè)預(yù)組裝基準線,在設(shè)備就位前利用簡易工卡具將預(yù)留K字型支承梁就近置于不影響設(shè)備吊裝通道的位置,大幅減少預(yù)留結(jié)構(gòu)安裝就位時間及設(shè)備吊裝到位后支承結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接工作量。

3.4 制定正確有效的支承結(jié)構(gòu)及設(shè)備定位、找正措施

制定正確有效的支承結(jié)構(gòu)及設(shè)備定位、找正措施,嚴格控制安裝精度要求并控制各種安裝允許偏差方向,使各項允許偏差相互補償,避免偏差累積。惠煉二期中氣化爐及熱通道設(shè)備及支承結(jié)構(gòu)安裝精度控制目標為：支承結(jié)構(gòu)上平面不平度(平面度)允許偏差±2mm, 結(jié)構(gòu)及設(shè)備中心定位尺寸允許偏差±5mm,空中組對錯邊量允許偏差±8mm,設(shè)備中心線垂直度允許偏差±11mm,設(shè)備及結(jié)構(gòu)安裝標高允許偏差±15mm。

在設(shè)計單位、制造單位、吊裝單位及安裝單位配合、實施下,三套氣化爐及熱通道設(shè)備及預(yù)留支承結(jié)構(gòu)在30d內(nèi)高效圓滿安裝完成,安裝工期比原計劃縮短了20d,工程進度遠超國外同類工程。設(shè)備安裝標高最大處實際偏差為6mm,設(shè)備空中組對中心位置最大偏差為3mm, 設(shè)備空中組對局部最大錯邊量為5mm(設(shè)計要求不大于11mm),安裝精度遠超國外同類工程。

TE682

B

1672-9323(2016)05-0053-03

2016-06-30)