煙氣制酸系統換熱器整體移位技術的應用實踐

侯海明，劉 陳，葉新軍，程華花，張永虎，姜子燕

（金川集團股份有限公司，甘肅金昌737100）

金川集團股份有限公司鎳冶煉廠（以下簡稱金川鎳冶煉廠）700 kt/a制酸系統于2008年8月建成投產，配套處理富氧頂吹冶煉煙氣。轉化工序采用四段“3+1”兩次轉化、ⅣⅠ-ⅢⅡ換熱流程。換熱器正常工作期間處于高溫狀態，列管內外流經冷、熱2種煙氣，在停車檢修、開車過程中面臨降溫、升溫過程。長期使用過程中，在熱應力作用下，換熱器殼體、進出口煙道以及列管等焊縫時常開裂漏煙，污染現場環境，同時運行過程中換熱器內部列管斷裂、變形、內部焊縫拉裂等，會造成換熱器的換熱性能下降[1]。受鎳冶煉系統的生產需求、檢修時間、空間的制約，換熱器的拆除和新建成為一大難題。針對換熱器拆除、更換面臨的困難，金川鎳冶煉廠研發了換熱器整體移位技術。

1 換熱器現狀

換熱器高22 m，直徑8.62 m，體積大，質量達137 t。如果在原換熱器的基礎上施工，因受空間的制約，整體拆除吊裝困難。換熱器拆除、新建至少需要4個月，在原基礎上解體后再重新制作安裝，將會影響公司的整體經濟效益。

2 換熱器的整體移位

利用在船舶工業中移動大型部件時采用的滾杠方法對換熱器進行整體移位，達到快速更換換熱器的目的。

2.1 設置遷移軌道

更換換熱器過程中，需鋪設新、舊換熱器各自的遷移軌道，應保證軌道基礎和軌道有足夠的承載力和剛度，以承受換熱器移動過程中產生的力。軌道要有足夠的施工精度，平移時軌道要達到規定整度，以保證換熱器受力均勻并減小摩擦阻力。將舊換熱器在原基礎水平面切斷，使其與基礎分離。施工現場軌道見圖1。

圖1 施工現場軌道

2.2 利用千斤頂垂直頂升舊換熱器

頂升前切斷舊換熱器殼程、管程的進出口煙道，預留足夠空間，便于舊換熱器的垂直、水平移動。頂升第一階段在舊換熱器筒體下部一周均勻焊接18個牛腿；頂升第二階段用18臺千斤頂固定至牛腿下部；頂升第三階段利用18臺千斤頂同時頂升牛腿，使舊換熱器均勻受力，將舊換熱器垂直頂起200 mm。

2.3 擺放鋼管

在頂起的舊換熱器下部，沿著移動軌道均勻擺放長9 m的?108 mm×14 mm厚壁無縫鋼管，鋼管間距不大于300 mm。采用厚壁無縫鋼管是為了能夠承受換熱器質量，保證軌道的整體剛度可以承載換熱器質量的不均勻分布，以及在移位過程中可以抵抗推、拉、頂升、旋轉等引起的附加內力。牛腿及千斤頂放置示意見圖2。

圖2 牛腿及千斤頂放置示意

2.4 移動舊換熱器

移動前，均勻松開舊換熱器周圍的千斤頂，緩慢將舊換熱器坐落至鋼管上部。實施移位時，外加動力按實際作用點分配，其分配原則為：施加在各作用點的外加動力須與建筑物上結構傳至該單元托換加固體系的荷載成正比。同時，保證各軸線同步移動并減少由于移動使建筑物產生偏移。應采取逐級加荷和卸荷的方法進行移動。一般一級加荷到設計荷載的30%，以后每級以荷載的10%遞增，達到設計荷載的70%以后，以設計荷載的5%遞增，直到建筑物移動。在移動軌道末端安裝卷揚，在舊換熱器筒體上焊接拉鉤，在拉鉤和卷揚之間用鋼絲繩固定，開啟卷揚，緩緩拉動舊換熱器，將舊換熱器沿著設定軌道移動至指定位置。移動軌道示意見圖3。

圖3 移動軌道示意

2.5 新建換熱器的移入

檢修前，在安裝軌道同一水平面內完成異地新建換熱器的安裝工作，運用上述方法，沿著軌道反向將新建換熱器移動至原有基礎之上，與換熱器的殼程、管程進出口煙道進行對接，完成新換熱器的更換。

3 換熱器更換效果及注意事項

新換熱器安裝完成后，運行效果良好，檢修工期從計劃的4個月縮短至1個月。更換換熱器后，徹底解決了換熱面積不夠的問題，保證了轉化的熱量平衡，減少了煙氣泄漏。

在新、舊換熱器移動過程中必需提供足夠的動力，保證換熱器本體、軌道受力均勻，避免換熱器受力不均及軌道變形無法移動。

4 結語

換熱器整體移位技術在700 kt/a制酸系統得到了成功應用，在不影響生產的情況下實現了換熱器的整體重新制作，并安裝到位。采用該技術可以大幅度節約項目成本，不必支付拆遷安置等間接費用。由于只需對基礎部分進行處理，所以工期通常較短。換熱器整體移位技術通過卷揚和千斤頂的使用，解決了大型設備橫向移位、縱向抬升的兩大難題，在公司大型設備的移位改造方面具有廣泛的推廣價值。