石化装置改扩建工程中的吊装施工

黄 峰

（北京燕华建筑安装工程有限责任公司，北京 102502）

石化装置改扩建工程中的吊装施工

黄 峰

（北京燕华建筑安装工程有限责任公司，北京 102502）

石化装置改扩建工程的吊装施工难点是工期紧、施工危险性大、施工区域的情况复杂、吊装对象的重量不易准确计算等，充分了解设备的特点，编制合理的吊装方案，采用合适的分段、整体、平移等吊装方法是解决问题的关键。文章在对这些内容进行论述的基础上，结合北京燕山石化乙烯工程、上海赛科苯乙烯改扩建工程、上海石化天然气项目改造工程对其进行重点阐述。

石化装置；改扩建工程；吊装方案；吊装方法；工程实例

0 引言

在国内炼油、乙烯及其下游装置的新一轮改扩建施工中，吊装施工是施工的难点和重点。本文通过北京燕山石化71万t乙烯改扩建、齐鲁石化乙烯改扩建、上海赛科65万t苯乙烯装置改扩建、上海石化天然气项目改造等工程，对石化装置改扩建工程中的吊装施工进行总结，为相关工程的施工提供借鉴。

1 改扩建工程吊装施工的特点

（1）工期紧。改扩建工程的许多改造、拆除、安装工作需要在装置的检修期间完成，在这期间给施工留下的时间不多，一般来说工期都较紧。

（2）施工危险性大。改扩建工程的施工常分为几个阶段进行，其中一些工作不可避免地要在装置正常开车的情况下进行，存在边生产、边施工的情况；设备、管道内的残留物料在切割过程中部分易着火；部分需要拆除的设备在管廊下，空间狭小且重量大，吊装难度大；随着拆除的进行，设备、框架整体稳定性降低。

（3）施工区域的情况复杂。装置内的地下管道、地井、地面的路灯、消火栓、建筑物等给大型吊车的场内行进和站位带来困难，在施工前必须详细地勘查现场，了解吊装区域内地上和地下的障碍物，并对其进行相应的处理。

（4）设备管道先拆后装。设备管道安装与常规工程不同的是增加了设备拆除、设备移位工序，先拆除旧设备后安装新设备。吊装工程中，旧设备拆除的难度要比新设备安装的难度大。

（5）施工区域狭小，吊车站位困难。由于在旧装置内施工，所以受到原有设备、管道的影响，施工区域狭小。施工中可以使用液压式起重机，充分利用其机动灵活的特点，并根据需要接延伸副臂或变幅副臂，增大其吊装高度和半径。但由于一些设备的重量大、半径远，仍然需要使用桁架臂式起重机进入现场；在这类吊车进入时，起重机的站位、接杆会受到更大的限制。

（6）大型设备以分段拆除、分段安装为主。受到旧装置内道路转弯半径，运输路线上的管廊高度，已有不能拆除的建筑物、构筑物、管道的影响，一些大型设备不能整体运输进场；受装置区狭小空间的限制，吊车的超起配置不能使用；受到接杆场地的限制，在能使用吊装能力较强的桁架臂式起重机的地方，只能采用液压式起重机。以上因素导致大型设备要以分段拆除、分段安装为主。

（7）拆除施工的工作量大，被拆除对象的重量不易准确计算。改扩建工程中旧设备、旧管道已经运行多年，可能进行过多次改造，而多次改造的技术资料已经不全；装置停车后，旧设备内有残留的物料不能置换干净，这些都导致旧设备重量发生变化，对于编制吊装方案来讲，吊装重量不准确，是最大的风险。

（8）大型机械使用量大。改扩建工程中一些小设备、小阀门需要更换和拆除，虽然其重量小，但是因所处位置很高、很远或很难吊装，都需要大型吊车来施工。

改扩建工程通常是对装置的产能进行扩大，因此新安装的设备重量大、直径大、高度高，在原有装置的狭小区域内吊装也增大了难度，需要使用大型吊车才能将其吊装就位。

2 吊装方案的编制

针对改扩建工程吊装施工的特点，在编制吊装方案中应当从以下几个方面着手。

2.1 确定合理的施工程序

改扩建的工程通常分为两个阶段，即装置停车前和停车期间。装置停车前进行部分设备、管道的预制和安装，到了装置停车检修期间进行现场改造、连头等工作。

新安装的设备可以利用停车前吊装就位，但需要拆除、更换的设备只能在停车后施工。对于停车期间施工的设备，应当合理安排其拆除顺序、新旧设备的运输顺序和时机。管道安装可以通过加大预制深度，减少现场的施工工作量。电气、仪表专业涉及面小，在设备、管道专业展开后再进行作业。因此，设备拆装的速度直接关系到整个工程的进展。

因此吊装方案中，应详细描述全部设备拆、装过程，详细策划吊装网络计划。吊装作业计划在很多情况下是按照作业小时来安排的，作业网络计划必须特别详细。

施工前期要以设备特别是大型设备的拆装为主，中后期以管道安装为主，电气、仪表专业穿插进行。而设备的拆除顺序也要根据现场吊车的调配、设备进场的先后进行合理的安排。

2.2 充分了解设备特点

吊装方案准备时，应详细了解本次改扩建设备的改造特点、需要拆除或更换的旧设备运行状况，包括旧设备以前是否被改造过，设备内部结构是否变化，设备运行介质是否变化，设备疲劳损伤程度等情况。

了解设备的吊点情况。吊点设计时可以考虑采用旧设备现有的吊耳，但是，必须要对旧吊耳进行无损检测，检查焊缝和受力部位，采取渗透或者超声等检测手段。

2.3 详细测量勘查现场，做好现场平面布置

改扩建工程在旧装置内进行，作业场地面积一般特别狭窄，作业空间也特别紧张，周围在用装置和设备管道密集。方案编制前，必须做特别详细的实地勘查，测量和绘制详细的吊装现场平面图。

要特别注意吊装工艺和吊车运行对空间的需求，防止吊装过程中，吊臂与其他设施相碰 （卡杆）。并在条件允许的情况下，在装置正常生产期间，利用装置内部分空场，提前进行设备的进场摆放、附属部件安装和吊车布置。

了解吊车站位处的地下、地上设施情况，重点是地下管道、电缆沟等，如果有，就必须进行相应的地基处理。

在进行现场布置过程中，主要考虑以下方面：

（1）吊车站位。主吊车和辅助吊车的型号，支腿的位置或履带的宽度，配重或超起配重的回转范围，吊车臂杆接杆区域，吊车行走路线，设备卸车位置、起吊位置和主辅吊车站位位置，地下设施负载情况和需要处理的地下、地面障碍物，处理的方法。

（2）设备运输。设备进场后的摆放位置与吊车站位配合，是否安装附件。设备运输进场路线，包括场内、场外的运输路线，运输路线上的障碍物处理，运输高度，最低点位置。

（3）通道。在装置生产期间的施工，吊车站位、设备提前进场必须留出安全通道和消防通道。

2.4 加强HSE管理

由于改扩建工程存在边生产、边施工的情况，即使是停车后的施工，由于可燃或有毒物质残留，也给施工带来极大隐患。因此，施工单位应当把HSE管理当成首要问题，从施工准备阶段抓起。

（1）了解装置工艺流程、物料特点，并由装置的HSE工程师、生产工程师对施工人员进行安全培训、装置培训。

（2）必须在方案中设计或预留消防通道和安全通道。在吊装作业区域内，应设置消防器材，保证作业人员在吊装全过程中的安全和健康。

（3）应急预案。对可能发生的意外情况，应提前有应急对策或应急方案。在装置正常生产期间进行吊装作业，工件碰到运行中的设备、管道，不论其是否发生泄漏，都应立即停止施工，将被吊工件放回至地面，并报告给装置操作人员，按照装置要求撤离到安全位置；当现场发生失火时，施工人员应立即停止施工，并报告给装置操作人员，按照装置要求撤离到安全位置。在拆除作业中，若被拆除的旧设备重量超重，则可考虑临时分段，或者先拆除旧管道和保温层，减轻重量。

（4）动火分析。如果对设备进行分段拆除或需要焊接新吊耳时，必须要对设备内部和周围环境进行动火分析，避免可燃或有毒物质残留或泄漏；焊接新吊耳必须依据合理的焊接工艺。

（5）一般工程中，大型吊车夜间是不作业的，但是改扩建工程中吊车经常夜间作业，应为吊车夜间作业配置照明设施；即使吊车夜间不作业，也要保证吊车周围有足够的照明，以防止其他人员和其他作业误伤吊车，应在吊车周围设置吊车停滞期间的警戒线和警示灯。

（6）改扩建工程中交叉作业多，作业复杂，应防止高空坠物、电焊火花飞溅、电线漏电对吊车造成伤害。特别要注意对吊装机具和钢丝绳的保护，防止电火花飞溅伤害钢丝绳，防止车辆压伤钢丝绳，吊装机具和钢丝绳应专门存放和保护，专人看护保管。

（7）应提前维护、检查吊车，使吊车处于使用完好状态，特别应避免漏油、液压系统故障。

（8）方案中应规定利用原有设施 （旧设备、旧框架、旧基础）作为吊装受力部位，利用现有道路作业，必须事前征得甲方同意；同时对利用的设施应进行必要的受力计算。

总之，要制订详细的施工方案和进行JHA（Job Hazard Analysis，即工作危害分析）分析，对施工人员进行技术和JHA交底。制订施工应急预案，进行应急演习。各项HSE管理措施要从头抓起，做到防范于未然。

3 吊装方法

3.1 分段吊装

主要针对塔类设备、部分大直径的储罐以及需要分段的立式设备。旧设备采用分段拆除的方法，新设备采取分段运输、吊装、现场组焊的方法。

设备分段时要考虑以下几个方面：

（1）吊车的吊装能力。受到现场狭小区域和障碍物的影响，吊车应选用桁架臂吊车还是液压臂吊车；吊车是否能带超起装置进行吊装；吊车站位是否距离被吊装对象较远，吊装作业半径是否较大，以及吊车臂杆长度的影响。因此吊车的吊装能力是分段主要考虑的方面。

（2）运输能力。运输道路的宽窄，运输路线的允许最大通过高度、转弯半径，设备制造厂家的装车能力，现场卸车要求，运输道路上障碍物的处理。

（3）设备的现场摆放位置、起吊位置、安装梯子的平台位置。

3.2 整体吊装

主要是卧式设备 （包括压缩机、泵等）和允许整体运输进场的立式设备。

3.3 框架内、管廊下的设备

主要是卧式换热器，吊装时需要利用吊车和倒链配合，采用夺吊的方法，将其从框架内吊出或吊进框架内。吊装时需要利用旧框架梁作为倒链的拴挂点，必须提前进行受力计算，必要时采取加固措施。

管廊下换热器的吊装可以通过设置轨道进行滑移，该方法适合于30 t以上、安装在管廊下方的设备。先采用千斤顶将设备顶升起来后，在设备下方设置轨道，外部轨道以拖车为基础进行安装，用倒链将设备牵引出管廊后，直接落在拖车上；主吊车吊起设备，撤出轨道，再放在拖车上运出现场；重新安装新设备。

3.4 塔类设备的整体平移

在进行乙烯装置中的汽油分馏塔、急冷塔的更换时采用整体平移技术。具体施工程序如下：

（1）塔体预制场地的地基处理 （包括临时基础开槽、施工、混凝土养护）。

（2）滚道设置：下滚道铺设、滚杠铺设、滚排铺设。

（3）塔整体预制、新塔基础施工。

（4）装置停车。

（5）拆除旧塔：分段拆除旧塔，旧塔基础拆除、浇注、养护，场地平整。

（6）铺设延伸滚道。（7）设置牵引机具。（8）塔平移：试平移，正式平移，平移就位。（9）塔就位：安装垫铁，拆除滚杠，地脚螺栓焊接、找正，二次灌浆，水压试验。

4 工程实例

4.1 北京燕山石化71万t/a乙烯改扩建工程

本次改扩建工程分为4个阶段进行，具体时间和工作量见表1。

表1 乙烯改扩建工程阶段和主要吊装工作量

其中第四阶段是施工重点。此阶段的设备拆除、安装要在检修开始后的7 d内完成，因此必须做好现场的吊装准备、布置，以便完成重点设备的吊装。

在各阶段所用的主要吊装设备和采用的吊装方法见表2。

现场平面布置情况：

（1）DA-101/103塔预制利用急冷区和炉前管廊的空间。第三阶段进行现场整体预制，塔体分片运输进现场并进行组装；第四阶段拆除旧塔后，新塔整体平移到位。

（2）第三阶段现场安装的9座塔，采用分段吊装的方法。其中DA-456丙烯精馏塔，直径为5 200 mm，考虑到运输高度的限制，将该塔分为18段运到现场并进行吊装，安装完成后整体垂直度偏差复测仅为18 mm。冷箱由于场地限制，在第三阶段采用现场组装的办法进行安装。

表2 主要的吊装设备和吊装方法

（3）在第四阶段，拆除、安装的设备较多，吊车使用也较多。在本阶段需要使用的吊车有500 t吊车2台、350 t吊车2台、200 t吊车1台、160 t吊车2台，大型吊车共7台。

在第三阶段对需要的部分设备提前运输进场。其中压缩区的DA-203碱/水洗塔、GB-201裂解气压缩机摆放在压缩机厂房前空场上，同时预留出500 t吊车接78 m主杆的场地。冷区的DA-451脱乙烷塔2#分段进场，放在冷区东面的通道上。

4.2 上海赛科65万t苯乙烯装置改扩建工程

该工程是通过对原有装置新增少量关键设备和对部分现有设备进行改造，使装置生产能力由50万t/a扩大至65万t/a。本工程吊装的重点是R-3001、R-3003、过热炉模块和烟囱，这三部分在装置33区，在吊装方案编制时应统筹考虑。

R-3001规格为D 5 200 mm×30 323 mm，总质量为500 t。改造方案是在设备筒体指定位置将设备断开后，上部旋转180°，再与下段筒体组对焊接在一起。上部筒体切割后的尺寸为D 5 200 mm×9 500 mm，质量50 t。吊耳利用设备顶部的4个人孔，根据人孔的规格制作4个吊装盖作为吊点，吊装盖与人孔间用螺栓连接。采用Demag-TC2600型500 t吊车接塔式工况进行吊装。

R-3003规格为D 5 900 mm×36 000 mm，总质量为500 t。如果采用整体吊装，根据现场实际、设备重量，需要使用1 250 t吊车。通过现场测量、了解地下设施情况，在1 250 t吊车站位处有两根DN1 800 mm的循环水管道、DN600 mm的消防水管道。采用1 250 t吊车进行整体吊装，其站位处的地基处理难度大、周期长、费用高，并且吊装的费用也高。同时该处还需要站吊车进行R-3001和加热炉模块的吊装。通过综合考虑，决定将该反应器分为两段运到现场，采用Demag-TC2600型500 t吊车分段吊装并进行现场焊接 （见表3）。

表3 装置R-3003的分段数据

其他内件共100 t，分为导流锥、外Johnson网、内Johnson网、组合件等。

过热炉模块和烟囱吊装。模块分为4组，分组吊装就位。烟囱分2段运到现场，在地面组对后整体吊装 （见表4、表5），安装在对流段上方，标高EL 27.780～65.000。

表4 过热炉模块参数

表5 过热炉烟囱的分段

以上吊装工作按照施工计划、设备到货计划进行统筹考虑，采用Demag-TC2600型500 t吊车，具体的吊装程序如下：

500 t吊车SSL工况，主臂60 m，吊装加热炉模块和R-3003下段；500 t吊车SSL工况，主臂78 m，吊装R-3003上段和加热炉烟囱；500 t吊车SWSL工况，主臂 60 m，副臂42 m，吊装R-3001。

4.3 上海石化天然气项目改造工程

本工程是在原有装置内增加部分设备，从工艺上以天然气代替燃料油、石脑油和部分液化气。在改造中，需要在原有的120万t/a延迟焦化装置中新增塔4座，设备参数见表6。

表6 天然气项目改造工程塔数据

C-9201、9202、9203塔在一个狭小的区域内，新塔的周围三面是原有装置的框架、管廊、设备，一面为检修道路，道路宽7 m，道路对面为汽油储罐。通过现场测量，大型吊车的超起装置在狭小区域内无回转空间，同时受到道路转弯半径限制，设备最大运输长度为25 m，因此，这3座塔采用分段吊装、现场组对焊接的方式（见表 7）。

表7 C-9201、9202、9203塔的分段情况

吊车采用SC3500型350 t履带吊车，主臂工况，主杆长度72 m，最大吊装半径15.3 m，额定吊装质量112 t。

C-9302塔所在区域的吊车站位、设备进场道路条件较好。因此，该塔采用整体运输进场，用两辆50 t吊车将其卸车后放在支架上，在地面安装劳动保护设施后，进行整体吊装就位。塔吊装用QAY 300 t汽车吊，吊装半径9 m，额定吊装质量73.2 t，实际吊装质量63.1 t。

Hoisting Construction in Reformation and Expansion Project of Petrochemical Facilities

HUANG Feng（Beijing Yanhua Architecture Installation Engineering Co.,Ltd.,Beijing 102502,China）

Hoisting construction in reformation and expansion project of petrochemical facilities has difficulties such as short construction period,great risk,complex site circumstance and inexact calculated hoisting object weight.The key measures to solve these problems are as follows：preparing a rational hoisting scheme and adopting appropriate hoisting approaches including segmenting,integrating or translating.In addition to above description,this paper puts emphasis on the practical hoisting cases of the ethylene project of Beijing Yanshan Petrochemical Co.,the styrene reformation and expansion project of Shanghai Saike Co.and the natu-ral gas reformation project of Shanghai Petrochemical Co.

petrochemical facilities;reformation and expansion project;hoisting scheme;hoisting method;

TE96

B

1001－2206（2011）03－0067－05

黄 峰 （1975-），男，福建连城人，高级工程师，1998年毕业于重庆建筑大学，主要从事石油化工装置安装工作。

2010-07-29