煤化工装置建设中大型设备集中吊装的实践与分析

2023-02-22李基达

当代化工研究 2023年1期

＊李基达

（中化二建集团有限公司山西 030021）

伴随我国煤化工产业的快速化发展，以及相关技术的越发成熟与推新，尤其是在设备材料制造及加工水平方面的持续优化，使得单系列大型装置数量日渐增多，且规模也在持续增大。随着装置的越发集约化、大型化，为煤化工产业发展提供了充足支撑与保障，并为其技术革命奠定了坚定根基，但同时也为此产业发展带来了许多的挑战。在建设煤化工装置时，对于大型设备来考量，对其开展进厂、吊装等操作，实为当前需要迫切解决的关键性问题，特别是伴随相关装置越发朝着大型化方向发展，超限设备（超重、超宽、超长及超高等）数量、类型日渐增多，其不仅增加了运输方面的难度，而且也给装卸、吊装方面带来了很大的困难，每次大型吊车进厂都需要很大的资金投入。针对此情况，如何将各种设备集中送至指定场所，然后由大型吊车对其进行集中化吊装，以此减少此方面的成本投入，已经成为当前需要迫切解决的一项难题。本文以某项目为例，围绕其煤化工装置，就其各种大型设备的集中吊装方案过程分析展开深入剖析，现探讨如下。

1.金项概述

某公司的甲醇制烯烃一期工程（180万吨/年）地处某市的经济开发区内，占地总面积为8600m2，投资总金额为51.0亿元。对于此项目而言，其乃是国家实施全过程质量管理的首批次试点工程。需要强调的是，此项目的主要原料是煤，通过对水煤浆加压气化技术的合理化应用，来进行所需要的粗合成气的制备，并且通过各项操作（比如低温甲醇洗净化等），从中能够得到所需要的精制合成气（与甲醇合成要求相符），最后再经一系列的处理操作（比如成、精馏等），可以得到满足现实所需的精甲醇。需特别强调的是，在此项目实际操作中，需要选配相适宜的安装队伍，通常情况下，多以工程量清单招标方式来进行选定，而吊装各大型设备主要囊括不同自然界区架构下的安装区域。

2.大型设备概况

（1）预精馏塔。基本规格为：立式塔：φ4100mm，净重129.3t，高度为40956mm。（2）精馏塔。立式塔：φ4700mm，净重376.8t，高度80260mm。（3）回收塔。立式塔：φ5600mm，高度66340mm，净重331.0t。（4）气化炉。立式设备：φ3600mm，净重302t，高度24377mm。（5）甲醇洗涤塔。立式设备：φ42000mm，总重1060t，高度65800mm。（6）CO2产品塔。立式设备：φ2800mm，总重98t，高度34330mm。（7）H2S浓缩塔。立式设备：φ4200mm，总重184t，高度55800mm。

3.具体的吊装方案过程

（1）吊装方案。针对安装单位而言，进行吊装方案的编制工作，且完成编制后，交于上级单位，由其进行审查批准，最后再交监理公司，由其进行审批。为了能够最大程度提高各项工作的安全性，需组织监理公司、项目建设管理者及内部技术人员、外部专家等，围绕所制定的方案，开展严格且深入、细致的审查。针对大型设备而言，其在现场的三个区域进行分布，需说明的是，因甲醇洗涤塔在其中是最重的，并且采取的是现场分段吊装方案，所以，需对最后一条焊缝进行空中组焊；另外，在冬季进行吊装时，首先对甲醇洗涤塔实施吊装，然后依次为合成精馏界区、气化界区。

（2）编制吊装方案的基本依据及设备。①《石油化工工程起重施工规范》（SH3536-2002-T）；②《起重吊运指挥信号》（GB5082-1985）；③《工程建设工程安装工程起重施工规范》（HG20201-2000）；④《设备吊耳》（HG/T21574-2008）；⑤《大型设备吊装工程施工工艺标准》（SH3515-2003）；⑥《石油化工施工安全技术规程》（SH3505-1999）。1000t履带式起重机性能表（XGC15000型，徐工）；400t履带式起重机性能表（400型，QUY）。

（3）吊装低温甲醇洗甲醇洗涤塔的过程分析。①吊装的各项参数。针对甲醇洗涤塔来讲，其基本规格为φ4.43×76.0m，而安装标高为0.2m。设备分为两段来完成吊装，对于下段设备而言，其长度为48.70m，质量是653.2t；而针对上段设备来考量，其长度、总重分别为27.4m、340t。在主吊车选择上，所选的是1000t履带吊（XGC15000型），并且还选用了超起平衡重（420t）+车身平衡重（90t）+转台平衡重（260t）。需要指出的是，如果臂杆长为72m且工作半径为17m时，额定吊重为753t，实吊重则为703.7t（包含钩头、机索具等配件的质量），因此，可得出符合率为93.45%，计算公式是：703.7/753×100%，因而与吊装设备下段的相关要求相满足。而在辅助吊车上，选择的是400t履带吊（QUY400型），超起平衡重（160t）+车身平衡重（30t）+转台平衡重（140t）。当臂杆长、工作半径分别为36m、9m时，额定、实际吊重分别是447t、376t，符合率是84.12%，公式为（376/447×100%），也与吊装设备上段的相关要求相满足。针对辅助吊车来讲，选择的是400t履带吊（QUY400型），车身平衡重（30t）+转台平衡重（140t）+超起平衡重（120t）。如果工作半径、臂杆长分别是12m、36m，此时，额定、实际吊重依次为301t、210t，而相对应的符合率则为70%，计算公式为210/301×100%，同样相符于相关的吊装要求。

②起重机械的各项作业参数分析。A.用于吊装甲醇洗涤塔下段的作业机械的参数为：a.1000t履带吊（XGC 15000型）。主臂长度为72m，回转半径为24m，悬浮配种为420t，作业半径为17m，额定吊钟为753吨，实际吊重为703.7t，符合率为93.46%；b.400t履带吊（QUY400型）。实际吊重为340t，额定吊重400t，作业半径9m，悬浮配重160t，回转半径11m，主臂长度36m，符合率为85.0%。针对1000t履带吊而言，主要用作设备的吊装就位，在进行实际吊装时，不仅有甲醇洗涤塔下段塔体的质量，还包括有索具、吊钩及相关附件的质量；而对于400t履带吊来分析，多用作设备的平卧抬尾操作，在其实际吊重当中，同样囊括有索具、吊钩等的质量。B.甲醇洗涤塔上段吊装作业机械的各项参数。a.1000t履带吊（XGC15000型）。其负荷率为84.28%，实际吊重为376.5t，额定吊重447t，作业半径20m，悬浮配重240t，回转半径为21m，主臂长度为102m。其多用作设备的吊装就位，上段设备的质量为340t，而在实际吊重当中，囊括有索具、吊钩的质量，即27.5t，而附件的质量为9t。b.400t履带吊（QUY400型）。其主臂长度、回转半径、作业半径分别为36m、11m、12m，而悬浮配重、额定吊重、实际吊重依次为120t、301t、200t，负荷率为70%。其主要用作设备的平卧抬尾，在实际吊重当中囊括有索具、吊钩的质量，即为10t。

（4）合成精馏塔的具体吊装过程分析。①精馏塔吊装的各项参数。规格型号为φ4.7×80.260m，质量为376.85t，主吊车为1000t超起（XGC15000型），溜尾吊车为400t超起（QUY400型），安装标高为12.05m。选用的是空中组对方式。

针对主吊机来分析，所选用的是1000t履带吊超起工况作业，其旋转中心与地面之间的距离为4.691m，而履带的长、宽分别是14.665m、12.8m。针对本次吊装来分析，初步选定的是履带吊，其工况为：臂长为102m，起吊回转半径为22m，而超起平衡重半径是24m，并且选择空中组对方式来实施吊装。

②吊车选型及验算受力情况。A.1000t履带吊的工作半径（R）是22m，履带吊工况为449t，在吊装过程中，吊车的负载率是390.5336/449，即为87%，与要求相满足。B.溜尾吊机选用400t履带吊超起，另外，针对此吊机而言，需要将其旋转中心与地面间的距离设定好，即2.545m。本次吊装拟定选择的带吊工况是：臂长为36m，额定起质量为350t，超起平衡重半径为15m，回转半径为14m。溜尾吊车起质量为170.58t，溜尾用400t超起吊车的额定起质量为346.3t，较最大受力（17.57t）大，因此，选择400t履带吊，能够满足溜尾条件，并且吊车符合相关要求与规范。

（5）气化炉吊装过程。①吊装的各项参数。气化炉的规格型号为φ3.6×24.373m，质量为302t，溜尾吊车型号为SCC4000型，拟用1000t主吊车（型号是XGC15000型），安装标高是+31.75m。

②吊装过程。针对1000t级履带吊的站位来讲，其与气化炉基础中心之间存在一定的距离，即34m，另外，于车后方24m处，加超起配重（即为460t）；然后移动履带吊（400t），使其位于设备尾部事先选定好的地方，于400t、1000t履带吊的吊钩上，将所需要的吊装绳索挂好。针对1000t履带吊而言，借助1根支撑式平衡梁，连接于两管轴式主吊耳；而对于400t履带吊来分析，则与试吊（设备尾部）处于连接状态，即两台履带吊同时开展一致的抬吊操作，以此使气化炉与设备支墩之间保持一定距离，离开高度为200mm，然后停车10min，进行详细检查，明确无差错之后，便可正式进行吊装操作。在开始吊装后，用1000t履带吊将汽化炉适当提升，且根据实际情况将吊钩起升；而针对400t履带吊来讲，则需要将汽化炉的尾部抬起，使其与设备支墩之间的距离为200mm；用25t汽车吊将设备支墩抽出，而400t履带吊回钩，以此使设备与地面之间的距离达到200mm，伴随气化炉的直立适时行走；针对此时的1000t履带吊来讲，在吊装时，作业半径维持在34m，吊直气化炉。两台吊车相互配合，吊直气化炉之后，将溜尾绳索予以拆除，将气化炉适当提升，使其底部与气化框架之间的距离达到300mm。1000t履带吊将转臂杆向右进行旋转，把气化炉移动到正对中心处，1000t履带吊实施回钩操作，借此让气化炉就位，与此同时，还需要调整设备的方位，比如垂直度、水平度等；如果设备已经完全就位，此时，便可把螺栓予以紧固，并且吊车送钩，最终便完成吊装。

4.施工技术要求及集中吊装建议

（1）施工技术要求。①依据设备的安装标高、体积、质量及施工进度、现场条件等，以起重作业人员为对象，对其开展系统化培训，帮助其更好地掌握起重机的型号、规则等技术参数，并让其熟悉吊装全过程。②施工负责人需要依据吊装的相关工艺要求，提前进行丈量、放线等操作，对设备摆放以及起重机站位进行指挥。③在吊装设备之前，施工负责人需要相关部门人员、技术人员一道对设备的方位、质量进行核实；另外，若基础通过检验明确满足安装条件之后，才能进行吊装操作。④无论是在吊车站位处，还是在行走范围内，都需要进行吊车专用底排或者钢板的铺设。⑤当起重机在实施吊装过程中，车体的回转与臂杆的起落不能同时进行，需要逐项实施。还需强调的是，在吊装全程当中，设备与臂杆之间的空间距离应≥0.2m。⑥当用吊车对设备尾部进行递送操作时，在离地面的距离上，不能太高，通常需要＜200mm。

（2）集中吊装建议。①针对建设单位来讲，在吊装方案的编制、修改、审核等环节当中，应积极、全程化参与，集思广益，将其中隐藏的安全隐患或漏项找出来，并与设备制造、土建施工、施工监理等方保持紧密联系，以此为吊装操作提供保障。②在安装方面，可实施工程量清单招标，设备吊装所有均融入到总清单当中，这样做的目的是使现场施工单位能够更好与设备制造厂家保持沟通，防止由于设备到场后与原先要求不相符，而导致窝工或者现场工作量增加等情况发生。