氣化裝置關(guān)鍵設(shè)備吊裝施工技術(shù)

強(qiáng)永厚

（八冶建設(shè)集團(tuán)有限公司，金昌 737100）

1 工程概況

國(guó)內(nèi)某尿素項(xiàng)目的核心部分為氣化裝置。根據(jù)氣化裝置框架結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，整體框架高度為56.9 m，其中33 m標(biāo)高以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，33 m標(biāo)高以上為鋼結(jié)構(gòu)。該裝置關(guān)鍵設(shè)備氣化爐、合成氣洗滌塔及高壓氮罐位于氣化框架。因?yàn)闅饣癄t、合成氣洗滌塔及高壓氮罐吊裝高度高，質(zhì)量大，且均位于鋼結(jié)構(gòu)框架內(nèi)，所以存在較大的吊裝難度。為保證氣化裝置關(guān)鍵設(shè)備吊裝順利完成，需考慮工期、成本、安全及資源等多種因素，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)及具體情況制定吊裝方案。

2 吊裝方法的選擇

在本方案設(shè)計(jì)中，立式設(shè)備采用750 t履帶吊作為主吊車，以260 t履帶吊或汽車吊作為輔助吊車進(jìn)行吊裝。臥式設(shè)備采用一臺(tái)吊車完成吊裝，無(wú)須溜尾吊裝。立式設(shè)備運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)，主吊耳需靠近主吊車并水平對(duì)稱放置。板孔式溜尾吊耳應(yīng)置于主吊車正上方。管軸式溜尾應(yīng)水平對(duì)稱放置。根據(jù)工程概況，在立式設(shè)備吊裝過程中，需借助兩臺(tái)吊車采用抬送法吊裝方式完成吊裝，其中一臺(tái)吊車進(jìn)行頭部吊裝，另一臺(tái)進(jìn)行尾部溜吊。具體來(lái)看，吊裝時(shí)逐步提升主吊車，設(shè)備上部吊耳可在提升主吊車過程中逐漸上升并保持垂直狀態(tài)，以輔助吊車進(jìn)行溜尾，使設(shè)備尾部吊離地面并保持300 mm逐漸向前抬送，直到設(shè)備呈現(xiàn)直立狀態(tài)。這種情況下輔助吊車摘鉤，主吊車能夠?qū)⒃O(shè)備及時(shí)吊入框架，待設(shè)備吊至安裝位置后回鉤，使設(shè)備就位到基礎(chǔ)位置。

第一，設(shè)備試吊。在完成吊裝準(zhǔn)備工作后，由吊裝負(fù)責(zé)人下令采用主吊車和輔助吊車同時(shí)提升吊起設(shè)備。在設(shè)備離開鞍座約100 mm后停止提升，保持 5 min，仔細(xì)檢查吊車及設(shè)備的受力情況，待無(wú)異常后進(jìn)行設(shè)備的正式吊裝。

第二，正式吊裝。在正式吊裝前需要運(yùn)走鞍座。正式吊裝過程中，由吊裝負(fù)責(zé)人下令利用主吊車進(jìn)行設(shè)備提升，借助輔助吊車向前抬送設(shè)備。指揮人員應(yīng)當(dāng)注意各吊車吊鉤滑車組與地面是否保持垂直，防止吊車水平附加載荷增加。在設(shè)備吊裝過程中，要求設(shè)備、吊裝機(jī)具和鋼結(jié)構(gòu)之間保持一定的安全距離[1]。

第三，吊裝指揮。在吊裝過程中，現(xiàn)場(chǎng)吊裝負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)與設(shè)備制造技術(shù)人員積極配合，在技術(shù)人員指導(dǎo)下完成吊裝就位、設(shè)備就位以及找正等相關(guān)工作，確保氣化爐能夠?qū)崿F(xiàn)正確安裝。此外，在設(shè)備吊裝時(shí)需滿足的吊裝條件包括[2]：吊裝前應(yīng)由施工方、監(jiān)理方和業(yè)主方確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)的吊裝條件，并在吊裝條件確認(rèn)表中簽字確認(rèn)；完成設(shè)備基礎(chǔ)施工并檢驗(yàn)合格后進(jìn)行表面處理，使其強(qiáng)度符合設(shè)備吊裝條件，同時(shí)需提前準(zhǔn)備好設(shè)備墊鐵；對(duì)驗(yàn)收符合安裝條件的，可經(jīng)參驗(yàn)單位簽字確認(rèn)；檢查吊裝使用的主吊車、輔助吊車及吊索具狀態(tài)確保狀態(tài)良好；吊裝場(chǎng)地處理完畢，符合設(shè)備及吊車使用要求，吊車站位場(chǎng)地耐壓達(dá)22 t·m-2，運(yùn)輸通道地耐壓達(dá)20 t·m-2，場(chǎng)地平整度符合相應(yīng)的吊裝要求。

3 吊裝平面布置及地基處理

3.1 吊裝平面設(shè)置

在布置吊裝平面時(shí)應(yīng)遵循一定的原則：設(shè)置便捷的吊裝通道，以實(shí)現(xiàn)750 t和260 t履帶式吊車吊裝及行走；便于設(shè)備吊裝前擺放，使其不影響土建基礎(chǔ)施工以及相關(guān)設(shè)備安裝；氣化裝置關(guān)鍵設(shè)備吊裝，設(shè)備吊裝主吊車為750 t履帶吊車，利用260 t履帶吊車進(jìn)行設(shè)備尾部抬送。

3.2 吊裝地基處理

對(duì)于設(shè)備組裝場(chǎng)地和設(shè)備吊裝場(chǎng)地，要求滿足平整、堅(jiān)實(shí)等條件。比如，針對(duì)750 t履帶吊車吊裝站位地基，要求其具備一定的基礎(chǔ)條件。750 t履帶吊車站位的地基處理范圍20.0 m×32.5 m，地基壓力為2 500 t·m-2，路基板對(duì)于地基表面壓力為23.2 t·m-2，要求地基表面標(biāo)高與氣化裝置設(shè)計(jì)零標(biāo)高一致[3]。

結(jié)合上述地質(zhì)條件，對(duì)于750 t履帶吊裝站位地基處理，可采用軟地基處理方法，在相關(guān)范圍內(nèi)開挖2.5 m深基坑，夯實(shí)底部黏土，之后從基坑底部向上依次采用200 mm厚塘渣、2 100 mm厚毛石密排回填，表面可使用200 mm厚塘渣找平，同時(shí)用壓路機(jī)壓實(shí)平整，使其標(biāo)高與裝置設(shè)計(jì)零標(biāo)高保持一致。針對(duì)260 t履帶吊車吊裝站位地基處理時(shí)，只需處理總平面布置圖中除去750 t履帶吊車吊裝站位的部分。在吊裝溜尾時(shí)，利用260 t履帶吊車需抬送設(shè)備尾部，因此260 t履帶吊車履帶接地壓力為14 t·m-2，750 t履帶吊車空車行走過程中履帶接地壓力為12 t·m-2。在這一范圍內(nèi)接地壓力不大，因此也可采用軟地基處理法，即開挖基坑深度為1 m，基坑底部利用黏土夯實(shí)，之后從基坑底部向上依次采用150 mm厚塘渣、700 mm毛石密排進(jìn)行回填處理，表面可采用150 mm厚塘渣找平，并使用壓路機(jī)壓實(shí)平整，使其能夠與裝置中設(shè)計(jì)零標(biāo)高保持一致。

4 關(guān)鍵設(shè)備（氣化爐）吊裝工藝流程

從氣化爐設(shè)備吊裝要求來(lái)看，在現(xiàn)場(chǎng)指定位置整體臥式組裝成型，使其能夠達(dá)到相應(yīng)的吊裝條件。氣化爐在吊裝過程中需要遵循一定的工藝流程：在現(xiàn)場(chǎng)臥式組裝氣化爐后使其達(dá)到吊裝條件，由750 t履帶吊車站位并在車后方增加超起配質(zhì)量220 t，在750 t吊車吊鉤上掛好吊裝繩索，在750 t吊車位置連接設(shè)備頂部?jī)蓚€(gè)管軸式主吊耳，由260 t掛好設(shè)備底部吊裝繩索開始吊裝。750 t吊車作業(yè)半徑為16 m，提升氣化爐實(shí)際離地達(dá)35 m，旋轉(zhuǎn)750 t吊車吊臂，轉(zhuǎn)動(dòng)氣化爐使其到達(dá)正對(duì)基礎(chǔ)位置，待氣化爐就位后及時(shí)拆除主吊繩索。氣化爐吊裝過程中主吊車采用履帶起重機(jī)，型號(hào)為SCC7500。利用HDB工況，主臂長(zhǎng)度為72 m，吊裝半徑為16 m，吊車最大負(fù)荷率為0.75，符合吊裝要求。尾部輔助吊車采用履帶吊型號(hào)為QUY260-260t，標(biāo)準(zhǔn)主臂工況，主臂長(zhǎng)度為23 m，半徑為7 m，吊車負(fù)荷率為0.89，符合吊裝要求。

4.1 氣化爐吊裝工藝流程

氣化爐在現(xiàn)場(chǎng)立式組裝完畢并達(dá)到吊裝條件→750 t履帶吊車站位并在車后方加超級(jí)配質(zhì)量220 t→ 在750 t吊車吊鉤上掛好吊裝繩索→750 t吊車連接設(shè)備頂部?jī)蓚€(gè)管軸式主吊耳→260 t掛好設(shè)備底部吊裝繩索→開始吊裝，750 t吊車作業(yè)半徑為16 m并提升氣化爐離地高度到35 m左右→旋轉(zhuǎn)750 t吊車臂桿→氣化爐轉(zhuǎn)動(dòng)至正對(duì)基礎(chǔ)位置→氣化爐就位→拆除主吊繩索[4]。

4.2 氣化爐吊裝

在關(guān)鍵設(shè)備中，氣化爐的吊裝是首要問題。汽化器的直徑為4.85 m，質(zhì)量約為530 t，高度接近32 m，所以要用1 250 t的履帶式起重機(jī)把它吊裝到一個(gè)38 m 的混凝土框架地基上。氣化爐的直徑大，質(zhì)量大，位置高，吊裝施工困難。

一方面，構(gòu)建吊裝框架。氣化工廠的鋼框架高達(dá)98 m，構(gòu)造較為復(fù)雜。為了確保氣化爐的安全吊裝，在吊裝前必須在設(shè)備安裝基礎(chǔ)上（高于38 m的高度）預(yù)留好鋼臺(tái)和外部橫梁。

另一方面，起重地點(diǎn)?？紤]制造、運(yùn)輸及交貨時(shí)間等因素，氣化爐的交貨方式大致可以分為兩類：一是由制造企業(yè)將整個(gè)運(yùn)輸送到工地；二是生產(chǎn)廠商在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和送貨。不論采用何種運(yùn)輸方法，起重前通常是在原位進(jìn)行水平放置。因此，在起重過程中，必須采用兩個(gè)主吊耳和兩個(gè)尾吊耳。然而，由于氣化爐生產(chǎn)與組裝的需要，將兩對(duì)軸耳置于其中心上方的不同位置，即可達(dá)到主吊耳的設(shè)計(jì)要求。這兩個(gè)吊耳是主吊耳，各有利弊。若選用一對(duì)靠近頂端的吊耳作為主要吊耳，優(yōu)勢(shì)在于該裝置的直徑與合成氣冷卻器的直徑相近，可以共用一組平衡梁進(jìn)行吊裝，節(jié)約了調(diào)平梁的時(shí)間。

4.3 合成氣冷卻器吊裝

合成氣冷卻器具有3.4 m的內(nèi)徑，質(zhì)量約為535 t，高度接近44.5 m，所以用1 250 t的履帶式吊車把它吊在一個(gè)46 m的彈簧架上。合成氣的制冷機(jī)與汽化器的重量相當(dāng)，但是高度超過了10 m，因此很難安裝。在起重操作之前和之后，應(yīng)注意彈性支撐不像氣化爐直接安裝在水泥框架上，而是由24個(gè)彈簧支撐“掛”在一個(gè)鋼框架上。為縮短設(shè)備就位后橫梁、彈簧支座的安裝與復(fù)原周期，除在吊裝前預(yù)留一條外側(cè)承載梁外，其他3個(gè)構(gòu)件均可預(yù)先安裝并懸掛相應(yīng)的彈性支架[5]。吊裝時(shí)，設(shè)備與橫梁、彈簧支撐間的間隙比較小，因此很難吊裝。為降低安裝時(shí)兩邊的彈簧托架對(duì)裝置的影響，確保合成氣冷卻器的安全，在安裝前先將影響吊運(yùn)的彈簧托架全部拉開，并用麻繩綁緊，以確保安裝時(shí)有充足的位置和位置空間。在設(shè)備起重到位后，1 250 t履帶起重機(jī)持續(xù)承受載荷，使其始終處于適當(dāng)位置，并利用吊機(jī)將外側(cè)預(yù)留的承重梁修復(fù)，將剩余的彈簧托架與設(shè)備裙邊固定，1 250 t履帶吊緩慢回鉤，與彈簧托架配合進(jìn)行承載和調(diào)試。

4.4 氣液回流室與氣道組合件吊裝

氣液回流室，質(zhì)量超過300 t，是氣化裝置安裝、施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?；貧馐遗c燃?xì)夤芫€的結(jié)合因其形狀不規(guī)則，給尋找和吊裝帶來(lái)了很大難度。

一方面，進(jìn)行分組。氣液回流室與氣道的結(jié)合包括氣液回流室和氣道兩個(gè)部分，組配形式分為橫向和縱向兩種。豎向組合方式是采用兩個(gè)起重機(jī)將氣體回流室與管道豎向懸掛，并在空氣中進(jìn)行組合。

另一方面，為了滿足起重的要求，在安裝完成后，氣體回流室和管路總成必須旋轉(zhuǎn)90°。該工藝技術(shù)要求高，技術(shù)要求高，風(fēng)險(xiǎn)大，是整個(gè)煤氣化設(shè)備吊裝的難點(diǎn)，必須進(jìn)行嚴(yán)密組織和嚴(yán)格管理。先在場(chǎng)地適當(dāng)?shù)牡胤酵谝粔K15 m×10 m×1.5 m的砂坑，然后用兩個(gè)吊車把回氣室和煤氣管總成水平吊入砂坑，把整個(gè)回風(fēng)室置于砂坑內(nèi)。為避免砂粒在翻轉(zhuǎn)時(shí)流入氣腔，容器與砂池的接觸部位要預(yù)先用布條和膠帶進(jìn)行密封。1 250 t吊車隨后由一個(gè)與煤氣管一端相連的單滑輪傾斜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)傾斜。翻滾時(shí)，250 t吊車會(huì)隨著裝置一起運(yùn)動(dòng)，但不會(huì)受到任何作用力，意味著翻滾時(shí)裝置會(huì)有另一套裝置來(lái)保護(hù)裝置，且尾索可以預(yù)先安置在地上并與尾翼相連，能防止首次翻轉(zhuǎn)后在空中與尾索相連。當(dāng)回氣室和管道組件完成90°旋轉(zhuǎn)后，250 t尾吊借助尾部索具維持豎直，并將1 250 t 尾吊首次翻起時(shí)所設(shè)置的單滑輪翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行拆卸，并設(shè)有與回氣室的主吊耳相連的平衡梁和主懸索系統(tǒng)。然后，1 250 t主吊車與250 t尾吊車一起緩緩抬起，1 250 t主吊車?yán)^續(xù)吊鉤，250 t尾吊緩緩回到吊鉤上，兩臺(tái)吊車通過協(xié)同實(shí)現(xiàn)二次90°旋轉(zhuǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)某尿素項(xiàng)目所需的氣化裝置包括氣化爐和合成氣洗滌塔進(jìn)行吊裝方案設(shè)計(jì)，提出選擇合適的吊裝方法。在正式吊裝前需進(jìn)行吊裝平面布置和吊裝地基處理，使其滿足相應(yīng)的吊裝條件。針對(duì)吊裝作業(yè)中存在的風(fēng)險(xiǎn)問題，應(yīng)提前做好應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)一步提升吊裝施工安全性和氣化裝置吊裝質(zhì)量。