U-GAS氣化爐施工技術(shù)

＊陳 斌

中化二建集團(tuán)有限公司 山西 030021

U-GAS氣化爐施工技術(shù)

＊陳 斌

中化二建集團(tuán)有限公司 山西 030021

U-GAS煤氣化技術(shù)是以循環(huán)硫化床為基礎(chǔ)，以低成本的劣質(zhì)煤（煤矸石、中煤、褐煤、高硫煤等）為原料制取合成氣的技術(shù)。其核心設(shè)備多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，安裝具有一定的難度和特點(diǎn)。本文以義煤綜能公司500萬m3/d煤氣和20萬噸/年甲醇蛋白工程為例，就U-GAS氣化爐核心設(shè)備的安裝等關(guān)鍵技術(shù)做簡(jiǎn)單介紹。

U-GAS氣化爐；余熱鍋爐；旋風(fēng)分離器；料腿；施工技術(shù)

1.前言

U-GAS煤氣化技術(shù)是以循環(huán)硫化床為基礎(chǔ)，以低成本的劣質(zhì)煤（煤矸石、中煤、褐煤、高硫煤等）為原料制取合成氣的技術(shù)。目前該氣化技術(shù)已經(jīng)在美國(guó)、芬蘭、荷蘭等國(guó)家得到應(yīng)用。目前世界上規(guī)模最大的U-GAS氣化裝置是由我公司承建的義煤綜能公司500萬m3/d煤氣和20萬噸/年甲醇蛋白工程應(yīng)用的氣化裝置，其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1000萬m3/d，設(shè)計(jì)壓力1．0MPa。

圖1 氣化爐核心設(shè)備示意圖

圖2 氣化爐安裝工藝流程

2.U-GAS氣化爐的安裝要點(diǎn)

氣化爐核心設(shè)備主要包括氣化爐本體、余熱鍋爐（簡(jiǎn)稱“余鍋”）、旋風(fēng)分離器及料腿（四個(gè)部件）；安裝于36m標(biāo)高以上，穿越裝置框架11層，設(shè)備總高58．2m，總重874．8噸（圖1）

(1)利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（solidwork）模擬吊裝過程。

(2)采用吊車將氣化爐本體從58m高空穿入框架內(nèi)，懸空定位，再合攏、組焊、找正找平鋼結(jié)構(gòu)支座，氣化爐本體與支座同步回落就位。

(3)料腿由4個(gè)部件組成，需在框架內(nèi)分段組裝，但只有部件三上有一個(gè)支撐點(diǎn)；料腿部件二結(jié)構(gòu)外形不規(guī)則、偏心，安裝空間狹窄，利用吊車與滑輪組，采用框架內(nèi)雙吊點(diǎn)水平翻轉(zhuǎn)、豎立、移動(dòng)、就位。

(4)旋風(fēng)分離器采用多吊點(diǎn)輔助調(diào)直的方法，保證設(shè)備吊裝時(shí)的垂直度。

(5)整個(gè)系統(tǒng)要求設(shè)備安裝無應(yīng)力，利用設(shè)備間補(bǔ)償管道連接，消除設(shè)備間的安裝應(yīng)力。

3、U-GAS氣化爐施工工藝流程及操作要點(diǎn)

(1)氣化爐安裝工藝流程（圖2）(2)操作要點(diǎn)

①下灰段吊裝氣化爐吊裝前需先將氣化爐下灰段吊入框架內(nèi)，臨時(shí)放置在安裝樓層上。

②料腿部件四吊裝

氣化爐吊裝前需先將料腿部件四吊入框架內(nèi)，臨時(shí)放置在安裝樓層上。

③中心管安裝

中心管需在氣化爐本體吊裝前安裝在氣化爐下部。

④氣化爐本體吊裝

A、氣化爐本體吊裝重量約181t，安裝標(biāo)高36m，吊裝需跨過58m框架，吊裝半徑28m。經(jīng)計(jì)算，主吊車選用徐工XGC15000（1000t）履帶吊車吊裝。

B、斷開的氣化爐鋼支座拉開分別布置在36米標(biāo)高樓層氣化爐吊裝孔的南北兩側(cè)的臨時(shí)導(dǎo)軌上，將合攏時(shí)需使用的承重倒鏈布置好。做一次基礎(chǔ)下落試驗(yàn)，保證鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)可以順利下落混至凝土基礎(chǔ)槽內(nèi)，地角螺栓可以緊固。(圖3)

C、氣化爐吊裝前需對(duì)施工人員進(jìn)行詳細(xì)安全、技術(shù)交底，吊裝過程中的旗語、信號(hào)要事先進(jìn)行演練。

圖3 氣化爐鋼支座示意圖

D、吊裝

a．正式吊裝前必須進(jìn)行試吊，試吊過程中檢查全部機(jī)具受力情況，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)先將工件放回地面，排除故障后重新試吊，確認(rèn)一切正常后方可正式吊裝。

b．吊裝作業(yè)區(qū)內(nèi)與吊裝無關(guān)的活動(dòng)停止，操作人員進(jìn)入崗位。

c．啟動(dòng)主吊車和溜尾吊車，水平緩緩提升設(shè)備。

d．水平提升氣化爐離地約200mm進(jìn)行觀察；無異常后，主吊車?yán)^續(xù)提升設(shè)備，溜尾吊車配合主吊車。使設(shè)備緩緩直立。

e．氣化爐直立后，離地約200mm后停車，摘除溜尾繩索，進(jìn)行觀察。無異常后，主吊車?yán)^續(xù)提升設(shè)備越過58米框架，進(jìn)入吊裝孔，緩緩回落底座至標(biāo)高37．3米左右停車，氣化爐上下各用4個(gè)5噸倒鏈分四個(gè)方向固定。吊車已經(jīng)停車，制動(dòng)機(jī)構(gòu)抱死。

f．將分置在氣化爐南北側(cè)的鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)合攏，組對(duì)，安裝基礎(chǔ)附件。組對(duì)尺寸和水平度精度要求在2mm以內(nèi)。

g．根據(jù)制定焊接方案，配備6名技術(shù)優(yōu)秀的焊工，采用CO2氣體保護(hù)焊，鋼結(jié)構(gòu)東西兩側(cè)同時(shí)焊接，24小時(shí)連續(xù)作業(yè)，以保證焊接的質(zhì)量和速度，減少作業(yè)時(shí)間。焊接完畢后，進(jìn)行超聲波探傷，Ⅰ級(jí)合格。

h．拆除氣化爐上下端的固定倒鏈，氣化爐與鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)同時(shí)下落就位，緊固基礎(chǔ)地腳螺栓；氣化爐找平找正。緊固地腳螺栓。

i．氣化爐就位后將氣化爐中心管接口拆開，澆注隔熱環(huán)，養(yǎng)護(hù)合格后回裝中心管下灰段。

E、余鍋吊裝

a．余鍋從預(yù)留處進(jìn)框架。

b．經(jīng)過計(jì)算，查表選用徐工XGC15000（1000t）履帶吊車吊裝。

c．余熱鍋爐吊裝前需拆除個(gè)別接管法蘭蓋，割掉部分保溫圈以保證設(shè)備順利就位。

d．余熱鍋爐其他吊裝要求與氣化爐基本相同，參考第五章內(nèi)容。

F、部件三安裝

a．部件三由兩個(gè)直管段組成，首先在地面進(jìn)行組對(duì)。

b．利用1000噸履帶吊車吊入框架后，再焊接部件三上的支座，找正。

G、部件二安裝

一旋、二旋、一旋/二旋管道、料腿部件一、料腿部件二形成一個(gè)機(jī)械的封閉系統(tǒng)，全部為剛性連接，要求設(shè)備的幾何尺寸制造精度非常高，才能保證設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)順利組裝，為了保證設(shè)備的順利安裝，要求設(shè)備廠家在設(shè)備出廠前要按照現(xiàn)場(chǎng)安裝的情況對(duì)其進(jìn)行預(yù)組裝試驗(yàn)（必須加墊片），做好標(biāo)記，試驗(yàn)合格后設(shè)備才能出廠。

H、料腿部件二安裝

a．部件二高8176mm，寬5207mm，重約46．6t，部件二安裝在51m至58m的樓層中間（凈高6．2m），從51m預(yù)留洞下伸2．34m，58m沒有吊裝孔，設(shè)備無法直接吊裝就位，需在框架內(nèi)二次吊裝。料腿部件二由于結(jié)構(gòu)特殊、較重，且其設(shè)計(jì)就位后尺寸大于框架尺寸、設(shè)備的就位很困難。所以先用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，模擬預(yù)選方案設(shè)備就位過程，選擇可行方案。（圖4）

圖4 部件二幾期就位模擬圖

b．待第一旋風(fēng)分離器基礎(chǔ)做好后，經(jīng)過設(shè)計(jì)確認(rèn)，在一旋鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上臨時(shí)放一根鋼梁作為其中的一個(gè)吊點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)滑輪組，動(dòng)滑輪綁定位置為A點(diǎn)。

c．設(shè)備的另一個(gè)吊點(diǎn)用1000t履帶吊車，吊車的鋼絲繩從部件一的預(yù)留洞伸進(jìn)來，鋼絲繩捆綁設(shè)備的位置為B點(diǎn)，且鋼絲繩捆綁用卡環(huán)打結(jié)處必須在設(shè)備的東側(cè)面，鋼絲繩周圍用木板間隔壓在鋼絲繩下方，防止鋼絲打滑。在C點(diǎn)綁一個(gè)10t溜尾倒鏈。1000t開始慢慢起鉤將設(shè)備翻起。C點(diǎn)倒鏈配合松或拉緊，此時(shí)A點(diǎn)和混凝土梁接觸面上墊一定厚度的道木防止設(shè)備和混凝土梁直接摩擦，劃傷設(shè)備或者混凝土結(jié)構(gòu)。

d．1000t將設(shè)備翻起后再起升一定的距離（使設(shè)備最高點(diǎn)距離混凝土樓面下端的距離約為200mm），在1000t起升的同時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)受一定的力，不使設(shè)備產(chǎn)生水平方向的滑移即可。

e．隨即滑輪組開始起升設(shè)備的另一頭，此時(shí)A點(diǎn)綁一個(gè)10t倒鏈控制設(shè)備姿態(tài)，1000t吊車與卷?yè)P(yáng)機(jī)相互配合起升、下落，使設(shè)備上、下部均能順利穿過預(yù)留孔洞，吊裝過程中使設(shè)備北側(cè)高于南側(cè)，原因?yàn)镈點(diǎn)連接法蘭外徑大于設(shè)備本身筒體外徑，北側(cè)高此法蘭容易下降，然后南側(cè)卷?yè)P(yáng)機(jī)和北側(cè)1000t吊車同時(shí)落鉤，使設(shè)備同步下降，在部件二快和部件三對(duì)接時(shí)，1000t調(diào)整設(shè)備水平位置尺寸，和部件三對(duì)口連接，調(diào)整角度后，擰緊螺栓。

f．將設(shè)備下端臨時(shí)用管道支撐（DN400 Thk=10，無縫碳鋼管），管道與設(shè)備接觸部分可對(duì)管道做切弧處理，上面用2個(gè)10t倒鏈固定。

I、部件一安裝

部件一安裝，按照出廠標(biāo)記安裝

J、第一旋風(fēng)分離器：

a．第一旋風(fēng)分離器總重約為100t，吊耳處于設(shè)備筒體中間對(duì)稱分部，進(jìn)口伸出設(shè)備較長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備重心和吊耳不在一條豎直線上，設(shè)備在吊起后要將設(shè)備調(diào)直。

b．利用1000t吊勾作和設(shè)備進(jìn)口螺栓孔及加強(qiáng)板做為吊點(diǎn)。經(jīng)過計(jì)算利用倒鏈進(jìn)行多吊點(diǎn)輔助調(diào)直。1000t起鉤將設(shè)備吊起，利用300t吊起設(shè)備進(jìn)口使設(shè)備進(jìn)口側(cè)略高于對(duì)側(cè)，起重人員掛上倒鏈調(diào)直設(shè)備。利用300t將設(shè)備粗找垂直，再用倒鏈微調(diào)，設(shè)備垂直度要求＜30mm。

c．一旋就位

d．部件二和一旋對(duì)口（此時(shí)需1000t提住部件二）。

e．一旋找平（用千斤頂）。

K、氣化爐/一旋管道（橫管）和一旋連接

此部分設(shè)備由于沒有澆注，內(nèi)部沒有相應(yīng)的錨固釘，因此在安裝的時(shí)候可以只加上纏繞墊，并將耐高溫墊片放置至內(nèi)側(cè)（沒有澆注無法固定），待廠家做澆注料時(shí)將其固定并壓緊。此設(shè)備的吊裝就位用1000噸。

L、一旋/二旋管道

1000t履帶吊車直接吊裝就位。

M、第二旋風(fēng)分離器

a．鋼結(jié)構(gòu)與設(shè)備之間的安裝余量很小，鋼結(jié)構(gòu)根據(jù)部件一中心軸線實(shí)際測(cè)量制作。

b．第二旋風(fēng)分離器重86t，長(zhǎng)9．3m，安裝標(biāo)高67m，吊裝半徑26m，其吊裝大致和一旋的方法相同，要在地面對(duì)設(shè)備進(jìn)行初調(diào)平。設(shè)備在起升前吊上設(shè)備的彈簧支座。

c．設(shè)備就位與部件一、一旋/二旋管道對(duì)口，找平找正。

d．緊固一旋、二旋、一旋/二旋管道、料腿部件一、料腿部件二所有連接法蘭的螺栓。

N、氣化爐/一旋管道（直管）

a．其支座標(biāo)高為58．99m，基礎(chǔ)標(biāo)高58m，吊裝前需要做的工作還有以下幾條：

★實(shí)際測(cè)量設(shè)備支座到設(shè)備底端的距離。

★實(shí)際測(cè)量58m支撐結(jié)構(gòu)上表面到氣化爐上管口的距離。

★實(shí)際測(cè)量橫管管口位置，在設(shè)備上開三通孔。

以上兩個(gè)距離考慮上設(shè)備彈簧支架的高度，對(duì)設(shè)備下端面進(jìn)行切割和破口的打磨修理。

b．設(shè)備上的封頭先臨時(shí)用幾條螺栓固定在設(shè)備上（不加墊），在設(shè)備就位后再將設(shè)備上的封頭拆除，順便用吊車提起放在58m平面。

c．設(shè)備底端與氣化爐對(duì)口、設(shè)備和其橫管的口需同時(shí)進(jìn)行，并同時(shí)焊接。焊接前系統(tǒng)設(shè)備所有法蘭連接面螺栓要全部打緊。焊接時(shí)采取固定卡具、多焊工對(duì)稱焊接等方式控制焊接變形，減小由焊接產(chǎn)生的變形對(duì)整個(gè)系統(tǒng)安裝精度的影響。

O、余鍋/二旋管道：

a．二旋上部的三通上的封頭和內(nèi)部的堵頭、與其連接的短管、余鍋上方預(yù)留三通橫管（并將耐高溫墊片放置至內(nèi)側(cè)，沒有澆注無法固定，待廠家做澆注料時(shí)將其固定并壓緊）連接，將組裝好的設(shè)備整體吊裝按法蘭標(biāo)記和二旋連接。吊裝時(shí)設(shè)備需要初步找平（找平結(jié)構(gòu)類似于一旋）連接后的結(jié)構(gòu)。

b．余鍋上面的直管段（長(zhǎng)段）：我方提前在上面測(cè)量51m、58m鋼結(jié)構(gòu)和余鍋的相對(duì)尺寸，并結(jié)合設(shè)備的相對(duì)標(biāo)高和設(shè)備的實(shí)際尺寸對(duì)設(shè)備下端進(jìn)行打磨修口，切掉設(shè)備51m支座。

c． 51m和58m彈簧支架都在設(shè)備吊裝前，58m設(shè)備彈簧支架安裝在58m支座下方。51m4臺(tái)彈簧支架須用鋼絲繩掛到設(shè)備底部，且均不在同一高度。設(shè)備下落同時(shí)將設(shè)備彈簧支架放置于設(shè)備基礎(chǔ)上。

d．將設(shè)備調(diào)入框架，58m設(shè)備彈簧支架調(diào)整對(duì)設(shè)備找平找正，和余鍋進(jìn)口實(shí)現(xiàn)對(duì)口并臨時(shí)點(diǎn)焊，將設(shè)備臨時(shí)用型鋼固定在58m鋼結(jié)構(gòu)梁上。

e．余鍋上部直管的實(shí)際尺寸現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量劃線，在直管（短段）上開孔（在地面完成）。

f．直管（短段）與直管長(zhǎng)管連接，對(duì)口，螺栓打緊。

g．焊接與氣化爐/一旋管道相同。

P、料腿部件四：

a．將料腿部件四主體（不包含部件四與氣化爐連接斜管）立起來和部件三對(duì)口，緊固螺栓。

b．將旋風(fēng)料腿系統(tǒng)的所有連接螺栓全部再緊固一遍。

c．現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量料腿部件四到氣化爐口的實(shí)際距離，對(duì)部件四與氣化爐連接斜管劃線開孔、切割、修破口，完成對(duì)口，焊接。

d．所有焊接工作完畢后，對(duì)原來預(yù)留沒有澆注耐火耐磨材料的地方進(jìn)行澆注。待養(yǎng)護(hù)合格后，封閉所有堵頭和封頭。

4.結(jié)束語

U-GAS氣化爐核心設(shè)備多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且屬于高溫，易燃易爆介質(zhì)設(shè)備。整個(gè)氣化設(shè)備安裝在于36m標(biāo)高以上，需穿越裝置框架11層，屬于高空作業(yè)，并且安裝空間狹小，安裝有一定的難度和特點(diǎn)。通過計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)提前模擬安裝過程以保證施工的順利進(jìn)行。通過義煤綜能項(xiàng)目的施工，我們掌握了U-GAS氣化爐的施工技術(shù)，也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，要科學(xué)的組織，嚴(yán)格按照施工程序和技術(shù)要求施工，施工質(zhì)量才能保證，并且能夠縮短工期和有效的降低成本。

[1]王瑞軍,孟漢卓.魯奇加壓氣化爐施工技術(shù)[J].石油化工建設(shè),2011(04):75-78.

[2]李永波,王杰才.U-GAS氣化裝置在義煤綜能公司的應(yīng)用[J].河南化工,2014,09(31):38-40.

陳斌（1984～），男，中化二建集團(tuán)有限公司，研究方向：化工設(shè)備及管道安裝。

((責(zé)任編：李燕)

U-GAS Gasifier Construction Technology

Chenbin

(China Chemical Engineering No.2 Contruction Group Co., ltd, Shanxi, 030021)

U-GAS coal gasification technology is the technology that takes the circulating fluidized bed as the basis and takes low-cost and low-quality coal(coal gangue, middling coal, brown coal, high-sulfur coal etc.) as the raw materials to make synthesis gas, and it has many core equipment, complex structure and high installation requirement, which has certain difficulty and characteristics. This paper has taken the 5 million m3/d coal gas and 200 thousand tons/methanol protein project of Yimei Comprehensive Energy Company as the example and taken simple introduction of the installation etc. key technologies of U-GAS gasifier core equipment.

U-GAS gasifier；heat recovery steam generator(HRSG)；cyclone separator；dipleg；construction technology

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A