哈薩克斯坦PKOP 煉廠自卸式捆綁火炬安裝工藝

龐學(xué)龍

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266300

1 火炬系統(tǒng)介紹

哈薩克斯坦PKOP 奇姆肯特?zé)捰蛷S現(xiàn)代化改造項(xiàng)目是中國石油最大的海外煉油項(xiàng)目，在項(xiàng)目改造過程中對(duì)于火炬裝置采用了自卸式捆綁火炬系統(tǒng)，自卸式捆綁火炬系統(tǒng)由火炬塔架、滑道、火炬以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成，火炬筒體可沿著H型滑道上下滑動(dòng)。

奇姆肯特?zé)捰蛷S自卸式捆綁火炬塔架共捆綁三臺(tái)套火炬，分別為高壓火炬、低壓火炬和酸性氣火炬，每臺(tái)火炬分別由七段筒體和一個(gè)火炬頭組成，每段火炬筒體長(zhǎng)度為19 m，組裝后總高度達(dá)到135 m[1]。高壓火炬和低壓火炬筒體公稱直徑為1 300 mm，單節(jié)筒體質(zhì)量17 t，每臺(tái)火炬總質(zhì)量125 t；酸性氣火炬筒體公稱直徑為400 mm，單節(jié)筒體質(zhì)量6 t，總質(zhì)量55 t。自卸式捆綁火炬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 自卸式捆綁火炬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

2 火炬常規(guī)安裝工藝分析

自卸式捆綁火炬系統(tǒng)的火炬安裝常見形式有兩種：其一，采用自帶火炬筒體翻轉(zhuǎn)、提升系統(tǒng)進(jìn)行安裝[2]；其二，采用吊裝設(shè)備翻轉(zhuǎn)直立后再采用大型吊車整體提升法進(jìn)行安裝[3]。

采用自帶火炬筒體翻轉(zhuǎn)、提升系統(tǒng)安裝需設(shè)置火炬翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和提升系統(tǒng)，每安裝一段筒體就需重新牽引一次翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車，安裝工藝繁瑣且施工效率低；采用大型吊車整體提升法進(jìn)行安裝，對(duì)大型吊車規(guī)格要求高、使用周期長(zhǎng)、施工成本高且存在高空作業(yè)安全隱患。

對(duì)于海外施工成本高且資源匱乏的國家，如何提高施工效率、降低施工成本、保證施工工期是火炬安裝的重點(diǎn)。

3 火炬安裝創(chuàng)新方法

對(duì)于該改造項(xiàng)目中自卸式捆綁火炬塔架捆綁三臺(tái)火炬的安裝，借鑒了兩種常規(guī)安裝方法的經(jīng)驗(yàn)?；鹁娣D(zhuǎn)時(shí)，利用火炬自帶的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)并采用起重設(shè)備進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，這可提高翻轉(zhuǎn)效率，縮短施工工期；火炬提升時(shí)，采用塔架自帶的火炬提升系統(tǒng)進(jìn)行火炬提升，這可節(jié)省大型吊車的使用費(fèi)用，降低施工成本，并避免了高空作業(yè)[4]。

需提前制作翻轉(zhuǎn)吊點(diǎn)工裝、設(shè)置動(dòng)滑車牽引點(diǎn)以及進(jìn)行火炬提升系統(tǒng)的試運(yùn)行。安裝時(shí)首先采用2 臺(tái)50 t 履帶吊車將火炬每段筒體吊裝至水平支撐平臺(tái)上；其次采用1 臺(tái)50 t 履帶吊車配合翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將筒體翻轉(zhuǎn)直立；最后利用火炬提升系統(tǒng)將火炬筒體依次提升，并與下段火炬筒體進(jìn)行連接固定，通過多次翻轉(zhuǎn)、提升即可完成火炬的安裝工作。

4 火炬安裝工藝原理

4.1 制造廠預(yù)組裝

三臺(tái)火炬全部在國內(nèi)預(yù)制，在國外施工。每段火炬筒體整體長(zhǎng)19 m，因運(yùn)輸限制無法整段運(yùn)輸，因此每段火炬需分兩節(jié)運(yùn)輸。為保證國外現(xiàn)場(chǎng)安裝精度，在國內(nèi)制造廠進(jìn)行整體預(yù)組裝，合格后對(duì)每個(gè)部件進(jìn)行逐一檢查和編號(hào)，在現(xiàn)場(chǎng)組裝過程中按照?qǐng)D紙對(duì)應(yīng)編號(hào)進(jìn)行組裝，以保證現(xiàn)場(chǎng)組裝精度要求?；鹁嬖谥圃鞆S預(yù)組裝見圖2。

圖2 火炬在制造廠預(yù)組裝

4.2 現(xiàn)場(chǎng)組裝

火炬塔架和滑道安裝完畢后，在地面上搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，先將每臺(tái)火炬七段筒體的中間連接處組對(duì)焊接完，再進(jìn)行每臺(tái)火炬的整體組裝，合格后進(jìn)行管道防腐保溫?；鹁嬖诂F(xiàn)場(chǎng)組裝見圖3。

圖3 火炬在現(xiàn)場(chǎng)組裝

4.3 工裝制作

火炬筒體翻轉(zhuǎn)采用履帶吊車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，火炬本體自帶的翻轉(zhuǎn)吊耳不能滿足吊車翻轉(zhuǎn)要求，需自行制作翻轉(zhuǎn)工裝，翻轉(zhuǎn)工裝采用螺栓連接在火炬每段筒體上部的法蘭面底部，工裝可重復(fù)使用，同規(guī)格制作一套即可滿足使用要求。翻轉(zhuǎn)工裝見圖4。

圖4 翻轉(zhuǎn)工裝

4.4 提升系統(tǒng)設(shè)置

三臺(tái)火炬安裝時(shí)共用一套200 t 提升滑車組。首先，在地面上按照鋼絲繩穿走示意圖將定、動(dòng)滑車鋼絲繩穿好，并進(jìn)行臨時(shí)固定；其次，采用吊車吊裝滑車組，將滑車組用銷子連接在火炬塔架33 m標(biāo)高的連接點(diǎn)上；最后，安裝配套的導(dǎo)向滑車，并將進(jìn)卷揚(yáng)機(jī)端的鋼絲繩盤入卷揚(yáng)機(jī)卷筒內(nèi)。提升系統(tǒng)設(shè)置見圖5。

圖5 提升系統(tǒng)設(shè)置

4.5 滑車牽引點(diǎn)設(shè)置

提升系統(tǒng)滑車組的動(dòng)滑車需牽引才可下行，所以在火炬基礎(chǔ)施工時(shí)，在每個(gè)火炬筒體基礎(chǔ)底部預(yù)埋了牽引滑車固定板，在設(shè)置滑車牽引點(diǎn)時(shí)在每個(gè)預(yù)埋板上焊接一個(gè)20 t 級(jí)板式吊耳并配備導(dǎo)向滑車即可滿足滑車牽引要求。

4.6 安裝前準(zhǔn)備

4.6.1 報(bào)驗(yàn)保溫工序

每臺(tái)火炬筒體在地面整體組裝合格后進(jìn)行管道保溫，安裝前應(yīng)進(jìn)行保溫等工序報(bào)驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行安裝。

4.6.2 制作臨時(shí)平臺(tái)

對(duì)各段火炬筒體，在正式翻轉(zhuǎn)前應(yīng)將筒體水平放置在平臺(tái)上并連接底部翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的螺栓，因設(shè)計(jì)中沒有將擺放平臺(tái)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，所以需用鋼結(jié)構(gòu)制作臨時(shí)平臺(tái)，以放置火炬筒體，臨時(shí)平臺(tái)應(yīng)放置在火炬筒體各段的底部支撐結(jié)構(gòu)位置。

4.6.3 安裝翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

安裝每臺(tái)火炬的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)并進(jìn)行試翻轉(zhuǎn)，合格后利用50 t 履帶吊車將翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上旋轉(zhuǎn)面翻轉(zhuǎn)90°。

4.6.4 提升系統(tǒng)試運(yùn)行

提升系統(tǒng)系掛完畢后在正式安裝火炬筒體前進(jìn)行空載試運(yùn)行，檢查各部件及卷揚(yáng)機(jī)是否運(yùn)行正常，試運(yùn)行合格后方可進(jìn)行火炬筒體安裝。

4.7 工藝流程

4.7.1 第一段安裝

利用2 臺(tái)50 t 履帶吊車將安裝的第一段火炬筒體（火炬頭與其連接的第一段筒體） 水平吊裝至臨時(shí)擺放平臺(tái)上，利用螺栓將第一段火炬筒體底部與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接固定，固定后摘除水平吊裝索具，將吊裝索具系掛至火炬頭兩側(cè)的管式吊耳上，利用1 臺(tái)50 t 履帶吊車翻轉(zhuǎn)直立后再安裝滑道上下兩側(cè)固定滑塊，滑塊安裝合格后摘除吊裝索具?；鹁娴谝欢伟惭b翻轉(zhuǎn)見圖6。

4.7.2 第一段提升

火炬筒體第一段就位后，采用200 t 卸扣將提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車與火炬筒體第一段下部的提升吊耳連接并預(yù)緊，預(yù)緊后檢查提升系統(tǒng)，檢查合格后拆除旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接螺栓，并啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升按鈕，火炬筒體第一段在卷揚(yáng)機(jī)的卷動(dòng)下緩緩提升，提升過程中派專人監(jiān)護(hù)，直至將火炬筒體第一段底部吊至高出旋轉(zhuǎn)平臺(tái)24 m 左右時(shí)（即火炬塔架第二層橫梁位置） 停止提升，并按下卷揚(yáng)機(jī)停止按鈕。提升就位后完成固定。

圖6 火炬第一段安裝翻轉(zhuǎn)

4.7.3 第二段翻轉(zhuǎn)

首先，利用50 t 履帶吊車將翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的上旋轉(zhuǎn)面翻轉(zhuǎn)90°；其次，利用2 臺(tái)50 t 履帶吊車將安裝的第二段火炬筒體水平吊裝至臨時(shí)擺放平臺(tái)上；再次，利用螺栓將第二段火炬筒體底部與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接固定，固定后摘除水平吊裝索具；最后，將吊裝索具系掛至第二段頂部的自制翻轉(zhuǎn)工裝吊耳上（見圖7），利用1 臺(tái)50 t 履帶吊車翻轉(zhuǎn)直立后安裝滑道上下兩側(cè)固定滑塊，滑塊安裝合格后摘除吊裝索具。

圖7 自制翻轉(zhuǎn)吊耳

4.7.4 組對(duì)連接

翻轉(zhuǎn)吊裝索具摘除后，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)降落按鈕，第一段火炬筒體沿著滑道緩緩降落，直至降至第一段火炬筒體的底部法蘭面與第二段火炬筒體的上部法蘭面間隔200 mm 左右，而后按下卷揚(yáng)機(jī)停止按鈕，將法蘭之間的連接墊片放在第二段火炬筒體的上部法蘭面上，并調(diào)整好方位，檢查合格后繼續(xù)啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)降落按鈕，直至第一段火炬筒體完全降落在第二段火炬筒體上，利用連接螺栓將第一段和第二段火炬筒體連接固定在一起。

4.7.5 穿電纜線、管道連接、完善保溫層

螺栓連接固定后，將第一段火炬筒體攜帶的儀表電纜等穿入第二段筒體外側(cè)的保護(hù)管內(nèi)，并將多余的電纜盤在第二段筒體下部，火炬筒體之間連接端做好密閉，外側(cè)的管道連接端放入墊片，并用螺栓連接固定，電纜線和管道連接合格后，按照技術(shù)要求完善保溫層。

4.7.6 提升系統(tǒng)動(dòng)滑車牽引

第一段火炬筒體和第二段火炬筒體連接工序全部完成后，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)降落按鈕，將提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車降落至松馳狀態(tài)后按下卷揚(yáng)機(jī)停止按鈕，摘除動(dòng)滑車與火炬筒體第一段下部的與提升吊耳連接的200 t 卸扣。

因提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車自身沒有外力牽引，因此啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)降落按鈕時(shí)動(dòng)滑車不能自由降落，并且還將導(dǎo)致卷揚(yáng)機(jī)卷筒上的鋼絲繩松散不能正常使用，所以需設(shè)置外力向下牽引動(dòng)滑車，才能降至下次提升筒體吊耳位置。牽引采用50 t 履帶吊車配合完成，在動(dòng)滑車底部系掛一根鋼絲繩，通過基礎(chǔ)底部提前設(shè)置的牽引點(diǎn)，再經(jīng)過橫向?qū)蚧嚭笙祾斓?0 t 履帶吊車吊鉤上。牽引系統(tǒng)設(shè)置完畢后，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升按鈕，同時(shí)50 t 履帶吊車慢慢向上起鉤，通過卷揚(yáng)機(jī)和履帶吊相互配合將提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車牽引至下次提升筒體吊耳位置，動(dòng)滑車到位后按下卷揚(yáng)機(jī)停止按鈕，并拆除滑車牽引鋼絲繩。提升系統(tǒng)動(dòng)滑車牽引布置見圖8。

4.7.7 第一、 二段提升

火炬筒體提升系統(tǒng)的動(dòng)滑車牽引就位后進(jìn)行第一、二段筒體的提升，提升過程與第一段筒體提升過程相同，參照?qǐng)?zhí)行。

圖8 提升系統(tǒng)動(dòng)滑車牽引布置

4.7.8 第三段翻轉(zhuǎn)

第三段翻轉(zhuǎn)過程與第二段筒體翻轉(zhuǎn)過程相同。

4.7.9 其他各段提升、翻轉(zhuǎn)、安裝

其他各段提升、翻轉(zhuǎn)、穿電纜線、管道連接、完善保溫層等工序與第一、二段筒體基本相同，利用上述方法將火炬筒體的七段全部安裝就位。

4.7.10 其他火炬安裝

本火炬塔架共捆綁三臺(tái)火炬，每臺(tái)火炬安裝工序都是相同的，安裝完一臺(tái)后將提升系統(tǒng)的滑車組移動(dòng)至下一臺(tái)火炬的安裝位置，采用相同工藝進(jìn)行安裝即可。

5 實(shí)施效果

采用此工藝流程提高了火炬筒體的翻轉(zhuǎn)效率，每天能完成2 段火炬筒體的安裝工作，無任何安全、質(zhì)量事故發(fā)生，且解決了重復(fù)設(shè)置翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的繁瑣工序，縮短了施工工期，節(jié)約了施工成本，對(duì)今后安裝或檢修此類火炬筒體有非常好的借鑒意義。

6 結(jié)束語

自卸式捆綁火炬在國內(nèi)外煉化項(xiàng)目多次使用，火炬安裝有采用大型吊車提升的，也有采用自帶系統(tǒng)提升的，安裝方法各有不同，在未來的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)以下三點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)：

（1） 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處設(shè)置平臺(tái)。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上平面距離地面近2 m，并且每段火炬翻轉(zhuǎn)前都需進(jìn)行螺栓連接作業(yè)，施工人員在沒有操作平臺(tái)的基礎(chǔ)上作業(yè)，安全隱患大并且施工效率低，因此，應(yīng)設(shè)置操作平臺(tái)。

（2） 增設(shè)動(dòng)滑車牽引導(dǎo)向端。無論是提升系統(tǒng)動(dòng)滑車還是翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)動(dòng)滑車，僅依靠自重都無法自由下行，需加牽引力才可下行。為完善火炬自行翻轉(zhuǎn)，提升系統(tǒng)需增設(shè)動(dòng)滑車牽引導(dǎo)向端。

（3） 改進(jìn)火炬頭吊耳?；鹁骖^外側(cè)四周分布著點(diǎn)火器裝置，吊耳設(shè)計(jì)在點(diǎn)火器裝置內(nèi)側(cè)，在吊裝過程中鋼絲繩會(huì)刮碰點(diǎn)火器裝置易造成損壞，設(shè)計(jì)過程中需改進(jìn)火炬頭吊耳型式。