大型模塊化組撬硫磺回收裝置的制造與安裝

賈 哲

（中國石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163714）

0 引言

國內(nèi)某工廠建造的硫磺回收裝置（圖1），采用先在廠房內(nèi)進行模塊化組撬，之后再進行現(xiàn)場撬塊安裝的方式。硫磺回收裝置與規(guī)模300×104m3/d 的脫硫裝置匹配，裝置規(guī)模為最大硫磺產(chǎn)量42 t/d，年開工時間8000 h。該項目是目前國內(nèi)最大的成撬模塊化制造裝置，在制造過程中，鋼結(jié)構(gòu)部件組裝、管線預制、現(xiàn)場配管、設備安裝、閥門安裝等都給制造廠帶來了巨大挑戰(zhàn)。結(jié)合工藝原理，總結(jié)硫磺回收裝置組撬模塊化制造安裝要點。

圖1 硫磺回收撬

1 硫磺回收裝置工藝原理

硫磺回收裝置采用的是CPS 工藝，裝置由1 個常規(guī)克勞斯反應段加3 個后續(xù)的低溫克勞斯反應段組成。從脫硫裝置來的酸氣經(jīng)酸氣分離器（D-1301（Ⅲ））分離出酸水，再經(jīng)酸氣預熱器加熱后，與主風機（K-1301（Ⅲ））送來的經(jīng)空氣預熱器加熱后的空氣按一定配比進入主燃燒爐，高溫過程氣經(jīng)余熱鍋爐回收熱源后，依次進入1 個常規(guī)克勞斯反應器和3 個低溫克勞斯反應器，氣流中的H2S 和SO2在催化劑床層上反應生成元素硫，進入冷凝器分出其中冷凝的液流后進入液硫捕集器，將其中攜帶的硫磺液滴及硫霧捕集下來后進入尾氣焚燒爐。焚燒后的廢氣通過90 m 高的煙囪排放。液硫經(jīng)液硫封自流入液硫池，脫除液硫中的H2S 后，再通過液硫泵將其送至液硫成型單元[1]。

2 硫磺回收裝置制造過程

2.1 硫磺回收裝置結(jié)構(gòu)

整個硫磺回收組橇面積約為34.2 m×17.3 m×10.7 m，共分為4 層23 個分橇32 小塊。其中鋼結(jié)構(gòu)總重130 t，直梯9 個，斜梯4 個；工藝管線2494 m，其中夾套管線84 m（材料為20#、20G、304、304L）；管件1569 個，法蘭1921 片，管支架403 個；一般閥門648 只，安全閥18 只，高溫摻合閥1 只，二通閥3只，三通閥4 只，共計674 只；格柵板969 m2。分橇裝置3D 照片件圖2。

圖2 硫磺回收撬分撬3D 圖

成撬制造主要由4 部分組成：鋼結(jié)構(gòu)的制造安裝、撬上靜設備的安裝、工藝管線的制造安裝以及電氣、儀表設備的安裝[2]。

3 鋼結(jié)構(gòu)的安裝制造

3.1 施工原則

（1）鋼結(jié)構(gòu)的安裝要按照事先制定的施工方案來執(zhí)行。安裝必選滿足設備以及管道的安裝為前提。

（2）能夠進行預制的部件全部進行模塊化預制，進行模塊化安裝。每一件鋼結(jié)構(gòu)在安裝時都應進行找正。

（3）鋼結(jié)構(gòu)部件上的螺栓孔采用鉆床鉆孔，鋼板采用火焰或等離子切割機下料，大直徑鋼管下料切割采用移動式管道自動切割機，小直徑的鋼管使用無齒鋸切割，鋼結(jié)構(gòu)部件下料前應進行除銹。并做好標識，分類分區(qū)域擺放。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的安裝要從一層橇底板做起，嚴格保證底板的平面度，對角線公差，合格后方可安裝[2]。

（5）施工順序嚴格按照施工方案執(zhí)行，施工過程中的焊接要按照各部件具體的焊接工藝卡焊接。

3.2 施工方法

首先用300×200×8×12H 型鋼鋪在水泥地面上，型鋼之間用角鋼連接焊接固定相對位置，上表面用水平儀超平，使其平面度不超過2 mm[1]。撬塊間距離應符合圖紙尺寸，找齊后將撬塊與基礎型鋼用夾板的形式相對固定。采用柱底板模板對撬塊立柱螺栓孔進行鉆孔。安裝撬塊格柵板。管線安裝完畢后，依據(jù)管線支架實際位置在格柵板上開孔，待所有支架等安裝完畢后，用卡子將格柵板固定在撬塊上。撬塊上的格柵板，隨撬塊整體吊裝運輸。每塊格柵板采用4 套卡具連接，固定在每塊格柵板的四角。格柵板與撬塊連接見圖3[3]。

圖3 格柵板與撬塊連接方式

4 靜設備的安裝

硫磺回收裝置主要包括容器（反應器）、換熱器在內(nèi)共計18臺設備。對于撬裝設備需要注意的是設備的吊裝和找正。根據(jù)設備的重量、結(jié)構(gòu)尺寸、安裝標高及周圍環(huán)境選擇合適吊車及索具將設備吊裝就位找正、找平擰緊螺栓。

5 工藝管線的預制與安裝

工藝管線預制施工時，應先仔細核對單線圖與平面圖，核對管架橫梁標高及相鄰兩橫梁間距的尺寸是否正確，重要部位需進行實測實量。對于管線最后的合口焊縫，應考慮組焊位置并預留適當?shù)募庸び嗔俊?/p>

制造廠對于硫磺回收裝置工藝管線下料切割采用移動式管道自動切割機，切割方式為機械加工，保證了下料精度。對于工藝管線預制組對后焊接，管徑較小的采用手工鎢極氬弧焊，對于管徑大于DN 200 mm 的采用移動式管道自動焊接平臺進行焊接，以保證焊接質(zhì)量和外觀。

6 電氣儀表安裝

儀表的安裝位置除按照設計文件規(guī)定執(zhí)行外，還應符合以下要求[4]：

（1）儀表表盤的中心距操作地面的高度1.2～1.5 m。

（2）儀表應安裝在能真實反映變量的位置。

（3）儀表安裝位置便于觀察。

（4）儀表安裝位置要求操作、維護方便。

7 成橇采用的特殊技術(shù)

（1）大型廠房和天車配合施工，實現(xiàn)了工廠模塊化成橇的目標。

（2）0 m 標高橇塊底部采用工裝塊，保證成橇整體組裝精度。

（3）工藝管線采用管道預制加工中心進行焊接，提高預制深度和焊接質(zhì)量。

（4）鋼結(jié)構(gòu)的型鋼噴砂和除銹采用自動化噴丸和噴砂生產(chǎn)線進行施工，提高施工質(zhì)量和效率。

（5）橇塊焊接采用半自動氣保焊接，提高焊接質(zhì)量和焊接效率，減少鋼結(jié)構(gòu)的變形。

（6）99 根立柱制作專用組焊工裝，保證成橇組裝精度。

（7）32 個橇塊高強度螺栓鉆孔采用可移動磁力鉆機，一次穿孔率100%合格。

8 結(jié)束語

硫磺回收撬已安全運行兩年多，驗證了裝置的整體制造及安裝質(zhì)量。設備的成功應用，標識著該裝備的制造安裝技術(shù)達到了國內(nèi)先進水平。