210超限设备吊装方案.docx
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210超限设备吊装方案
方案十、超限设备吊装方案
1.工程概况
上海焦化有限公司醋酸配套一氧化碳联产甲醇工程是国内第一套具有自主知识产权的40万吨/年醋酸配套生产原料CO,同时联产甲醇工程项目,工程产品为一氧化碳、甲醇、净化气体(CO+H2),其中一氧化碳产量为1.8332×108Nm3/年、甲醇产量442880吨/年、净化气产量0.92944×108Nm3/年,副产品为液氧、液氮、液氩、硫酸。
工程建设厂址位于上海西南黄浦江畔的吴泾化学工业区,距徐家汇约13公里。
工厂东濒黄浦江,西临龙吴路,南靠吴泾化工厂,北为双柏路,与上海港务局龙吴港务公司相邻,交通便利,公路、铁路、水路畅通。
本工程为老厂改扩建,装置用地范围内为已有建筑需拆除,拟建场地地势较平坦,场地标高在4.70m左右,属滨海平原地貌类型。
在装置布置规划中,北区根据水煤浆气化装置的特点,将噪音较大,有粉尘污染的702(煤浆制备)单元放在建筑物内,其余工艺主项遵循露天化、一体化原则,采用露天化及流程式布置,将主要工艺主项703(气化)、704(灰水处理)、705(变换)和713(热回收)单元按工艺流程的顺序依次布置在装置区内的主管廊两侧。
南区将706(低温甲醇洗)、707(CO深冷分离)、801(甲醇合成)、802(甲醇精馏)、803(合成弛放气膜回收)、672(压缩机厂房)、223(冷冻站)等7个主项布置在管廊两侧,706(低温甲醇洗)与707(CO深冷分离)主项布置在一起以满足尽量缩短低温管线的工艺要求。
将3台透平压缩机(甲醇循环气压缩机及丙稀压缩机)集中放在压缩厂房内,以方便操作、维修、管理。
南北两区均于装置外设环形消防通道,北区在703与704,705之间,南区在801,802和706,672之间设有贯通式消防通道。
在气化框架北侧留有气化炉吊装场地。
在装置南北两侧均留出了检修场地。
本装置由三个功能区组成,包括公用工程和生产管理区、生产装置区、储运设施区三部分组成:
公用工程和生产管理设施有锅炉房、脱盐水站、循环水系统、消防水池和泵房、空分、空压、总变电所和车间变电所、综合楼;生产装置部分由造气(热回收、灰水处理、变换、气化、沉渣池、空压和煤浆制备装置)和甲醇(甲醇合成、低温甲醇洗、甲醇精馏、中间罐区)装置组成;储运设施有煤筒仓、原料储存与准备、输煤栈桥和成品罐区。
2.
工艺流程简介
该工程装置采用美国德士古4.0MPaG水煤浆气化技术,脱硫、脱碳采用林德的低温甲醇洗,甲醇合成及精馏采用8.0MPaG技术,其余的配套化工单元装置主要有2套3万空分装置、原料煤准备、变换、热回收、硫回收及空压站、冷冻站、罐区等其它辅助公用工程装置,总体工艺流程如下:
煤浆制备制得的水煤浆在气化工段与空分来的高压氧气反应制取水煤气,部分水煤气不经变换,直接经热回收副产低压蒸汽、预热脱盐水温度降低到40℃,经过低温甲醇洗1#甲醇洗涤塔,脱硫脱碳后CO浓度约56.9%,H2浓度为42.3%,CO2≤10PPm,送至CO深冷分离装置,首先通过分子筛吸附器脱除微量的CO2气体,然后抽出一部分气体作为产品净化气体,另一部分气体送至冷箱分离出合格产品CO气体,加压后送出界区;深冷分离装置产生的富氢气(H2:
76%;CO:
23%)送至甲醇合成。
另一部分水煤气部分经过变换,然后经过热回收副产低压蒸汽、预热脱盐水温度降至40℃,经过低温甲醇洗2#甲醇洗涤塔,脱硫脱碳后净化气体(CO:
41.1%;H2:
55.34%;CO2:
2.82%)送至甲醇合成。
焦炉气经过压缩后,进行精脱硫使气体中总硫≤0.1PPm,然后与空分来的氧气及中压蒸汽进行催化部分氧化反应(3.5MPa、1000℃),反应气体通过热回收之后使之温度降至40℃,然后送至甲醇合成。
低温甲醇洗净化气、焦炉气转化气、CO深冷分离产生的富氢气,作为甲醇合成原料气,进入甲醇合成回路。
甲醇合成压力为8.0MPa。
3.超限设备基本情况
根据提供的工程技术资料和相关图纸,超限设备主要包括炉子、塔器和反应器,分布在气化区、低温甲醇洗区、甲醇精馏区、甲醇合成区和焦炉气转化区,其中煤气化采用德士古气化炉,共有四台,林德的低温甲醇洗工艺关键设备主要为甲醇吸收塔、甲醇再生塔、H2S浓缩塔和吸收塔,甲醇的合成塔目前按两台考虑,甲醇精馏采用节能型3+1塔精馏,关键设备是精甲醇加压塔和常压塔,焦炉气转化采用焦炉气催化部分氧化进行焦炉气转化,关键设备是焦炉气转化炉。
由于本次未提供详细的设备资料,多数关键设备的到货状态未确定,我公司根据以往的施工经验,初步考虑超长设备采用分段到货,现场组对焊接,减少运输难度,较为典型的设备为精甲醇常压塔,重量为195吨,高度为52.2米,需要设备生产厂家分段制作,确保后期安装的方便。
此外,甲醇合成塔虽然本体高度只有14米,但重量达到210吨,是本项目中单件最重的设备,需要采用特大型吊车进行吊装就位。
超限设备技术参数表如下:
序号
设备名称
数量
(台)
外型尺寸
(m)
单台重量
(T)
备注
一、
煤气化
1.
气化炉
4
Φ3×15
90
整体
二、
低温甲醇洗
1.
变换气吸收塔
1
Φ2.5×52
118
分段
2.
H2S浓缩塔
1
Φ3.6×52
120
分段
3.
甲醇再生塔
1
Φ4.2×26
66
整体
4.
煤气吸收塔
1
Φ2.6×32
97
整体
三、
甲醇合成
1.
甲醇合成反应器
2(暂估)
Φ4×13.9
210
整体
四、
甲醇精馏
1.
精甲醇加压塔
1
Φ3.8×54.4
130
分段
2.
精甲醇常压塔
1
Φ3×52.2
195
分段
五、
焦炉气转化
1.
焦炉气转化炉
1
Φ4×13
85
整体
4.工程特点
4.1.本装置的工艺介质大多数属于不同程度的毒性、易燃、易爆的危险性介质,安装的严密性要求高。
4.2.由于工程处于老厂区内,整个装置利用现有的空间进行布局,显得较为分散,各工号内设备布置又较为紧凑,造成局部施工空间狭窄,实际安装工作影响因素多。
4.3.工艺技术先进,设备种类繁多,关键技术和设备从国外引进,安装精确度要求高,施工程序复杂。
4.4.超限设备多,安装难度大,无论从安装位置、标高以及设备自身的重量等考虑,困难较多,需要精心组织和安排。
4.5.超限设备分布区域广,需要大型吊车频繁移位,给吊装带来一定难度。
4.6.由于本项目塔器较多,部分塔体的高度在50米以上,设备高、大、重的特征明显,可采用分段到货的形式。
4.7.根据提供的超限设备情况表,对照总平面布置图,超限设备的设计位置主要集中在各装置区的边缘,较有利于设备的吊装,同时设备的摆放位置可能对道路畅通造成一定的影响。
4.8.在施工中,与土建交叉作业较多,需要做好协调和交接工作。
5.对策措施
5.1.根据提供的技术资料,对现场进行实地勘察和测量,认真研究和分析超限设备的吊装方法。
5.2.超限设备进场后,应按照预先指定的位置进行放置,做好检查验收工作,同时采取必要的保护和防护措施。
5.3.大型吊车的选用应满足设备吊装要求,做好吊装场地的规划和布置,铺设必要的临时道路。
5.4.根据设备的到货情况和时间表,合理安排吊装作业计划和吊车使用计划,做好与土建施工的配合工作,做好工序间的衔接工作。
5.5.根据设备吊装的需要,公司总部将成立吊装专家组派驻现场,指导现场吊装工作,确保吊装作业顺利完成。
5.6.设备吊装过程中,建立完善的信息传递体系,严格遵守吊装作业程序,及时了解和掌握方案实施中的情况,明确各人的岗位职责。
5.7.设备安装后,应及时对设备进行固定或临时加固,派专人进行检查验收。
6.编制依据
✧《中低压化工设备施工及验收规范》HGJ209-83
✧《化工塔类设备施工及验收规范》HGJ211-83
✧《起重设备安装工程施工及验收规范》GB50278-98
✧《大型设备吊装工程工艺标准》SHJ515-90
✧《化工工程建设起重规范》HGJ201-83
✧相关技术资料和部分设备布置图纸
7.超限设备吊装的工艺流程
8.大型吊车的选用
根据本次招标提供的总平面布置图和设备布置图,施工场地的周围环境条件不太理想(包括道路、设备放置场地等),各装置内布局紧凑,吊装施工作业空间有限,并结合被吊装设备的最大重量、设备吊装高度以及安装的位置、起重机械的技术参数、工人的技术水平等综合考虑,选用500T(LR5000)履带吊一台、250T(SCX2500)履带吊一台、90T汽车吊(神户790-TG)一台。
由于本方案的编制暂只能根据提供的超限设备一览表进行初步考虑,主要设备采用的吊装机械具体分类如下:
对于90吨及90吨以上的超限大型设备,采用500吨履带吊进行吊装,如:
气化炉、甲醇合成反应器、精甲醇加压塔、精甲醇常压塔等。
对于40吨~90吨的中型设备,采用250吨履带吊进行吊装,如:
焦炉气转化炉、甲醇再生塔、大型压缩机等。
对于40吨以下的小型设备,采用90吨汽车吊进行吊装,如:
小型容器、换热器和小型塔器等。
9.超限设备吊装顺序情况
根据建设单位提供的总平面布置图、设备布置图盒有关技术资料,超限设备的分布广泛,设备主要分布在气化、甲醇精馏、合成及低温甲醇洗登装置中,设备外形高大,重量大,根据我公司以往同类工程的施工经验,结合设备的布置及技术参数,制定了详细的施工进度计划和主要节点目标,设备总体按照自南向北的顺序吊装,初步拟定以下吊装顺序:
总体原则:
缩短设备吊装周期,减少吊车使用台班,降低对周边施工的影响,做好与土建配合工作,合理安排吊装作业程序,确保吊装工作各节点准确到达。
在土建工程交付安装检验合格后,500吨履带吊第一次进场,首先进入南区,站位于甲醇合成装置的南面,按照由东向西的顺序吊装甲醇合成塔(R2001B)、甲醇合成塔(R2001A),然后500吨履带吊由南向北行至甲醇精馏装置的北面,按照由西向东的顺序吊装精甲醇常压塔(T2103)、精甲醇加压塔(T2102),此后500吨履带吊继续向东行走进入低温甲醇洗装置,依次吊装H2S浓缩塔(T1002)、变换气吸收塔(T1001)、煤气吸收塔(T1005),以上吊装过程中,同时采用250吨履带吊或90吨汽车吊配合,接下来500吨履带吊一次退场,250吨履带吊低温甲醇洗装置的东南面,吊装甲醇再生塔(T1003),最后250吨履带吊进入焦炉气转化装置,吊装焦炉气转化炉(F1602)。
由于气化装置土建施工时间滞后于其它装置,因此需要在气化炉框架结构满足吊装要求后,500吨履带吊二次进场,站位于气化框架的北面空地上,按照由西向东依次吊装四台气化炉(F0701A/B/C/D),气化炉就位后500吨履带吊二次退场。
由于整个项目设备种类很多,设备重量大,施工周期长,需要250吨履带吊和90吨汽车吊长期驻守现场,以满足现场设备安装的施工要求。
附:
超限设备吊装顺序流程简图
附、超限设备吊装拟定时间表
序号
设备位号
设备名称
设备形式
吊装时间
主吊选用
1.
R2001B
甲醇合成塔
立式
2006.07.01~
~2006.07.03
500T履带吊
2.
R2001A
甲醇合成塔
立式
2006.07.04~
~2006.07.06
500T履带吊
3.
T2103
精甲醇常压塔
立式
2006.07.08~
~2006.07.14
500T履带吊
4.
T2102
精甲醇加压塔
立式
2006.07.15~
~2006.07.21
500T履带吊
5.
T1002
H2S浓缩塔
立式
2006.07.23~
~2006.07.29
500T履带吊
6.
T1001
变换气吸收塔
立式
2006.07.30~
~2006.08.04
500T履带吊
7.
T1005
煤气吸收塔
立式
2006.08.06~
~2006.08.08
500T履带吊
8.
T1003
甲醇再生塔
立式
2006.08.10~
~2006.08.12
250T履带吊
9.
F1602
焦炉气转化炉
立式
2006.09.20~
~2006.09.22
250T履带吊
10.
F0701A
气化炉
立式
2007.05.01~
~2007.05.03
500T履带吊
11.
F0701B
气化炉
立式
2007.05.05~
~2007.05.07
500T履带吊
12.
F0701C
气化炉
立式
2007.05.09~
~2007.05.11
500T履带吊
13.
F0701D
气化炉
立式
2007.05.13~
~2007.05.15
500T履带吊
10.
施工对土建工程的要求
10.1.土建开工时,应先施工超限设备集中的装置,如:
甲醇精馏、甲醇合成以及低温甲醇洗装置等。
10.2.在施工过程中,应先组织施工超限设备的基础或设备框架,并及时交付安装,确保工期受控,同时保证其他设备的安装不受影响。
10.3.装置区外围管廊和内部管架等影响设备吊装的设施,应尽量安排在超限设备吊装完成后再进行施工,给吊装工作创造条件。
10.4.设备运输的道路及吊车行走的道路应满足吊装要求。
10.5.在气化砼框架施工完成后,框架内部的钢结构支撑暂时不安装,待设备按层次安装就位后再进行安装固定。
10.6.气化钢结构施工过程中,应按照先钢结构后设备的顺序进行施工,钢结构预留位置不宜太多,保证钢结框受力面的合理分布。
10.7.在气化炉吊装时,为了便于设备就位,21.8米及以上层北面的横梁暂不安装,待气化炉吊装后进行施工。
11.施工技术措施与技术要求
11.1.设备吊装主要采用双机抬吊法进行吊装,此法对于直径大、本体高、重量大的立式设备采取本吊装方法,设备上部采用单吊车提升,设备下部采用单吊车抬送。
对于卧式或本体高度小、重量轻的设备,采用单机吊装就位。
11.2.设备的吊装应具备如下条件:
1)设备内件和附属物安装完毕,并通过检查合格;
2)设备基础及框架施工经检查合格,设备吊装的临时通道无障碍物;
3)吊装方案已报有关部门审批,并向施工班组全面技术交底;
4)施工机具及施工手段用料、周转材料准备齐全,经检查性能良好;吊装机具按吊装要求布置完毕。
5)所有的施工人员到位,吊装作业人员要持证上岗;
6)天气及施工现场环境,满足设备的吊装就位的要求;
7)施工用电、通讯等外部条件能满足工程的连续施工;
8)吊装区域设置警戒线,严禁非工作人员入内;
9)吊装的胎具、拖排及滚杠制造完毕;吊车站位地基处理好。
10)与设备吊装相关其他专业(如:
设备的钢结构制安、设备的支撑梁制安)准备工作完毕。
11.3.施工准备
(1)在吊装方案正式批准下达进行全面交底后,方能进行施工。
(2)施工现场场地须平整,施工用电已经具备,并能保证供应后,方可施工。
(3)起吊用扣索具已按施工方案要求配备好,并具有合格证明,对无证明者,经检查合格或检验中发现的问题已得到合理的解决,并得到有关人员的签证。
(4)吊装施工所使用的钢丝绳、卷扬机等扣索具必须按方案要求的规格配置,并符合各自的技术要求。
1)钢丝绳必须有合格证明,并经过外观检查,无不安全现象后,方能使用。
2)卷扬机的规格、型号及吨位应按照方案的要求配置,卷扬机必须按平面布置图的要求放置和固定在锚点上,并要防止横向摆动。
3)卷扬机在使用前必须进行全面检查,注油和运转试验,视其是否正常,制动器是否灵活可靠,以防失灵。
4)各扣索具连接固定,必须分工明确,专人负责,并做出自检记录和专人检查验收。
11.4.设备吊装
大型吊车吊装设备时,其底部所受正压力较大,车下钢板铺设应有足够的承压面积,需用δ=20mm的钢板,并对地基进行处理,吊车按照指定位置就位,配备人员和机索具全部到位。
12.典型设备的吊装计算与校核
在本项目中,装置区较多,主要有气化、甲醇合成、甲醇精馏和低温甲醇洗等,超限设备也很多,直径大,高度大,重量大,较为典型的设备有甲醇合成塔、精甲醇常压塔和气化炉。
甲醇合成塔虽然本体高度不高,但设备重量最大,单件重量高达210吨,安装在4.5米高的小型框架上;精甲醇常压塔在塔器中,重量最大,重约195吨,而且设备高度也达到52.2米,按分两段到货考虑,需要现场组对,安装在地面0.3米的基础上;气化炉的重量和外形尺寸虽不是很大,设备的安装位置特殊,集中安装在气化框架内,气化框架为钢筋砼结构和钢结构的混合结构,设备的支座安装在17.8米的砼框架的顶部,上部采用钢结构进行稳固。
气化炉吊装时,上部钢结构21.8米应安装完毕,21.8米以上只预留北面的横梁不安装,待设备吊装就位后再进行钢结构完善。
12.1.甲醇合成塔的吊装
甲醇合成塔平面吊装示意图
甲醇合成塔立面吊装示意图
(1)甲醇合成塔的吊装参数
设备直径:
φ4.0m设备高度:
13.9m设备总重量:
210T
吊车站位:
主吊车位于甲醇合成装置界区内管廊的南面,溜尾吊车位于装置区的西南面。
(2)主吊车吊装计算
① 主吊车性能预选用为:
500t履带吊(LR5000)
回转半径:
14m臂杆长度:
42m起吊能力:
310t
臂杆组合形式:
SDB标准配重:
135吨起能配重:
260t/15m
② 臂杆倾角计算:
α=arccos(S-F)L
=arccos(14-1.5)/42
=72.68°
式中:
S—吊车回转半径:
选S=14m
F—臂杆底铰至回转中心的距离,F=1.5m
L—吊车臂杆长度,选L=42m
③ 设备顶部净空距离A的计算:
A=Lcosα-(H-E)ctgα-D/2
=42cos72.68°-(20-2.59)ctg72.68°-4.0/2=5.1m
式中:
H—设备吊装时距臂杆最近的最高点b至地面的高度,选H=20m
E—臂杆底铰至地面的高度,E=2.59m
D—设备直径:
D=4.0m
以上计算说明所选的吊车性能能满足吊装需求。
④ 设备吊装总荷重:
P=(PQ+PF)K=(210+10.6)*1.1=242.66t
式中:
PQ—设备吊装自重PQ=210t
PF—设备吊装吊索及平衡梁的附加重量,取PF=110.6t
K—动载系数K=1.1
⑤主吊车吊装能力选用校核:
吊装总荷重/起吊能力=P/Q=242.66/310=78.3%
经过校核,选用的主吊车能够满足吊装要求。
(3)溜尾吊车的吊装计算
①受力计算
②溜尾吊车的选择
辅助吊车选用为:
2500T履带吊(SCX2500)
臂杆长度:
18.3m;
回转半径:
8m;
起吊能力:
143.6t;
吊装安全校核:
因为122.3t〈143.6t,所以250T吊车能够满足吊装要求。
12.2.精甲醇常压塔的吊装
精甲醇常压塔吊装平面图
12.2.1.精甲醇常压塔下段的吊装(分段吊装)
(1)精甲醇常压塔下段的吊装参数(初步考虑)
设备直径:
φ3.0m设备高度:
28m设备总重量:
105T
吊车站位:
主吊设备常压塔基础的东北面,溜尾吊车位于装置区的西北面。
(2)主吊车吊装计算
① 主吊车性能预选用为:
500t履带吊(LR5000)
回转半径:
12m臂杆长度:
49m起吊能力:
148t
臂杆组合形式:
SD标准配重:
155吨
② 臂杆倾角计算:
α=arccos(S-F)L
=arccos(12-1.5)/42
=75°
式中:
S—吊车回转半径:
选S=12m
F—臂杆底铰至回转中心的距离,F=1.5m
L—吊车臂杆长度,选L=49m
③ 设备顶部净空距离A的计算:
A=Lcosα-(H-E)ctgα-D/2
=42cos75°-(29-2.59)ctg75°-3.0/2=1.9m
式中:
H—设备吊装时距臂杆最近的最高点b至地面的高度,选H=29m
E—臂杆底铰至地面的高度,E=2.59m
D—设备直径:
D=3.0m
以上计算说明所选的吊车性能能满足吊装需求。
④ 设备吊装总荷重:
P=(PQ+PF)K=(105+6.7)*1.1=122.87t
式中:
PQ—设备吊装自重PQ=105t
PF—设备吊装吊索及平衡梁的附加重量,取PF=6.7t
K—动载系数K=1.1
⑤ 主吊车吊装能力选用校核:
吊装总荷重/起吊能力=P/Q=122.87/148=83%
经过校核,选用的主吊车能够满足吊装要求。
(3)溜尾吊车的吊装计算
①受力计算
②溜尾吊车的选择
辅助吊车选用为:
90T汽车吊(神户790-TG)
臂杆长度:
21.34m;回转半径:
5m;
起吊能力:
69.6t;支腿要求:
6.6m×5.6m
吊装安全校核:
因为61.2t〈69.6t,所以90T吊车能够满足吊装要求。
12.2.2.精甲醇常压塔上段的吊装
(1)精甲醇常压塔上段的吊装参数(初步考虑)
设备直径:
φ3m设备高度:
24.2m设备总重量:
90T
吊车站位:
主吊设备常压塔基础的东北面,溜尾吊车位于装置区的西北面。
(2)主吊车吊装计算
① 主吊车性能预选用为:
500t履带吊(LR5000)
回转半径:
14m臂杆长度:
63m起吊能力:
120t
臂杆组合形式:
SD标准配重:
155吨
② 臂杆倾角计算:
α=arccos(S-F)L
=arccos(14-1.5)/63
=78.5°
式中:
S—吊车回转半径:
选S=12m
F—臂杆底铰至回转中心的距离,F=1.5m
L—吊车臂杆长度,选L=70m
③ 设备顶部净空距离A的计算:
A=Lcosα-(H-E)ctgα-D/2
=63cos78.5°-(53-2.59)ctg78.5°-3.0/2=1.0m
式中:
H—设备吊装时距臂杆最近的最高点b至地面的高度,选H=53m
E—臂杆底铰至地面的高度,E=2.59m
D—设备直径:
D=3m
以上计算说明所选的吊车性能能满足吊装需求。
④ 设备吊装总荷重:
P=(PQ+PF)K=(90+6.7)*1.1=106.4t
式中:
PQ—设备吊装自重PQ=90t
PF—设备吊装吊索及平衡梁的附加重量,取PF=6.7t
K—动载系数K=1.1
⑤ 主吊车吊装能力选用校核:
吊装总荷重/起吊能力=P/Q=106.4/120=88.6%
经过校核,选用的主吊车能够满足吊装要求。
(3)溜尾吊车的吊装计算
①受力计算
②溜尾吊车的选择
辅助吊车选用为:
90T汽车吊(神户790-TG)
臂杆长度:
27.43m;回转半径:
6m;
起吊能力:
57.7t;支腿要求:
6.6m×5.6m
吊装安全校核:
因为53.67t〈57.7t,所以90T吊车能够满足吊装要求。
12.3.