鄂尔多斯大化肥转化炉施工方案讲解.docx
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鄂尔多斯大化肥转化炉施工方案讲解
1、编制说明
内蒙古鄂尔多斯联化大化肥工程为二套年产三十万吨合成氨的装置，该工程由韩国拆迁回来，由成达设计院公司设计，重建后经过局部改造由原设计采用石脑油改为天然气为原料，使年产能力单套达到30万吨合成氨。
合成氨装置中一段转化炉是合成氨工艺中最关键的设备之一，一段炉改造主要更换烧嘴和对流段的重新设计，取消原天然气的加热炉，天然气预热改在对流段，在对流段增加过热烧嘴，其它基本保持整体不动。
由于该转化炉为旧设备重新安装，拆除、吊装、运输中变形较大，安装精度难以保证，为确保转化炉安装质量达到使用要求和设计及规范的验收标准，合理组织施工，达到质量保证、施工安全、节约的目的，特编写本安装方案。
本方案的编制依据如下：
1.1原设备部分施工图（英文版）、成达设计院施工图、原韩国拆迁包；
1.2《乙烯裂解炉施工技术规程》SH/T351.1-2000;
1.3公司机具设备条件和同类炉子施工方案；
1.4《合成氨装置大件设备吊装方案》；
1.5设计院合成氨装置一段转化炉安装说明与现场安装指导。
1.6从韩国拆迁回来的设备部件现场条件。
本方案不包括炉管焊接，炉体砌筑及炉子管线试压，及吊装方案此项将有专门施工方案。
2、工程概况
2.1主要结构及布置
一段转化炉布置在合成氨装置的K区，炉体主要由辐射段、对流段、过渡段、支撑钢结构、透平排汽筒、烟囱及风管、烧嘴及门类等各种附件组成。
对流段有七组对流管束，辐射段有8排转化管.该装置区主要基础有对流段基础由四排共20个砼立柱支撑，辐射段基础四排计24个，辅锅基础、引风机基础、鼓风机基础、烟囱基础等，设备部分均为旧设备拆迁安装，难度比较大，又由于没有一套正规施工图，拆迁部分零件丢失及部件无标识号或标识与图纸不符等问题比较多，因此该工程应由设计、监理、业主、施工单位共同参与和努力把一段炉建成合格产品
2.2合成氨工艺简述
天然气过滤后经压缩机压缩升压至4.15MP，经过配合返氢气混合，进一转化炉的对流段进行预热，预热到380℃后，再进入加氢反应器，经加氢和脱硫配入工艺蒸气进入对流段预热到510℃再进入一段炉辐射段加热，经一段转化后出辐射段在触煤作用下进行蒸汽转化成氢气和一氧化碳，转化气经输气管进入二段炉，此时与来自工艺空气压缩机的空气混合后进入二段炉进行转化，其出口温度为1000℃，经废热锅炉后被冷却到200℃，再进入高低温变换炉，经变换和热交换后，此时CO含量降低为0.3%，温度81℃，然后进入脱碳工段，用MDEA水溶液吸收掉工艺气体中的CO2后，被予热后进入甲烷化炉，出口气体中的CO2、CO的总量小于10PPM，经冷却水和氨冷却器气体被冷却到4.5℃，与合成气体混合后冷却-20℃.分离了过剩的氮和CO气体，通过合成气压缩机，压力升高到135bar,被预热后直接进入合成塔，出口气体经冷凝，冷冻分离，将氨产品分别送往尿素或氨贮罐，剩余气体再加热经合成塔合成氨，再降温成为合成新鲜气，进入合成气压缩机，从而完成合成氨工艺.
另外，在一段炉内还有强制通风的热风系统的供给炉膛燃烧
时所需的氧，且在对流段内除用于物料预热的一组盘管外，还布置有三组蛇形管分别用于锅炉给水预热蒸汽加热，以及空气的加热，以满足炉子本身工艺的需要。
2.3一段炉的结构及其特点
一段炉由辐射段，对流段、过渡段、烧嘴、空气换热器、风道、鼓风机、引风机、烟囱、辅锅等组成
2.3.1辐射段：
为一方箱形结构，由两块侧墙（南北向），两块端墙（东西向，且可在受热膨胀时进行南北方向的滑动）以及炉底和炉顶构成，在侧墙上有一排烧嘴，炉顶布置有9排烧嘴，以形成辐射区。
辐射室内部耐火材料为分段的耐高温陶瓷纤维与砌砖结构，陶瓷纤维块的重量由焊于炉墙板上的锚固钉承受，砌砖部分重量由托砖支架承受。
在辐射室中央，由东至西竖直布置有8排触煤管，混合原料即在通过该管子时加热转化，触媒管的上部凭借其端法兰上的吊耳通过弹簧支吊架吊于炉顶的上部支架上，其下部通过过渡段与对流段相接，上部接口通过猪尾管与转送线集箱相连。
2.3.2对流段：
位于炉子南半部，也为方箱形结构，分二个炉室，与常规炉子不同，其底部布置有过热烧嘴，以弥补对流室烟气热量之不足，两侧墙由打有耐火砼的墙板组成，南端墙由于布置有大量的对流管束集箱，因此由分为若干瓣的弯头箱连接而成。
对流室内共布置着7组对流盘管，对流管由管板支撑固定，盘管最重的约80吨。
2.3.3支撑钢结构：
从辐射段顶部，上部均为钢架式结构，其主
要作用来悬挂触媒管和支撑顶部的风箱，集气管及工艺配管等设备。
2.3.4梯子平台：
在炉子本体上设有平台走道，方便人员工作。
2.3.5其它设施有辅锅、引风机、鼓风机、烟囱等。
3、工程特点
3.1工程概述
一段转化炉是包括燃烧设备和热交换设备组合成一整体的高大复杂的大型设备，它总体重量大，零部件多，构造复杂，其中有钢结构、辐射管、对流管，辐射段及对流段墙板，燃烧设备，风机及内部通有各种易燃、易爆、高温、高压介质的管子，又因多为旧设备零部件，炉子安装需要工种多，有铆工、管工、钳工、起重工、电焊工、气焊工、电工、油工、筑炉工、仪表等工种，因此存在安装难度高、材料寻找麻烦，存在着高度的交叉作业，要求施工中必须统一步骤，合理安排，按程序施工。
该炉工作温度高达800℃，压力3.7MP，不同介质的原料及蒸汽分布于不同的对流管束之内，由于触媒管、跨越管、上下猪尾管及转送线材质均为耐热合金钢，所以安装、焊接时除必须严格执行图纸要求外，还必须严格按相关的规程、标准及规范的要求施工。
3.2供货状态
一段转化炉材料均为从韩国拆迁旧设备，零部件繁多，因此必须做好部件与图纸对照工作及零部件的核对缺失和新增：
主要部件
1.辐射段墙板均为成块拆迁。
2.对流段墙板成块拆迁。
3.支撑钢结构和屋架
4.平台、梯子
5.对流管重新设计、烟囱新作
6.辐射触媒管与上猪尾管利旧
7.烧嘴、炉门、视孔、配重、弹簧吊架、补偿器、消音器，成品供货。
8.风机更新，部分烟道更新，烟囱更新。
3.3安装采用的规范
一段转化炉安装至今未见有针对性的规范和标准，所以除优先执行设计院的《一段转化炉安装说明与现场焊接手册》中要求的偏差项目外，其余不足部分参考执行《乙烯裂解炉施工技术规程》（SHJ511-89，HGJ230-89）。
4、施工准备工作
4.1人员准备
4.1.1一段转化炉是合成氨装置非常关键的设备之一，因此必须要有一支技术素质较高和责任心强的作业班组来从事该项工作。
4.1.2安装必须有完善的质保体系，人员落实，职、责、权分明，施工技术人员，质检人员应具有较丰富的施工经验。
4.1.3焊工必须持证上岗（包括进行结构焊接的焊工），焊工合格项目，应覆盖所有材质的管子焊接，这一切必须在施焊前完成取证工作。
4.2技术准备
4.2.1各专业人员进入现场前必须学习炉子安装的有关规范，标准及有关质保手册的规定。
4.2.2技术人员、检查人员必须认真，仔细地熟悉、审查设计图纸及各种出厂技术资料（包括管道材质、壁厚、规格、焊接质量证明书，构架的承载计算书，炉子安装说明与现场焊接手册等）。
4.3设计交底和技术交底
4.3.1转化炉开工前要由工程建设单位组织一次各专业参加的设计交底，设计单位至少应介绍：
a.工程概况；
b.设计依据；
c.设计意图；
d.主要工艺流程和参数；
e.主要设备、特殊设备、特殊材料、特殊结构以及对安装的特殊要求；
f.设计未尽事宜等。
1.技术人员在熟悉了外商等的各种技术资料后，应编制出切实可行的施工方案，并在施工前详细地向班组进行技术交底，内容应包括：
a.工程情况与工作量大小；
b.施工工期与施工程序；
c.施工关键部位及关键技术措施，方案编制情况；
d.质量标准及质量目标；
e.安全技术措施等。
4.4现场准备
4.4.1由于合成氨装置基本全为利旧，因此，现场布置一定量的预制平台，料场、焊接集装箱及工具，休息室等布置较多，根据行车和吊装路线合理布置现场。
4.5机具量具准备
本炉安装主要机具为公司的50吨坦克吊及40吨汽车吊，同时租赁250吨吊车和600吨吊车完成，其余见附表。
4.6设备及材料验收
设专职的材料员对到货设备及材料进行管理，在现场验收时，安装队，供应部门、技术部门及班组都应有有关人员参加，同时安装的主要零部件应在建设单位供应人员和设计院及监理共同检查外观，再清点数量，检查情况应记录，各方人员最好签字认可，然后进行安装。
验收后的设备或材料，特别是小零部件（如螺栓、筋板、配件等）必须按规格、顺序存放，并有专人看管。
4.7基础验收及处理
4.7.1基础验收：
由质检部门组织安装、土建有关人员对基础进行检查验收，程序如下：
a.检查土建提供的基础施工记录和实测的各种数据，至少应包括砼标号，土建测量基准点，外形尺寸，中心线、标高、预埋螺栓顶部标高及螺栓中心等各项偏差。
b.外观检查：
有无蜂窝、麻面、裂纹，表面是否清理干净，螺母及垫圈是否齐全。
c.对基础的各项尺寸、标高、强度（由专检人员测量）等进行实测实量，将复测结果与土建资料进行核对，以检验其真实程度。
d.设备基础尺寸允许偏差见下表：
基础尺寸允许偏差表：
序号
检查内容
允许偏差（mm）
1
螺栓高度A
+100
2
两螺栓间距B
±2
3
螺栓中心对基础轴线距离C
±2
4
螺栓垂直度D
≤（A-H）/100
5
相邻基础轴线间距d
±3
6
基础轴线总间距E
±5
7
基础对角线之差|F1-F2|
≤5
8
基础顶面标高（不包括二次灌浆层）H
+0-10
4.7.2基础处理：
a.基础表面应清理干净，放置垫铁的位置应铲平，其余地方应铲出麻面，地脚螺栓的油污也应清理干净。
b.划出立柱安装的辅助中心线及钢架立柱底板的轮廓线，用红铅油在基础上作出标记。
c.放置好垫铁，并用铁水平初步找平，定出垫铁大致高度
5、整体施工方案
5.1吊装机具的确定
根据现场条件及我公司机具的实际情况，并结合该转化炉的结构特点（零碎部件较多），采用50坦克吊和40吨汽车吊，较大部件采用250吨吊车及600吨吊车进行。
5.2施工工艺程序
5.2.1根据该转化炉结构特点及拆迁情况：
炉子的安装工作按施工顺序可分为地面校正和安装二大阶段，可连续施工，校正、预制原则上要满足安装进度的要求。
5.2.2转化炉安装基本工艺程序。
6、安装工艺
6.1辐射段安装
6.1.1辐射段墙板安装
辐射段墙板是组成辐射室的主要部分，也是炉顶上框架生根的基础，它的安装质量的好坏将直接关系到整台转化炉安装质量的好坏，因此必须控制其施工中的每一道程序，严格把关。
6.1.2辐射段构件的验收
辐射段墙板在组对之前，应根据接保检清单和图纸清点数量，对
主要部件还需做下列检查（有问题者必须作出记录）；
（1）墙板外形尺寸及该墙板所安装的位置应符合图纸要求。
（2）检查外观锈蚀情况，变形、开裂和裂纹等缺陷，焊接和螺栓连接处是否牢靠，必要时应进行补焊等处理。
（3）长尺寸构件的检查应统一用尺，所用量具须经计量部门检验合格。
6.1.3辐射段构件的较正：
（1）对局部尺寸不合格的构件如果进行冷态校正，则校正后不得有死弯，裂纹缺陷，且环境温度在-20℃及以下时严禁冷校和锤击。
（2）热校正时，对碳钢构件和热温度应在1000℃以下。
6.1.4安装
6.1.4.1由于墙板均为成块，安装时，直接按所拆迁的墙板进行组装，墙板的平整度及几何尺规范要求得相当严格，但该墙板为大片拆除和运输，其质量难以保证，因此在安装前，要经设计、监理、业主共同检查，确定合格可用后，才予以安装。
墙板尺寸偏差：
检查项目
允许偏差（mm）
框架总宽度
±5
梁与梁之间平行度
L/1000，且≤5
相邻立柱间距离
±3※
立柱总间距
±5
立柱间的平行度
L/1000且≤5
框架垂直及空间对角线差
≤10※
框架平面对角线差
≤5※
立柱总长度
±2
横梁位置
±5
设备承重梁位置
±3
立柱弯曲度
H/1000且不大于10
由于每片墙板的垂直度只能靠垫铁高度来调整，而立柱的标高要求得又很严，可调量仅2mm，因此，每片墙板的宽度在组对时必须严格控制，否则将会给后面的墙板的垂直度的找正带来诸多不便。
F.对高强螺栓连接部件，螺栓的扭矩值应符合设计文件的规定，当设计无具体规定时，应符合下表规定，且高强螺栓在拨紧之前，螺杆丝扣部分应涂上一层二硫化钼剂。
高强螺栓扭矩值（牛.米）
公称直径
螺母对边尺寸（mm）
螺栓材料屈服强度（兆帕）
400-500
650-750
8.8级屈服极限为：
640
M10
17
24
42
M12
19（21）
42
72
M14
22（23）
69
120
M16
24（26）
102
194
M20
30（32）
207
387
M22
32（35）
268
535
M24
36（38）
345
660
6.1.4.2墙板的安装：
A.吊装：
墙板安装时采用的主吊车为QUY50液压履带式起重机，辅助吊车视构件重量可用40吨汽车吊。
B.墙板上每根立柱应在标高+3000mm处划出立柱安装标高测量基准点，其余构件的标高应以此点量出。
C.墙板安装时，必须保证辐射室内的宽度，并以正偏差为宜，以便以后炉底安装。
墙板吊装就位后用钢丝绳张紧以防止倾倒。
炉成箱体后，用手拉葫芦进行墙板找正，并连接相邻钢结构框架上的横梁。
D．炉壳宽度调整应用手拉葫芦或千斤顶边调边栓接。
炉底板调整时，应使炉宽尺寸偏差不出现负值。
辐射段炉顶板安装找正时，顶板管孔中心位置应以辐射管中心为基准。
辐射段依次安装侧板、端板、底板、顶板。
E．辐射室成形后，进行一次全面调整，对各几何尺寸进行实测，没问题后进行密封焊接。
F．安装完后，其各项偏差值应符合下表规定：
检查项目
允许偏差
立柱中心线与基础中心线偏差
±3
立柱底板标高
±2
炉壳侧墙垂直度
H/1000且≤8
空间对角线之差
≤10
炉底梁及炉底水平度
1/1000且≤5
辐射室长度
±5
辐射室宽度
±3
G.辐射室经共检合格后，可对基础垫铁进行灌浆隐蔽，并及时办理隐蔽手续，各方人员签字应齐全。
6.2钢结构框架安装
6.2.1验收与校正：
钢结构框架的验收与校正过程同辐射段墙板。
6.2.2安装：
钢结构安装也应严格控制其安装精度
立柱框架安装后，其各部允许偏差应符合下表规定：
检查项目
允许偏差（mm）
立柱垂直度
1/1000且≤15※
立柱间距
±5※
柱底板标高
±2
柱顶的标高
±1/1000且≤20※
梁的标高
±5※
梁的水平
1/1000且≤5
6.3对流段安装
6.3.1对流段安装炉墙板、筑炉、炉管同步交叉进行。
对流段分两个炉室为方箱结构，
6.3.2对流段墙板在交接调正后可以焊锚钉、打灰，需要说明的是对流段各块墙板在运输、吊装过程中，应特别小心，严禁碰撞，另外每块墙板的接合处必须加入耐高温陶瓷纤维毡，各层管板之间也应留出足够的膨胀间隙。
6.3.3对流管安装找正基准为出口端的管口中心。
6.4辐射管的安装
6.4.1辐射管安装在砌筑前吊入，但应临时固定，并采取措施予以保护）吊装前应确认每排炉管的编号，方位符合图纸要求，每排作出记号，以便安装，安装顺序为由东至西，依次安完每排管子。
6.4.2辐射管吊装应缓慢进行，严禁碰撞。
6.4.辐射管的找正和调整可通过其上部弹簧支吊架进行，并兼顾上面与集气管接口位置，猪尾管的接口位置。
6.5集气总管（107-D）安装
6.5.1集气总管安装应在二段转化炉就位找正和其自身内衬完成后才能进行。
6.5.2集气总管分为几段拆除，水平部分为二段。
6.5.3集气总管安装时要和下面炉管出口相对齐，错口量不得超标。
6.6猪尾管的安装
6.6.1上部猪尾管的安装应在集汽总管与转化管及输气管安装找正好后进行。
6.6.2上部猪尾管在转化炉管与输汽管连接时必须注意其编号，编号不同其长度将有微小变动，故严禁用乱。
6.7烟道的安装
6.7.1烟道管安装前应检查外部尺寸及外部焊缝的质量情况。
6.7.2烟道管安装应在其支撑梁或支架安装找正后方可进行。
6.7.3烟道管为分段到货，中间以法兰连接，连接面处应按要求加密封垫。
6.7.4风道固定支架必须焊接牢固，滑动支架应保证接触面均匀、光滑。
6.7.5伸缩节的安装应按图留出足够的膨胀间隙，并按要求进行预拉调整。
6.8风机安装
6.8.1风机安装应在整个炉体框架找正、焊接完之后方可进行。
6.8.2本炉共有引风机两台，一台为电机驱动（功率为132KW），一台为蒸汽透平驱动，详见风机图纸及使用说明。
6.8.3由于风机是坐在其基础框架上的，因此支撑风机基础框架的横梁的位置及标高在风机安装之前应先进行检查，必要时应进行调整。
6.8.4在横梁上划出风机出口的纵、横中心线，并安装缓冲支座，调整支座标高。
6.8.5在地面组装风机：
A.安装基础框架并找正；
B.安装风机下壳体及驱动装置；
C.安装叶轮及锥形入口，并调整其间隙；
D.联轴节对中并找平；
E.安装上壳体，并再次进行对中、找平工作；
F.整体吊装
风机上法兰连接面处应加入耐高温陶瓷纤维绳。
6.9烟囱安装
6.9.1烟囱为新制作，在地面制作并组对后整体安装
6.9.2在验收合格的基础上划出烟囱的纵、横中心线及外轮廊线，
6.9.3按要求放置垫铁并粗找平；
6.9.4整体吊装，并找直，找正。
6.10附件安装
烧咀、炉门、防爆门的安装按图纸要求进行，应注意的是，要保证烧咀枪的中心、长度及水平。
7、施工质量控制
7.1质量控制点的设置
一段炉安装的每道工序均须严加控制，但为了主次分明，根据公司有关文件及工地指挥部质安科，监理、甲方质监站的意见，并结合本炉子的特点，整个炉子施工中设以下主要控制点：
1.辐射段及对流段箱体（AR级）
2.炉子衬里与砌筑（AR级）
3.炉管安装与焊接（AR级）
4.结构安装找正（AR级）
5.风机试车（AR级）
6.附件安装（AR级）
7.隐蔽工程记录（AR级）
在每个控制点到达后，应备好完整的安装资料，通知质安科，监理、业主、质监站共检认证。
7.2质量保证措施
施工单位在完成每一道工序之后，班组自检合格，填写好自检记录，技术人员备好施工记录文件，填写质量共检通知单，通知质监部检验工程师进行共检。
共检合格后，属于业主（或监理）、质监站或劳动部门参加检查的控制点，应由质监部检验工程师提前24小时书面通知到有关各方。
业主有权对任何等级的质量控制点进行检查。
属于隐蔽工程，在隐蔽前24小时由施工单位检验工程师书面通知业主（或监理）进行现场检查，经检查合格并业主（或监理）签字后方可隐蔽。
施工质量控制工作程序图如下：
建立质量保证工程师、由各专业责任工程师参加的质量保证体系，实施质量管理。
8劳动力需用计划
一段转化炉施工劳动力需用计划表（每台）
序号
名称
数量
备注
1
施工队长
2人（正、副各1）
2
支部书记
1人
3
安全员（质检员）
2人
6
材料员
2人
7
保管员
1人
8
技术员
3人
9
电工
2人
10
铆工
20人
11
电焊工
16人
12
起重工
10人
13
气焊工
4人
14
钳工
4人
15
管道工
8人
16
油工
3人
17
力工
20人
合计
100人
9、施工手段用料计划
序号
名称
规格
材质
单位
数量
备注
1
工字钢
工30a
Q235-A
m/kg
30/1441
调校横梁时用
工20a
Q235-A
m/kg
160/4468
组对平台用
2
H型钢
H140
Q235-A
m/kg
8/136
3
槽钢
[22b
Q235-A
m/kg
60/1707
[10
Q235-A
m/kg
40/400
4
角钢
∠80×6
Q235-A
m/kg
52/340
∠63×5
Q235-A
m/kg
30/145
5
圆钢
Q235-A
m/kg
Q235-A
m/kg
Q235-A
m/kg
6
螺纹钢
d=30
Q235-A
m/kg
10/63
撬杠
d=20
Q235-A
m/kg
40/94
临时梯子用
7
钢板
δ=60
Q235-A
m2/kg
1/471
平垫铁
δ=40
Q235-A
m2/kg
2/628
平垫铁
δ=30
Q235-A
m2/kg
5/1177
平垫铁
δ=20
Q235-A
m2/kg
218/34289
大平台板
δ=18
Q235-A
m2/kg
11.5/1625
斜铁
δ=16
Q235-A
m2/kg
2/251
斜铁
δ=10
Q235-A
m2/kg
88/6908
组对小平台用
8
架子管
φ48
吨
6.5
配卡扣
9
竹跳板
330×2500
块
400
10
铁丝
10#
Kg
200
11
钢丝
φ0.6mm
m
150
12
钢丝绳
6×37+1-17.5-160
m
500
13
枕木
160×220×2500
根
50
铺小平台用
10机具设备需用计划
一段炉安装机具设备使用计划见下表：
序号
名称
规格型号
数量
备注
1
吊车
600/250吨
各1台
租赁
2
QUY50履带吊车
QUY50
1台
3
汽车吊
40吨
1台
汽车吊
16吨
1台
汽车吊
8吨
1台
4
载重汽车
15吨
1台
载重汽车
5吨
1台
5
半拖挂
20吨
1台
6
电焊机
交流
12台
电焊机
直流
4台
7
氩弧焊机
3台
8
焊条烘干箱
350
1台
9
力矩扳手
6把
10
倒链
5t.3t.2t.0.5t.1t
各6个
11
手提砂轮机
φ100,φ150
各6台
12
棕绳
φ24,φ20,φ16
各2盘
每盘25kg
其它材料计划
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
钢盘尺
50m
把
3
30m
把
5
15m
把
5
2
钢卷尺
3m
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