新化一段炉拆除安装施工方案.docx
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新化一段炉拆除安装施工方案
新疆新化化肥有限责任公司合成氨装置一段转化炉
炉管拆除、安装施工方案
编制：
张水森
审核：
张兵
审批：
陈华伟
标准化员：
杨晓丹
中国化学工程第十一化建公司
乌石化项目经理部
2009-7-13
目录
1.编制说明2
2.编制依据2
3.施工程序3
4.施工准备3
5.一段炉炉管拆除、安装4
6.转化炉炉管上升管及集箱安装5
7.转化炉吊装6
8.劳动力组织13
9.施工机具14
10.施工手段用料14
11.安全技术要求15
新疆化肥厂合成氨装置一段炉炉管拆除、安装方案
1.编制说明
本方案是针对新疆化肥厂合成氨装置一段炉炉管拆除、安装施工进行编制，一段转化炉（DC-103）系由韩国三星公司引进设备，其内部结构复杂，一段转化炉被誉为合成氨工艺中最关键的设备之一，也是整个转化区内施工难度最大的设备。
一段炉做为合成氨装置的最重要设备。
一段转化炉由筒式炉体和转化炉炉管组成，炉管悬挂在炉体顶部设备法兰上，受热后可自由伸长。
一段转化炉的反应原理是将天然气和水蒸汽混合预热至400℃以上，通入装有催化剂的炉管，在800℃以上高温下，天然气与水蒸汽反应，生成氢气和一氧化碳，通过XP—01管进一步转化。
二段转化气通过XP-02管进入一段转化炉，给触媒管传热后，自身温度降至540℃左右，然后从一段炉上段壳程出口8ab分两路送入脱碳系统。
一段炉炉芯自1998年施工完成后，就没有对该设备进行过大的施工作业。
此次施工任务是炉管拆除、安装并修复局部筑炉。
这样的施工在全国乃至全世界都是首例，因而施工没有可借鉴的例子。
经过对施工图进行研究发现转化炉炉管上部与炉体间隙较小，由于一段转化炉经过十余年运转，内部结构经过高温和压差相对较大情况下内部结构变形已经无法判断，这无疑增加了施工中的难度。
一段转化炉位于砼框架内。
一段炉顶部高22m，框架顶层平台高22.5m。
因此转化炉炉管在拆除安装时的吊装必需越过22.5m。
同时转化炉前场地受限，最大宽度为18.5米，长65.5米。
框架前循环水及供水管道管沟三条，排水管道一条，这更增加了设备吊装难度。
一段炉炉管起吊时考虑炉管重量、催化剂重量，炉管耐火衬里重量。
主要设备一览表：
序号
设备名称
设备位号
设备规格
（mm）
设备单重
（吨）
催化剂重量（吨）
外壳重量
备注
1
新一段炉炉管
DC103
Φ3100*16500
102.6
30
30
立式
2.编制依据
2.1．设计文件（三星一段炉转化炉安装图纸）；
2.2．三星公司有关转化炉施工的指导性文件；
2.3．《管式炉安装工程施工及验收规范》（HGJ226-87，SHJ506-87）；
2.4．四川华源高温炉管有限公司换热式转化炉竣工图；
2.5．《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH3515-2003；
2.6．《石油化工工程起重施工规范》SH/T3536-2002。
3.施工程序
施工准备→设备验收检测并试压→一段炉炉管外保温→停车确认并交出装置→拆除转化炉大盖顶部人孔、XP01管线及天燃气入口管线→拆除转化炉大盖（密封打磨）及8ab出口管线→拆除上升管及集箱→拆除旧一段炉炉管（密封焊打磨）→一段炉筑炉及炉体检查→固定安装旧客体、将炉管运出施工现场→新一段炉炉管及壳体运输、直立、固定安装→新一段炉炉管拆除、安装找正及密封焊焊接→新一段炉壳体运出施工现场→一段转化炉炉管内耐火层及保护层安装→一段转化炉转化炉大盖安装及密封焊焊接→8ab出口管线安装→一段转化炉上升管及集箱安装→触媒安装→一段炉内部清理→XP01管线、天燃气入口管线安装→人孔安装→附属设施施工→竣工交接→开车保运
4.施工准备
转化炉炉管到货检测验收并试压
转化炉炉管到货后必需会同建设单位有关负责人、供应部门、一同按照图纸及装箱单逐件验收，先检查外观，再清点数量，检查情况要有记录，各方人员应签字认可，对于材料缺件时要及时反映及处理；
验收后的设备或材料，特别是小的零部件必须按规格、顺序存放，并有专人看管；
严禁开箱时用大锤打击箱体，以免伤及箱内部件，而应用起钉锤或撬杠谨慎进行；
质量按甲方要求进行理化检测。
转化炉炉管附属材料要分别登记造册
试压时根据转化炉炉管结构分成19个单元采用正反吹发对炉管进行吹扫并试压。
具体是以每根上升管为一个单元，经上升管口充压缩空气，分别敞开与之相连的集合管，其余集合管要堵严，此为正吹；反吹是从集合管向上升管吹压缩空气。
试压时从上升管口充压缩空气，集合管都堵严进行试压。
炉管外部保温
一段转化炉炉管上部需要保温δ=150mm，长2.2米，保温后直径与转化炉壳体间但边最小间隙为15mm。
同时考虑到保温后的椭圆度单边间隙有可能只有5mm，炉管高16.5米，重130吨，在22.5米的框架上施工。
这是对施工的人员素质的一个考验。
考虑到炉管自身的到货状态炉管下部没有着力点，因此要对炉管保温时要将炉管从保护壳中抽出来悬空保温，这样会增加施工机械成本和施工难度，此方法不可取。
第二套方案是从壳体上部向下返3米处进行环切。
将需保温段裸露进行保温处理后在进行壳体恢复，但在施工时要将设备壳体法兰处用胎具支撑以免设备失稳。
炉管保温后与保护壳的最小间隙10mm，直径3.1米的设备在考虑椭圆度时间隙会更小，这样做会增加后续施工向外抽炉管时的难度，但只有此方案最可行，因此为了减小后续施工难度，必须控制炉管外保温的厚度和椭圆度。
转化炉大盖拆除
转化炉大盖法兰螺栓联接拆除后，大盖与转化炉炉体有一道密封焊，从施工图上看到密封焊与密封面之间只有8mm的缓冲空间，考虑到在施焊时熔池的内渗，缓冲带必定小于8mm，因此在对焊缝处理时注意，要分层气刨，严禁伤害设备母材，应对此施工工序进行监控。
拆除安装一段炉炉管
由于转化炉炉管与炉体最小间隙单边5mm，炉管在高温状态下经过10余年的运转，设备内部变形情况无法看到，从安全高效考虑在拆除炉管准备一下两种方案。
方案一：
用400吨履带吊直接吊装，但吊装时需注意吊装时的现场情况，特别是在起吊时起吊重量不能超过150t，超过时立即停止施工并查找原因，如果是卡涩采取第二种方案。
方案二：
使用3个70吨以上的千斤顶强制将炉管抽出炉体，这种方案会对炉体产生一定得破坏，炉管拆除后要对炉体及筑炉进行及时检查并修复。
拆除后根据甲方要求要将旧炉管装入保护壳中，因此必须将保护壳安装在框架前并使用钢结构固定（新一段了炉管安装时同样要求钢结构固定）。
5.一段炉炉管拆除、安装
根据业主要求，对原有一段炉炉管进行保护性拆除，拆除后安装到旧保护壳内，具体施工程序：
5.1．将旧一段炉保护壳运至施工现场指定位置，竖直安装在一段炉框架的建东北侧，筒体底部要求用后14mm以上的钢板做底座，并且筒体要与钢板进行刚型连接。
用槽钢或角钢固定，壳体固定后其垂直度应小于等于16mm，同时筒体下面要求用戈壁土分层夯实，戈壁土耐压大于25N/cm2。
同时必须做好防雨防风工作；
5.2．在打开一段炉后，要对原吊耳进焊缝行渗透检测，若有裂纹需将焊肉打磨打直至无将裂纹为止，打磨后进行补焊后方可使用该吊耳吊装。
5.3．由于内部结构无法观察炉管是否与炉体卡涩，需要在吊装时进行试吊，当吊装重量超过150t时设备仍没有提升迹象时应停止吊装，观察设备并做具体分析，进行第二套方案，使用千斤顶将设备强行提升，以免吊车在吊装过程中由于设备猛然间抽出炉体时所带的冲击力造成吊车和设备损伤；
5.4．将炉管拆除后需装入旧的护壳体中，根据外壳尺寸筒体（φ3100*16500）、重量（28t），炉管吊出后放入外壳内后进行固定，固定采用在炉管的三次管板处分别使用型钢做胎具支撑固定，且每层固定不得少于5个支撑点。
顶部采用焊接方法使设备与筒体相连。
焊肉高度与连接件的最薄件相等；
5.5．新炉管与保护壳在直立安装固定时必须与旧壳体固定方法和安装要求相同；
5.6．一段炉炉管安装：
炉管抽出安装前要经建设单位外观检查后合格方可安装，安装必须注意壳程出口方位，偏差应满足有关技术要求。
6.转化炉炉管上升管及集箱安装
一段转化炉上升管共19根，其规格为φ108×6HK40长750mm。
上升管与集箱经过19根上升管连接，上升管安装质量将直接影响到转化炉的最终使用。
因此必须控制上升管的安装。
具体施工工序如下：
6.1．将上集箱组件与一段炉大盖一起安装，集箱要初步临时固定至设计位置，大盖按施工要求安装；
6.2．精确找正上集箱，严格保证集箱与筒体的同心度；
6.3．逐根实测炉管的长度、倾斜角度是否合适（可进行预安装）；
6.4．试安装合格的炉管方可进行施焊；
6.5．采用全氩弧焊焊接（按焊接工艺卡要求），并要求逐层进行着色检查，以保证内部质量；
6.6．为了施焊方便，19根炉管可采用由内至外的焊接顺序并对称进行；
6.7．施焊过程中应随时测量上集管的同心度，必要时及时进行调整；
6.8．利用螺栓和螺母拉伸波纹膨胀管20mm，然后进行XP01管及其他附属设施安装；
6.9．对炉管进行气密试验；
6.10．焊接时严禁损伤设备衬里及设备壳体，并不得使异物落入集合管。
7.转化炉吊装
7.1．设备吊装工艺
在本工程的大件设备吊装规划中计划租用租用400吨履带吊和200吨以上吊车各一台。
吊车吊装施工工艺流程
7.2．炉管吊装准备
转化炉框架前最大宽度为18.8于米，长65.5米，且框架前有一个斜坡，斜坡下面有直埋管，因此需对地基进行处理要求将框架前垫戈壁土600高，且在垫戈壁土时要求分层洒水夯实，最终戈壁土耐压不小于5N/cm2（25吨/米2）。
7.2．炉管拆除、安装吊装平衡梁制作
一段炉炉管为圆形环状管束，在上封头内侧自带2各吊耳供吊装使用，在吊装过程中需使用吊装平衡梁以减少设备的变形，其制作图如下：
7.3．一段炉炉管吊装
一段炉炉管放置在保护外壳内，由卧姿变为立姿，采用双车抬吊竖立法，即上部由主吊车提升，尾部由辅助吊车抬送，直至呈直立状态。
上部吊点采用炉管自带吊耳。
主吊车的站位应遵守以下准则
履带式起重机，利用其能移动的特性，可在吊装过程中不断变换位置，受作业场地影响，在框架前将设备直立，然后用主吊车行走至安装位置。
在炉管吊装过程中，随着主吊车将炉管上部的提升，使炉管水平投影距离变小，辅助吊车应不断将尾端向前抬送，随着炉管轴线与地面夹角的不断变大，尾部辅助吊车的受力会不断减小，直至炉管直立时，可摘去辅助吊车吊钩。
为此在辅助吊车摘钩前，主吊车必须调整好最佳位置，以便承受炉管吊装最大负荷和待炉管直立后，能将设备送至安装位置。
辅助吊车采用200t汽车吊。
当炉管尾部吊点位置在炉管上侧面时，辅助吊车可将炉管一直送到直立状态，此时对主吊车受力最有利。
如果辅助吊车不能将炉管送至直立状态，应将主吊车、炉管和辅助吊车调整至一个垂直投影轴线上，以利主吊车承受一个附加的水平力。
炉管吊装示意图如下
为保证炉管一次安装就位，减少场地及人员占用，吊装采用大型吊车直接吊装就位。
吊装选用1台SCC－400T主吊，辅吊车选用220t汽车吊。
主吊吊上部吊点，副吊采用捆绑式吊炉管下部，两吊车抬起炉管，在空中使设炉管由水平位置旋转90°至垂直位置。
起吊重量：
炉管+保护外壳重量+衬里=130t
炉管+衬里+催化剂=122t
钩头重4吨，索具重2吨
炉管及保护外壳吊装重量G=K（G1+G2+G3）
其中K：
动载系数；G1：
设备重量；G2：
钩头重量；G3：
索具重量有；
吊装重量：
G=130+4+2=136吨
主吊车采用LR1400/2-400T履带吊（选用主臂H工况）。
臂杆长度54m，回转半径12m，吊装能力Q=144t>136t。
辅助吊车采用220t汽车吊。
回转半径7.4m，主杆29.4m，最大吊重76t，满足尾部抬吊需要。
炉管+衬里+催化剂吊装重量G=K（G1+G2+G3）
其中K：
动载系数；G1：
设备重量；G2：
钩头重量；G3：
索具重量有；
吊装重量：
G=122（衬里及扁担暂定3t）+4+2=128吨
主吊车采用LR1400/2-400T履带吊（选用主臂H工况）。
臂杆长度54m，回转半径12m，吊装能力Q=144t>128t。
钢丝绳选择：
主吊装绳扣选用直径52钢丝绳，单根破断力170.5吨，共8股，总破断力1364吨，绳扣最大受力136吨，取动载系数1.1，
绳扣荷载Q=136*1.1=149.6（吨）
安全系数K=1364/149.6=9.11
满足规范要求。
尾部抬尾绳扣选用4股直径47.5钢丝绳，合计破断力508吨，尾部抬吊力68吨
尾部绳扣所受动荷载Q=68*1.1=74.8（吨）
安全系数K=508/74.8=6.79
绳扣选用满足规范要求。
吊装立面示意图：
7.4．起吊索具
序号
名称
规格型号（mm）
备注
1
钢丝绳
6×37+1，φ52
吊装绳索
2
钢丝绳
6×37+1，φ47
吊装绳索
7.5．车辆车使用计划（不包括400吨吊车进出场）
序号
施工内容及所需车辆
施工时间（天）
1
400履带吊组车，1台400吨履带吊3天，1台50吨汽车吊3天，
3
2
一段炉旧炉管外壳就位、固定，1台400吨履带吊1天、1台50吨汽车吊装车1天、1台40吨拖板1天
1
3
旧炉管拆除、固定、运输，新一段炉炉管运输、固定。
1台400吨履带吊1天、1台200吨汽车吊1天、1台150吨拖板1天
1
4
新炉管保护壳拆除及炉管就位新炉管就位，1台400吨履带吊1天
1
5
400吨履带吊拆除，1台400吨履带吊3天，1台50吨汽车吊3天，
3
7.6．吊装安全技术的基本要求
吊装方案实施前应进行技术和安全交底。
吊装人员应熟悉吊装方案和有关安全技术操作规程，实施过程中不得擅自修改方案。
吊装由专人统一指挥，严禁违章操作。
吊装区域设警戒线，无关人员禁止入内。
所用机索具应在使用前做认真仔细检查和试验，作必要的保养。
吊装前进行全面检查，确保机索具处于安全状态。
捆绑用钢丝绳采用保护措施，防止挂伤设备表面。
吊栏使用前进行安全确认。
要有专职安检人员时刻在现场巡视，对安全措施的实施起监督作用，发现隐患和违章及时进行排除和制止。
吊装施工应保持场地整洁，物品堆放整齐，施工完后，应清理场地。
对吊装工作中各种数据的采集正确有效是确保吊装成功的基础。
应进行严格正确的吊装受力计算，使设备吊索具、吊车处于安全工作范围并符合相关规程的规定。
吊装方案应有审批制度，如有较大变更，要重新进行审批。
7.7．吊车吊装安全技术要求
吊装方案制定阶段，应根据实际情况选用经济、容易到达现场的吊车，以免吊装方案作重大变更。
如果吊装条件变化即设备、现场环境、吊装机械，应修改原方案。
多吊车吊装时，各吊车的工作半径应严格在方案规定范围，必要时站车位置可在地面作出明确标志并用卷尺进行核准。
多吊车吊装时，应使指挥人员随时注意观察各吊车的吊钩滑车组与地面保持垂直，避免使吊车增加附加载荷。
吊装地面应平整、硬实，对回垫土应进行压实处理，如地面耐压力不足，应采用重新铺设碎石路面，地耐力应达到25N/cm2（25吨/米2）以上，以利吊车进出场。
对大型和特大型吊车在其支腿或履带部位铺垫厚钢板，以确保吊车在工作状态时仍保持其水平状态。
因此一段炉前地面必须在吊装前进行处理，管沟土方回填，
吊装站位后应根据吊装条件将吊臂回转一周，以确认吊臂与配重不碰撞其他物体。
操作人员应熟悉了解吊装方案，并具有相应熟练的技能，多台吊车作业时，应互相密切配合指挥得当，确保吊装工艺过程合理。
设备单吊车吊装应采用支撑梁，避免板式吊耳受过大侧向力。
对现场制作专用吊索具应符合方案设计要求，并经质检人员检验合格。
绳扣、卡环与吊耳连接时，应提前检查其配合尺寸，即卡环轴能否放入耳板孔内后，是否还有绳扣放置的空间，在吊装过程中卡环与吊耳的相对运动是否有障碍的地方。
吊车挂好吊索具后，应根据设备起吊后不同状态再次确认吊索具不会与设备外侧附件相碰。
辅助吊车应尽可能将设备送至直立位置，并尽可能保持其吊钩的垂直度。
当设备即将直立时要注意吊臂顶部吊钩与设备之间应保持有足够的距离。
。
对吊装过程因吊装工艺需要，设备需临时支承或吊车需换钩等情况，吊车将引起受力的变化时，应严格按方案规定执行。
对吊装过因吊装工艺需要设备临时支承或吊车需换钩等情况，需要校核设备支承的强度（如保护壳体、地基），同时也要核对该支承点构筑物的强度。
8.劳动力组织
序号
工种
人数
备注
1
钳工
2人
2
管工
3人
3
电工
1人
4
起重工
5人
5
电焊工
6人
6
气焊工
1人
7
探伤工
3人
8
架子工
4人
9
力工
4人
10
管理人员
3人
合计
9.施工机具
序号
名称
单位
数量
备注
1
400吨履带吊
辆
1
2
200吨汽车吊
辆
1
3
50吨汽车吊
辆
2
4
150吨拖车
辆
1
底盘要求不超过1m
5
40吨拖车
辆
1
底盘要求不超过1m
6
75t螺旋千金顶
台
3
7
电焊机
台
8
8
等离子切割机
台
2
9
空压机
台
1
10
手拉葫芦5t
台
4
11
手拉葫芦3t
台
3
12
手拉葫芦2t
台
4
13
焊条烘干箱
台
1
14
卡环75t
个
2
15
卡环5t
个
2
16
卡环3t
个
2
17
吊装带3t
条
4
18
打击扳手
套
2
85#、80#、75#、70#、
65#、55#、50#
10.施工手段用料
序号
名称规格
单位
数量
备注
1
钢板δ=20mm
块
6
1.5m×2.5m
2
道木
根
35
160×220×2500mm
3
槽钢［16
M
30
4
角钢∠63
M
30
5
石棉板δ=5mm
M2
6
6
工字钢I20a
M
18
7
架杆φ48mm
T
3
8
跳板330×2500mm
块
60
11.安全技术要求
凡参加炉子施工的人员均应学习有关安全生产的各种规章制度，并应熟悉本安装方案，做到合理施工、有条不紊；
1）．蹬高人员应经体检合格方可进行高空作业，并认真佩戴安全带等劳保用品；
2）．机械操作人员和起重工，应悉知机械的使用性能及主要吊件的重量，知道吊装线路、换钩方法，不得超限吊装，五级风以上天气不得进行吊装和高空作业；
3）．转化炉安装系多层交叉作业，上部施工人员的工具应有防坠措施，如带工具包、系拉绳等，以免砸伤下面人员；
4）．临时点固的构件应点焊牢靠，其上不利承重和站人，一般构件（特别是栏杆）应一次焊牢；
5）．施工现场应清理，材料摆放应整齐，作到文明施工；
6）．炉内作业要有低压安全照明设施，严防触电事故发生；
7）．夜间施工要有充足的照明设施；
8）．构件吊装时应设溜放绳，以免碰撞他物，带衬里构件的安装尤应注意；
9）．本方案未尽事宜应按有关的安全规则和规定执行；
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