裂解炉预制模块吊装技术_石卫.pdf

21INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装石卫（上海华谊建设有限公司 上海 200232）摘 要：裂解炉在化工装置中属于典型的施工难度比较高的设备，本文从吊车选型、吊车支撑地基地耐力计算、钢丝绳核算、支撑梁核算等方面，分析了裂解炉预制模块吊装施工的关键过程，供类似项目借鉴参考。关键词：裂解炉 模块吊装 吊装技术 吊装核算中图分类号：TB492 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）02-0021-04裂解炉预制模块吊装技术1 工程概况裂解炉（cracking furnace）是使烃类进行裂解反应的设备，其主要结构由辐射段、对流段、烟囱及附属钢结构平台四部分组成，各部分之间采用螺栓连接固定。主要设备参数及吊车吊装参数见表1、表2。2 裂解炉模块化安装施工工艺裂解炉模块化安装施工工艺流程见图1。2.1吊车吊装前检查（1）在试吊前，按照SH/T 3515-2017石油化工大型设备吊装工程施工技术规程进行班组自检、队级复表1主要设备吊装参数设备位号/名称规格尺寸（长宽高）/m本体重量/t钩/索重量/t吊装重量/t就位底标高/mm（相对标高）就位顶标高/mm（相对标高）拟用吊车辐射模块一22.23.93.126.85.732.5+00.00+3100180t汽车吊辐射模块二22.13.63.425.331+3100+6500辐射模块三22.13.63.525.531.2+6500+10,000辐射模块四22.13.63.128.233.9+10,000+13,100辐射管束120.51.22.910.215.9+500+3400辐射管束220.31.22.710.015.7+3400+6200辐射管束320.31.22.710.015.7+6200+8900辐射管束421.41.22.710.115.8+8900+11,800对流模块一17.71.81.910.516.2+10,885+12,785300t汽车吊对流模块二20.01.83.346.552.2+12,785+16,085对流模块三17.81.83.722.528.2+16,085+19,785对流模块四20.01.82.530.736.4+19，785+22,285烟囱及顶部平台和直梯（两节整体吊装）2.62.330.329.42.1531.55+21,387+50,292500t汽车吊烟囱楼梯钢结构/20.522.1522.67+24,511+39,161表2吊车吊装参数吊装部位拟用吊车工况主臂长度/m吊装幅度/m吊装重量/t安全系数1.1/t平衡梁和钢丝绳等/t计算载荷/t额定起重量/t负荷系数/%备注辐射模块180t汽车吊主臂26.71228.162.85.8535.694775.9/对流模块300t汽车吊35.21246.534.65.8556.986587.7/烟囱楼梯钢结构500t汽车吊68.11230.46.381.1537.934192.5安全系数取1.21检和联合检查，确认无误并填写检查记录后方可进入试吊阶段。（2）试吊时，吊车水平提升设备200mm停止提升。对吊车车况、地面情况、吊索具、设备本体等进行全方位检查，确认无异常情况后，试吊完成，进入正式吊装阶段1。2.2正式吊装辐射模块及对流模块安装步骤见图2。2.3裂解炉模块化施工技术（1）辐射段和对流段因为其内部不能淋雨，在每一段每一天施工完成之后，用提前加工好的雨棚将其整个盖住，防止雨水进入。（2）辐射阶段的最下面一段与钢结构柱脚是一个整体，安装时十根柱脚要同时装入预埋的地脚螺栓，故对地脚螺栓的预埋ANZHUANG2023年第2期22机 电 安 装 Electromechanical Installation精度要求很高。针对这个情况，安排钳工提前进场对土建安装的地脚螺栓进行二次复核并记下数据，为之后的安装做好准备。（3）设备进场平面布置图中标出的设备摆放区域，需要对设备摆放区域进行夯实并铺设碎石，设备进场前上部铺设钢板，设备的运输车辆需要停在此区域进行卸车。（4）500t汽车吊安装烟囱及烟囱楼梯平台，楼梯平台在地面组装是在图中设备停放区域，烟囱卸车拼装的位置也需在吊车的吊装半径内。（5）烟囱顶需安装避雷以及照明等电气装置。（6）辐射模块内部搭设脚手架需要注意防止侧壁的耐火材料损坏。脚手架从上至下逐步拆除，正式平台从上至下依次安装。（7）辐射管束需要制作吊具梁，保证管束上方吊耳垂直受力2。3 裂解炉吊装核算3.1吊车选型核算（1）辐射模块含辐射管束重量合计38t，安装标高顶11.7m，选用180t汽车吊35.7m主臂，全配重，额定起重量47t。实际负载38t+吊钩1.15t+平衡梁4.1t+钢丝绳1t+安全系数2.8t=47.05t，实际负载大于起吊重量，吊车选用安全。（2）对流段质量最大46t，安装最高顶标高21m。使用300t，选用吊臂46.9m，100t配重，吊装半径10m，额定起重量65t。实际负载设备46.53t+吊钩1.15t+平衡梁4.1t+钢丝绳1t+安全系数4.6t=57.38t，实际负载大于起吊重量，吊车选用安全。（3）2段组合烟囱，安装高度50m，合计质量29.4t。选用500t汽车吊，68.1m主臂，135t配重，12m工作半径，额定起重量41t（计算重量37.67，包含安全系数1.1及不稳定系数1.1）。300t吊机主臂长度不够或提升高度不够时，配合烟囱翻身的副吊机可使用履带吊50t进行，需注意将履带吊扒杆重新安装，降低至22m左右短扒杆或另使用80t汽车吊配合翻身。3.2吊装采用钢丝绳核算（1）辐射段吊装索具连接图见图3，卸扣统一使用15t级。平衡梁下方钢索使用等长约1m长度进行连接。设备自重38t，平衡梁计4t，按8吊点均布载荷计算为G1=5.25t。钢丝绳受拉力。故选用637-FC-1770-32钢丝绳3，破断拉力S=598kN。安全系数k=S/T=598/61.2=9.78，所以该钢丝绳满足使用安全。（2）对流段吊装索具连接图见图4，卸扣统一使用15t级。2965792sin,1495514658sin,86092965sin,1700014658sin2211=a。图1裂解炉模块化安装施工工艺图2辐射模块及对流模块安装步骤了解吊装物参数、现场情况组织专业人员确定吊装方法编制吊装方案吊装前检查（包含设备方位）吊装前技术交底会，统一指挥信号组织专业人员进行方案评审试吊正式吊装设备固定吊装用工器具退场吊装总结会变更吊装方案，再次试吊不合格合格辐射模块一吊装安装辐射模块验收C轴和 D轴钢结构安装、辐射模块的平台栏杆安装辐射模块一内外搭设辐射管束一吊装安装辐射模块二吊装安装辐射模块二内外脚手架搭设辐射管束二吊装安装辐射模块三吊装安装辐射模块三内外脚手搭设（高出上边缘 1.5m）辐射管束三、四吊装安装辐射模块四吊装安装辐射管束正式支架安装对流模块三外部脚手架搭设对流模块一安装对流模块一外部脚手架搭设对流模块二外部脚手架搭设对流模块二安装对流模块三安装C轴和D 轴的钢结构楼梯框架安装至标高对流模块的平台安装，包含对流模块的斜拉验收对流模块对流模块四安装23INSTALLATION2023.2Electromechanical Installation 机 电 安 装设备自重46t，平衡梁计4t，按8吊点均布载荷计算为G1=6.25t。钢丝绳受拉力，故选用637-FC-1770-32钢丝绳，破断拉力S=598kN。安全系数k=S/T=598/72.4=8.28，所以该钢丝绳满足使用安全。平衡梁压应力，因此判定平衡梁稳定。3.3.3 平衡梁弯曲应力，因此平衡梁抗弯强度满足要求。3.4吊耳强度计算吊耳主要受剪切力作用，吊耳所受剪切力小于平衡梁弯曲应力，所以判定吊耳强度足够。图3辐射段吊装索具连接图3.3.2 横梁稳定性计算横梁选用的规格型号为H300200812，材质为Q235。横梁截面积A=71.05cm2；抗弯截面模量Wx=756cm3；截面惯性半径i=12.5cm。横梁长细比，取1。根据细长比选取折减系数 0.91。平衡梁稳定许用应力：。图4对流段吊装索具连接图3.3平衡梁承载力核算3.3.1 平衡梁校核以吊装对流段为例，以长度方向跨距较大方向校核，横梁所受外力情况见图5。吊耳所受最大拉力F=72.4kN，吊耳中心偏心距e=180mm。571557155715T1=72.4kNT2=63.7kNT2=63.73kNT1=72.4kNG1=62.5kNG1=62.5kNG1=62.5kNG1=62.5kNF1=36.5kNF2=12.3kNF2=12.3kNF1=36.5kN图5横梁所受外力情况3.5500t汽车吊支撑地基地耐力计算主臂超起工况的情况下，在吊装过程中，配重调节前后平衡，使得吊装的整体重心基本在吊车转盘中心位置附近，即4条支腿受力基本是均匀的。但为保守起见，在计算过程中按照单侧支腿受力考虑，即一侧受力，当地压强最大的情况下对地基受力。若能够满足该种情况，则实际吊装过程中，地基就一定能够满足实际要求。500t汽车吊自重约95t，满配压铁重量135t，吊装重量重约28t，500t汽车吊专用路基板规格为1.5m6m0.2m（重约2t），每个支撑点需要三块路基板，共需要12块路基板（重约24t）。单侧受力对地面总压力约为270t。500t汽车吊吊装设备时的地耐力要求为P500。一般情况下当臂杆方向与支撑方向平行且整车重心在外前后段时，认为支反力沿前支撑点均布。当吊装设ANZHUANG2023年第2期24机 电 安 装 Electromechanical Installation备时整车中心在回转中心转盘内时（即前后平衡时）认为支反力支撑点均布，按经验及保守计算，整体起吊时按单边支撑受力，计算4如下：P500=270/（362）=7.5t/m2，即500t汽车吊吊装设备时的地耐力要求不小于7.5t/m2，即75kPa/m2。4 吊机支撑地基的处理4.1布置路基板 原土强夯，满铺600mm厚石子并压实，压入深度不小于100mm。按吊装平面布置图，现场测量放线吊车支腿位置，做好标记后在该处石子上并排铺设2张20mm厚钢板，钢板尺寸为1.5m6m，然后再在钢板上布置路基板（见图6）。15001500150060006000路基板支腿垫板布置图20015006000路基板外形尺寸图4.2吊车支撑地基现场复验待现场吊车停滞点地基施工完毕，在地基处理位置铺设吊机专用钢箱板，在钢箱板上增加吊车压块。利用土建现场标高，在压重前后对地基标高进行复测，测得沉降数值，以地基整体不沉降为合格。5 结语通过对模块化设备尺寸、重量仔细测量核算，采用合理的吊装工艺，在吊车选型以及吊车支撑地基地耐力、钢丝绳、支撑梁等方面进行精密计算，选用安全的吊具、索具，严格控制施工中各个环节，使吊装作业能够安全进行，为今后同类型工程项目的吊装提供经验。参考文献：1建筑施工起重吊装工程安全技术规范：JGJ276-2012S.北京：中国建筑工业出版社，2012.2石油化工乙烯裂解炉和制氢转化炉施工及验收规范：SH/T3511-2020S.北京：中国石化出版社，2021.3钢丝绳通用技术条件：GB/T20118-2017S.4蔡裕民.吊装工艺计算近似公式及应用M.北京：化学工业出版社，2004.图6路基板布置及外形尺寸图4 施工性能以及施工效果比较4.1施工性能根据项目现场施工实际情况，对预埋底座、金属膨胀螺栓固定底座这两种施工工艺进行了分析（见表4）。5 结语支吊架底座预埋施工工艺安装简单快捷，支吊架固定更加可靠，施工效率高，还降低了施工安全风险，又可减少因钻孔所产生的灰尘而实现绿色施工，同时节省了大量金属膨胀螺栓，从而达到降低成本的目的。经总结，将此工艺形成了2017年度的四川省级工法建筑室表4预埋底座与膨胀螺栓固定底座的施工性能比较表类别施工方式操作性管道安装 机具使用 工效 绿色施工安全性质量预埋底座主体配合阶段