CN107384474B - 一种组合型气化炉安装施工方法 - Google Patents
一种组合型气化炉安装施工方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种组合型气化炉安装施工方法,所述组合型气化炉是由膜膜式水冷壁+辐射废热锅炉+气化炉组合而成的组合型气化炉,其特征是:先将组合型气化炉的分段并按照分段顺序吊装、组对和焊接。本气化炉施工方法是为我国首套“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”的组合型气化炉施工开发的一种行之有效的施工方法,对气化炉进行合理分段,有利于节约机械费用的投入;新式水冷壁与辐射废热锅炉的组合内件安装方法,避免了较多的受限空间作业,施工效率得到了很大提高。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工化工设备安装领域,具体涉及到“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”组合型气化炉(以下简称“组合型气化炉”)的分段吊装,分段组对焊接,内件安装,设备安装检验等的施工方法。
背景技术
煤炭气化是化工产品生产的第一步。公开资料显示,山西2800多亿吨煤炭储量中,高灰、高硫、高灰熔点的“三高”煤约占1/3。长期以来,由于缺乏高效可靠的大型气化技术,化工行业不得不花费巨资引进国外气化技术和装置,不仅要投入巨额技术使用费,而且进口设备对“三高”煤水土难服。
我公司施工的山西南耀集团昌晋苑焦化有限公司煤气化替代焦炉煤气综合利用项目,建设规模70000Nm3/h。煤气化替代焦炉煤气综合利用项目主要包括煤制气装置、净化装置等。本工程关键核心设备为组合型气化炉,所用组合型气化炉是世界首台采用“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”技术的组合型气化炉,气化炉最大直径近4 m,高约26m,总重400余吨。
该组合型气化炉核心部件辐射式蒸汽发生器能够有效避免国外同类技术存在的堵渣和积灰问题;独特的结构设计减少了双面受热的布置比例,设备体积和投资减少。通过回收高温合成气的热量,副产高温高压蒸汽等方式,提高气化炉的能源转化率。
该组合型气化炉的安装为我国首套“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”式气化炉安装施工,对该型气化炉的推广及使用具有重要意义。
发明内容
为了顺利完成气化炉的安装,采用 “膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”式气化炉安装施工方法,安全高效,节约了施工成本,取得了良好的经济效益。
本发明的技术方案是:“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”组合型气化炉的安装施工方法,其特征是通过对“膜式水冷壁+废热锅炉+气化炉”型气化炉的合理分段,按序到场,选择满足要求的吊装机具,编制合理吊装顺序,对各段进行吊装,开放式进行设备内件安装,使用正确的设备组对焊接工艺,完成组合型气化炉的安装。
具体实施方式
组合型气化炉分段
组合型气化炉分段从下到上依次为:辐射室下段组件、辐射筒体上段、辐射废热锅组件、膜式水冷壁组件、气化炉壳体法兰及锥体组件、上封头组件及烧嘴法兰组件。
吊装方案比选
传统气化炉吊装一般采用大型起重机整体吊装,采用整体吊装时,气化炉总重将达到406t,主吊起重机械需使用徐工XGC16000(1250t),QUY350进行溜尾。此种方法机械用量消耗大,经济效益低下,故不适合采用该方法进行气化炉的安装。
本发明的组合型气化炉采用分段形式进行吊装。采用分段吊装能很好的完成气化炉安装工程,降低施工成本。
组合型气化炉分段成A、B、C、D、E和F段吊装
A段为废热锅炉辐射室下段组件,B段为废热锅炉辐射筒体上段,C段为废热锅炉内件组件,D段为气化炉壳体法兰及锥体组件,E段为膜式水冷壁组件,F段为上封头组件及烧嘴法兰组件。
各分段中,A段重量最大,对A段进行吊装核算。选用双机抬吊法进行吊装,所述双机抬吊法即利用500t履带式起重机为主吊,150t履带式起重机进行溜尾。
1、吊装受力计算
根据:起重机的吊装载荷
P:起重机的吊装载荷;F:设备重量;
q:吊具、索具、工器具、平台等重量之和;
K1:动载系数,取1.1;
(1)QUY500履带式起重机主吊就位时的受力计算:
P=(F+q)K1 =(137+9.66+1)×1.1=147.66t
选用450t吊钩,重9.66t,钢丝绳索具重1t,查起重机主臂工况性能表:选取SHB工况,主臂60m,就位作业半径为18m,超起半径16m,超起平衡重120t,起重能力为197t。
满足施工安全要求。
(2)溜尾吊车受力计算:
根据静力学平衡原理,列如下方程:
F1+F2=G
F1=F2
解得:F 2=68.5t F 1=68.5t
式中: G——设备吊装重量,G=137t
F 1——设备水平时主吊吊车受力,
F 2——设备水平时溜尾吊车受力。
开始起吊时溜尾吊车的最大受力为:
P2=(F2+g′)K1K2=(68.5+5)×1.1×1.1=89t
g′——溜尾起重机吊钩重4.5t和机索具的0.5t的总重量为5t
K1:动载系数,取1.1 K2:不平衡系数,取1.1
查QUY150型起重机主臂工况性能表:选取HB工况,主臂19m,就位作业半径为5m,起重能力为150t。
满足施工安全要求。
(3)主吊钢丝绳选取:
主吊钢丝绳选择φ52-6×37(a)-1670两根,每根36m,单根破断力149t,每根两弯四股。钢丝绳弯曲折减系数取0.83,根据主吊受力计算:
主吊钢丝绳的安全系数为n
n=149×8×0.83÷235=6.7倍
符合规范要求的6~10倍的安全倍率。
(4)溜尾钢丝绳选择:
选择φ46-6×37(a)-1670两根,其单根破断力为117t,采用两弯四股,绳长40m,取钢丝绳弯曲折减系数为0.83,根据溜尾受力计算:
钢丝绳的安全系数为n
n=117×8×0.83÷68.5=11.34倍
符合规范要求的6~10倍的安全倍率。
2、地基处理
(1)QUY500型500t履带式起重机最大对地压强计算
①对地压力计算
QUY500吊车作业相关数据:SHB工况,吊车配置60m主臂,自重约450t,超起配重重120t,气化炉最大分段重137t,吊装机索具重10.66t。下方铺设6块路基板,6块路基板重6×5=30t。则对地压力F为:
F=(450+120+137+10.66+30)*1.1=822.426t
②对地压强计算
500t履带吊两条履带下共铺设6块路基板,路基板尺寸为6m×2.2m,路基板总面积A为:
A=6*22*6=792m2
则吊装时路基板对地压强Pk为:
③地基处理强度
地基处理强度P为:
对地基进行回填夯实,经对地面密实度验收,合格后进行吊装。
2、施工方法
(1)在地面进行A段即辐射室下段组件的下锥体(件1)与辐射室下段筒体(件2)的组对工作,将水冷壁下小水冷盘管、合成气出口内件、排污管放置于组件A中,在组件A上焊接临时支座,将组件A吊装就位。
(2)吊装B段即辐射筒体上段,对A段与B段进行定位焊接,将气化炉正式支座焊接在设备上。
(3)进行C段即辐射废热锅炉组件的吊装。
(4)吊装D段即气化炉壳体法兰及锥体组件(它为气化炉的部件),完成组对焊接。
(5)吊装E段即膜式水冷壁组件。
(6)安装水冷壁上冷却盘管,并吊装封头组件及烧嘴法兰组件(即F段)。
辐射废热锅炉组件安装
辐射废热锅炉组件试装
辐射废热锅炉组件试装的目的:1、确定辐射废热锅炉壳体支撑座方位及高度。2、确定辐射废热锅炉进出水口与壳体锻管方位及高度。3、确定各管口测温凸台的位置。
起吊辐射废热锅炉组件,当辐射废热锅炉落至壳体上端部时,通过旋转辐射废热锅炉进行方位调整,重点调整废锅进出水口与壳体锻管方位。待辐射废热锅炉端部进入壳体后,等分4点测量紧固装置与设备内壁之间的距离,通过吊钩微移调整组件与壳体的同轴度。待废锅大致到位后,根据组件支座方位划出壳体上支座位置并焊接支座。
支座焊接完成后,将千斤顶放置于支座上,垂直落下废热锅炉组件至千斤顶上,利用千斤顶调整辐射废热锅炉高度,查看辐射废热锅炉进出水口与壳体锻管方位及高度吻合情况并做标记,从气化炉壳体测温管口进入,将测温凸台位置标记在废热锅炉组件上。吊出废热锅炉组件,在标记位置处开孔并焊接测温凸台。
辐射废热锅炉组件正式安装
按试装时操作要点进行定位与调整,将辐射废热锅炉吊装到位后,紧固相关管口支撑装置。通过调整千斤顶微调辐射废热锅炉高度,保证测温凸台中心与气化炉壳体锻管中心线重合,以及辐射废热锅炉组件进出水口与气化炉管口在同一高度。
调整完成后,从人孔进入进行辐射废热锅炉吊耳的焊接,吊耳方位根据进出水管方位合理安排,配合筒体与废锅圆度误差,切割吊耳与筒体焊接端部余量后焊接吊耳。吊耳焊接完成后撤去千斤顶。
内部配管
(1)出水口共6件,从气化炉壳体管口锻管处伸入,与辐射废热锅炉上集箱管口组对。
(2)进水口共9件,从气化炉壳体管口锻管处伸入,与辐射废热锅炉进水口、弯头组对。
(3)采用砂轮机打磨排污管管端两端坡口后,根据管口实际位置进行调整后组对、点焊,接管一端与下集箱管接头对接焊,另一端从壳体锻管外伸与法兰进行焊接。
膜式水冷壁组件
膜式水冷壁组件试装
膜式水冷壁组件试装的目的:确定水冷壁的纵向膨胀量;水冷壁导流件的定位开孔;水冷壁汽水进出水管与气化炉方位、高度的定位确定;膜式水冷壁与辐射废热锅炉之间的距离,保证膜式水冷壁下盘管能顺利安装。
起吊膜式水冷壁组件,当膜式水冷壁下落至壳体法兰前时,通过旋转膜式水冷壁组件进行方位调整,大体对正后缓慢下落,膜式水冷壁端部进入壳体后,等分4点测量紧固装置中的加强圈与设备内壁之间的距离,并通过吊钩微移调整水冷壁与壳体的同轴度。垂直下落组件至水冷壁外伸法兰位置,确定耳座方位及高度后焊接耳座,置千斤顶与焊接好的耳座上,将水冷壁组件落在千斤顶上,利用千斤顶调整膜式水冷壁的高度。调整到位后,从壳体温度计口进入,标记导流件位置。吊出水冷壁,随后进行导流件开孔、焊接、消氢、局部热处理及无损检测工作。
膜式水冷壁组件正式安装
将安装好导流件的水冷壁组件再次放置于支座千斤顶上,调整高度后紧固管口支撑件。提前对上封头组件F(不包括烧嘴法兰)做好00方位标记,螺栓应跨中均布,并将垫片提前放置在组件D上。将定位销对称4点穿在上封头组件F上螺栓孔中。起吊上封头组件F至设备法兰上方,方位大致对正后,定位销穿入螺栓孔中缓缓下落。对称紧固设备主螺柱,分三遍进行,每遍起点错开1200;螺栓紧固完成后记录螺柱预紧力。紧固完毕后,通过千斤顶微调水冷壁高度,保证导流件中心与温度计口中心在同一高度上,再次检查水冷壁进出水管口高度及方位。从上封头凸缘口进入设备内部,根据实际高度尺寸确定水冷壁吊耳尺寸,割去吊耳板余量后,进行膜式水冷壁吊耳与封头凸缘焊接。
内部配管
(1)膜式水冷壁汽水进出口及排污口与气化炉壳体锻管组焊。
(2)膜式水冷壁下水冷盘管装配
1)盘管试装:从气化炉下部人孔进入辐射废热锅炉内部,从下往上搭设平台至离废锅上部约500mm处,利用倒链将下水冷盘管放置在平台上,开始进行试装配,保证下水冷盘管伸出膜式水冷壁,并调整盘管与水冷壁同轴度,合格后筋板点焊固定。从上部人孔进入设备内部,根据下水冷壁进出口管方位划出盘管接头位置并进行标记。将下水冷盘管取出并开孔焊接盘管接头。焊口经热处理后进行水压试验,试验压力15.76MPa,合格后正式安装。
2)正式安装:按试装时所用方法调整下水冷壁方位及高度符合要求后,点焊固定。从封头中心孔进入膜式水冷壁内部,装配并焊接下水冷盘管支撑件。
3)下水冷盘管进出口内部配管:利用铁丝在设备内部预弯制形状,根据铁丝弯制形状分段弯制接管,将弯管从气化炉对应管口穿入,另一端进行组对配管。
(3)膜式水冷壁上水冷盘管装配
上部水冷盘管应在烧嘴法兰就位前安装到位,对烧嘴法兰进行加固件角钢焊接,完成后吊装烧嘴法兰,并使上部小水冷盘管接管穿过气化炉烧嘴法兰预留孔,焊接接管与法兰焊接接头,并对接头进行无损检测及热处理。
水压试验
(1)膜式水冷壁整体水压试验:待膜式水冷壁汽水进出口及排污口与外部连接管道连接好后,以11.82MPa试验压力进行整体水压试验,具体为:当设备壁金属温度与液体温度接近时,方可缓慢升压至设计压力8.5MPa,确认无泄漏后继续升压至规定的试验压力11.82MPa后,保压30分钟,然后对导流件与水冷壁焊接接管焊接接头处目视渗漏检查,确认无渗漏,然后将压力降至设计压力,并保压足够长时间(≧30分钟)。
(2)辐射废热锅炉整体水压试验:待辐射废热锅炉所有接管与外部接管管道连接好后,以15MPa试压压力进行整体水压试验。水压试验时,应严格控制水中的氯离子含量不超过25mg/L,具体为:当设备壁金属温度与液体温度接近时,方可缓慢升压至设计压力11MPa,确认无泄漏后继续升压至规定的试验压力15MPa后,保压30分钟,然后对各引出管与辐射废热锅炉焊接接管焊接接头处目视渗漏检查,确认无渗漏,然后将压力降至设计压力,并保压足够长时间(≧30分钟)。
Claims (1)
1.一种组合型气化炉安装施工方法,所述组合型气化炉是由膜式水冷壁+辐射废热锅炉+气化炉组合而成的组合型气化炉,其特征是:先将组合型气化炉的分段并按照分段顺序吊装、组对和焊接,其操作步骤是:
将组合型气化炉分段为A、B、C、D、E、F6段, A段为废热锅炉辐射室下段组件,B段为废热锅炉辐射筒体上段,C段为废热锅炉内件组件,D段为气化炉壳体法兰及锥体组件,E段为膜式水冷壁组件,F段为上封头组件及烧嘴法兰组件;
采用双机抬吊的方法先将废热锅炉辐射室下段安装到位并焊接临时支座就位,待临时支座焊接完成后起吊废热锅炉辐射筒体上段,找正方位并点焊定位两组件,焊接气化炉正式支座,完成后进行两分段壳体组焊;
通过试装辐射废热锅炉确定辐射废热锅炉支撑件及引出管管口高度方位并进行标记,在地面进行引出管焊接及水压试验后再进行正式安装,通过千斤顶精确调整辐射废热锅炉组件高度并焊接引出管与气化炉壳体锻管接头,完成辐射废热锅炉安装;包括以下步骤:
起吊辐射废热锅炉组件,当辐射废热锅炉落至壳体上端部时,通过旋转辐射废热锅炉进行方位调整,重点调整废锅进出水口与壳体锻管方位;待辐射废热锅炉端部进入壳体后,等分4点测量紧固装置与设备内壁之间的距离,通过吊钩微移调整组件与壳体的同轴度;
待废锅大致到位后,根据组件支座方位划出壳体上支座位置并焊接支座;
支座焊接完成后,将千斤顶放置于支座上,垂直落下废热锅炉组件至千斤顶上,利用千斤顶调整辐射废热锅炉高度,查看辐射废热锅炉进出水口与壳体锻管方位及高度吻合情况并做标记,从气化炉壳体测温管口进入,将测温凸台位置标记在废热锅炉组件上;吊出废热锅炉组件,在标记位置处开孔并焊接测温凸台;
按试装时操作要点进行定位与调整,将辐射废热锅炉吊装到位后,紧固相关管口支撑装置,通过调整千斤顶微调辐射废热锅炉高度,保证测温凸台中心与气化炉壳体锻管中心线重合,以及辐射废热锅炉组件进出水口与气化炉管口在同一高度;
调整完成后,从人孔进入进行辐射废热锅炉吊耳的焊接,吊耳方位根据进出水管方位合理安排,配合筒体与废锅圆度误差,切割吊耳与筒体焊接端部余量后焊接吊耳;吊耳焊接完成后撤去千斤顶;
吊装气化炉壳体法兰及锥体组件,并对气化室锥体与废热锅炉辐射筒体上段进行组焊;
通过试装膜式水冷壁确定水冷壁支座及引出管管口高度方位并进行标记,在地面进行引出管焊接及水压试验后再进行正式安装,通过千斤顶精确调整膜式水冷壁组件高度并焊接引出管与气化炉壳体锻管接头完成膜式水冷壁安装;
安装上、下小水冷盘管,吊装上封头组件并对上下小水冷盘管引出管进行焊接;
对辐射废热锅炉、膜式水冷壁进行整体水压试验,并修补安装过程中损坏的耐火衬里,完成组合型气化炉安装。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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