CN108612380A - 大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法以及大型石油天然气处理塔框架平台施工方法。所述处理塔和塔架的安装施工方法包括：对塔架进行呈平卧姿态的整体预制；在预埋有螺柱的处理塔基础上设置多块支撑垫块，调节多块支撑垫块以确保所有支撑垫块的支撑面处于同一水平面内；在所述螺柱的顶部套装可拆卸的导向机构；处理塔吊装以及塔架吊装。所述处理塔框架平台施工方法包括利用上述方法对处理塔和预制塔架进行吊装后，利用吊装就位后的处理塔与预制塔架形成的平台，从下往上完成框架平台剩余构件连接。根据本发明的方法实现了处理塔及塔架的快速安装，节约了吊装作业时间，降低了施工难度和吊装作业风险。

Description

大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法

技术领域

本发明涉及石油天然气设备安装技术领域，具体来讲，涉及一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法以及大型石油天然气处理塔框架平台施工方法，尤其适用于塔高高于10米，重量大于200吨的塔安装及其塔架平台的施工。

背景技术

塔类框架平台的施工进度直接影响到工艺配管和内构件的安装。目前，石油天然气处理塔以及塔架的安装存在各式各样的问题。一方面，塔架的传统施工方式为从下至上散装，存在施工周期长、效率低、高空作业风险大以及施工成本高等弊端。因此，如何安全、快捷完成塔架安装任务也是整个项目建设中的重要环节。

另一方面，对于大型塔类，有的单台重量接近500吨，现场吊装难度大、安全风险高，一旦设备吊起，需要尽快安装到位，降低吊装过程风险。由于此类大型设备裙座孔径与固定设备用的螺柱尺寸接近，同时在设备基础浇筑时，螺柱预制精度不够，导致设备吊装时，很难快速将螺柱穿入裙座孔，往往需要撬棍对螺柱进行矫正或者打掉整个基础重新预制，对螺柱进行矫正过程容易对螺柱螺纹造成损坏，甚至降低螺柱本身力学性能，增加施工和运行风险；如果打掉整个基础重新预制则会增加打掉原基础费用、重新浇筑费用以及大型吊车租赁费用，导致施工成本大量增加。

再一方面，由于施工水平原因，存在塔类设备基础表面浇筑不平整的问题，会造成塔类设备安装倾斜，影响塔类设备施工安装。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种施工周期短，经济简便的处理塔和塔架的安装施工方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，所述安装施工方法可以包括步骤：根据处理塔结构，对塔架进行呈平卧姿态的整体预制；在沿竖直方向预埋有螺柱的处理塔基础上设置多块支撑垫块，调节多块支撑垫块以确保所有支撑垫块的支撑面处于同一水平面内；在所述螺柱的顶部套装可拆卸的导向机构；吊起处理塔，导向机构引导所述螺柱并插入处理塔裙座预留孔，待所有螺柱均插入裙座预留孔并且处理塔坐落于支撑垫块上后，拆卸导向机构，旋紧与螺柱配套使用的螺母，将支撑垫块与处理塔基础整体浇筑，完成处理塔吊装；将预制塔架调运至处理塔正上方，下吊，整体嵌套处理塔，完成塔架吊装。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述处理塔可以是指高度高于10米，重量大于100吨的处理塔，所述处理塔包括脱乙烷塔、DHX塔、脱丁烷塔、脱硫塔、胺液再生塔、分子筛脱水塔、凝析油稳定塔和酸水汽提塔。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述塔架整体预制包括对塔架进行实体建模，根据建模模型在地面上完成塔架构件的安装，例如，利用Tekla软件对塔架进行实体建模。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述导向机构包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于所述螺柱的径向尺寸。优选的，所述套装段的长度可以是60毫米～120毫米，所述引导段长度可以是40毫米～90毫米，所述结合部的长度可以是10毫米～20毫米，所述延伸部的长度可以是20毫米～50毫米。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述塔架的底部具有能够坐落于预埋有螺柱的塔架基础上的带孔的法兰，所述塔架基础的螺柱顶部安装有另一导向机构，将塔架下吊时，所述导向机构能够引导螺柱插入所述法兰的孔。所述另一导向机构包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于预埋在塔架基础中的螺柱的径向尺寸。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述支撑垫块由多块支撑薄板叠加而成，通过增减支撑薄板数量以确保所述多块支撑垫块的支撑面处于同一水平面内。

在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，所述塔架的主梁为H型钢，所述塔架为四方形框架结构。

本发明的另一方面提供了一种大型石油天然气处理塔框架平台施工方法，所述方法可以包括以下步骤：利用以上所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法对处理塔和预制塔架进行吊装；利用吊装就位后的处理塔与预制塔架形成的平台，从下往上完成框架平台剩余构件连接。

与现有技术相比，根据本发明的安装施工方法的有益效果包括：

(1)无需处理塔就位后再进行施工，实现了塔架平台施工和处理塔安装平行作业，甚至塔架平台施工可以提前作业，减少了作业周期；

(2)采用整体吊装的方法，塔架预制施工均在地面完成，预制率可以达到90％，同时，地面预制不受空间限制，可以进行多组片(构件)预制后组合整体预制塔架，施工效率提高了80％以上；

(3)采用整体嵌套吊装的方式，无需搭设满堂脚手架平台，待塔架就位后可以利用底层平台进行上层平台的安装，降低了高空作业风险；

(4)设置的导向机构实现了处理塔及塔架的快速安装，在处理塔基础上放置多块支撑垫块，可以使基础表面快速找平，减少了吊装作业时间，节省了开支，增加了效益。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明示例性实施例的大型石油天然气处理塔和塔架安装施工方法的流程示意图。

图2示出了根据本发明示例性实施例的大型石油天然气处理塔和塔架安装施工方法的导向机构结构示意图。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法以及大型石油天然气处理塔框架平台施工方法。

具体来讲，本发明方法的一方面通过设置导向机构快速引导预埋在处理塔基础的螺柱穿过处理塔裙座预留孔，并通过设置支撑垫块，使处理塔基础表面快速找平，大大的节约了处理塔吊装作业时间，降低了施工难度；另一方面通过将塔架的构件在地面上整体预制，通过整体吊装嵌套就位的方法，最大限度的实现了塔架施工与设备吊装同步进行，甚至塔架施工可以提前进行，实现了塔架整体预制，充分利用了现场已有的机具设备，降低了劳动强度和高空作业风险，增加了施工效率。再一方面，通过设置导向机构快速引导预埋在塔架基础的螺柱穿过塔架底部留孔的法兰端面，减少了塔架定位时间。

图1示出了根据本发明示例性实施例的大型石油天然气处理塔和塔架安装施工方法的流程示意图。图2示出了根据本发明示例性实施例的大型石油天然气处理塔和塔架安装施工方法的导向机构结构示意图。

本发明的一方面提供了一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法。在本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法的一个示例性实施例中，如图1所示，所述安装施工方法包括：

步骤S01，塔架地面整体预制。

在本示例中，结合处理塔结构、尺寸，采用软件对塔架进行实体建模，例如，采用Tekla软件对塔架进行实体建模，然后根据实体建模模型，在地面上呈平卧姿态的方式对塔架构件进行整体预制。在本发明塔架预制中，塔架的预制率可以达到90％。

在本示例中，塔架的预制可以包括在地面上对塔架进行筋板焊接、螺栓紧固以及对整个塔架的结构尺寸调整等。预制原则为在满足吊装的前提下尽可能多的在地面完成塔架构件的安装。

步骤S02，在沿竖直方向预埋有螺柱的处理塔的基础表面预埋支撑垫块，调节多块支撑垫块以确保所有支撑垫块的支撑面处于同一水平面内，使基础表面趋于平整。

在本示例中，所述支撑垫块是有间隔的放置在基础表面上，例如，支撑垫块可以放置在基础螺柱的两侧。支撑垫块可以是任意形状的多块支撑薄板叠加而成，例如，支撑薄板可以是长方形，圆形，楔形等。在调节所有支撑垫块所形成的共同支撑面处于同一水平面内时，可以通过增减支撑薄板数量来完成，例如，根据施工要求，通过标尺分别测量每一位置的支撑垫块高度，通过增减支撑薄板以实现所有位置的支撑垫块高度一致。此外，也可通过提前预制不同厚度的支撑垫块，以根据处理塔不同部位所需厚度来设置支撑垫块，从而达到使所有支撑垫块的支撑面(例如，上表面)构成同一水平面，然后将支撑垫块与处理塔基础整体浇筑，待设备到场后可直接吊装，节省设备吊装时间，保证吊装质量。

所述支撑薄板可以是铁板、钢板等，但本发明的支撑薄板不限于此，例如铜板等其他材料均可。

以上，为了更好的支撑处理塔，支撑垫块的放置间隔可以适当的小，支撑垫块之间可以是等间距的放置。

预埋在处理塔基础中的螺柱可以是双头螺柱，螺柱的下部固定在基础中，上部通过螺母以及垫片与处理塔裙座连接。预埋在处理塔基础中的螺柱可以是等间距的多根双头螺柱。

步骤S03，在处理塔基础预埋的螺柱顶部安装可拆卸的导向机构。

在本示例中，由于现场施工中，螺柱与处理塔裙座预留孔的尺寸接近并且螺柱的预制精度不够，很难将螺柱穿入至预留孔中，因此，在处理塔吊装前需要给每一根螺柱顶部安装一个顶部径向尺寸远小于预留孔直径的导向机构，以增加螺柱与处理塔裙座孔壁之间的间隙，特别是螺柱开始穿入处理塔裙座预留孔的初期，导向机构可以快速引导螺柱穿入裙座预留孔。导向机构与螺柱之间可以通过螺纹连接。

在示例中，所述导向机构包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于所述螺柱的径向尺寸。优选的，所述套装段的长度为60毫米～120毫米，所述引导段长度为40毫米～90毫米，所述结合部的长度可以是10毫米～20毫米，所述延伸部的长度可以是20毫米～50毫米。当然，本发明的导向机构各部分的长度不限于此。

例如，本发明的导向机构如图2所示，为了使螺柱更好的导入裙座预留孔，导向机构可以是套装段2为圆柱形结构。套装段2带有中空结构3，可以套入螺柱顶部。导引段1的延伸部及顶部组成了一个圆锥形结构，导引段的结合部与套装段结合，可以为圆柱形。为了使导向机构与螺柱连接更加牢固，可以在套装段内部设置内螺纹(图2中未示出)以与螺柱上的螺纹配合。套装段的直径以及内螺纹尺寸必须参考螺柱上螺纹尺寸，方便安装和拆卸。优选的，为了防止导向机构组件脱落，导向机构的套装段与引导段可以一体成型，例如，可以通过加工整体钢棒，将短接一端加工成锥形，另一端加工成带螺纹的圆柱形套装段。当然，当然，导向机构也可以为由两个独立的套装段与引导段相互连接(例如，焊接)组成的导向筒。所述下部的套装段与结合部总的长度可以为70毫米～120毫米，优选的可以100毫米～110毫米。所述套装段的长度可以为60毫米～80毫米，优选的，可以为65毫米～75毫米。为了更好的使螺柱导入裙座预留孔，所述上部圆锥段(即延伸部与顶部)长度为40毫米～90毫米，优选的可以50毫米～70毫米；所述圆锥段的圆锥角为55度～65度，优选，可以为58度～62度，更优选的，圆锥角可以为60度。当然，本发明的导向机构的各部分长度不限于此，可以根据施工过程中，基础中的螺柱的大小以及处理塔的大小进行调整。

在本示例中，制备导向机构的材料可以为铁、钢、铜等均可。但本发明的制备材料不限于此。

步骤S04，处理塔吊装。

在本示例中，例如，可以使用吊车或者塔吊对处理塔进行吊装。吊起处理塔后，应将处理塔的裙座预留孔对准螺柱顶部。由于在螺柱的顶部安装有导向机构，导向机构上部径向尺寸远小于处理塔裙座预留孔直径，因此导向机构可以快速引导螺柱并插入处理塔裙座预留孔。然后缓慢下吊处理塔，待所有处理塔基础上的螺柱全部插入裙座预留孔并处理塔坐落于支撑垫块上后，这时可以拆卸导向机构，旋紧与螺柱配套使用的螺母以固定处理塔，完成处理塔吊装。

在本示例中，本发明所涉及的处理塔是指石油天然气领域中的大型塔，例如，可以指高度高于10米，重量大于100吨的大型塔。本发明的安装施工方法尤其适用于高度高于12米，重量大于200吨的大型塔。大型塔的种类可以是脱乙烷塔、DHX塔、脱丁烷塔、脱硫塔、胺液再生塔、分子筛脱水塔、凝析油稳定塔、酸水汽提塔等。更确切的来说，所述大型塔的种类可以包括，例如，脱硫塔(DN3400×35187mm，482000Kg)、脱乙烷塔(DN3500×33200mm，225000Kg)脱丁烷塔(DN3200×35350mm，148400Kg)等。

步骤S05，预制塔架吊装。

在本示例中，将吊装设备与设置在塔架顶端的吊耳连接，然后吊起整体预制的塔架，使预制塔架调运至处理塔正上方，缓慢下吊，整体嵌套处理塔，调整塔架方位，完成塔架吊装。

在本示例中，为了满足现场吊装需要，在塔架顶端可以设置板式吊耳4个及以上，吊耳可以选用侧壁板式吊耳(SP)型，单个吊耳承重可以达到20t以上。为了使吊耳与塔架连接更加牢固，当塔架为四方形框架结构时，可以将吊耳设置在塔架顶部的4根主梁上，为保障强度，可在盖板上开槽，吊耳与翼板及盖板的焊缝可以为全焊透连接，并对焊缝做渗透检测，保证Ⅰ级合格。

在本示例中，为了便于塔架的快速定位安装，可以在塔架主梁的底部设置带孔的法兰，在塔架基础中的螺柱顶端安装与上述导向机构结构相同的另一导向筒，同样的，所述另一导向筒包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于预埋与塔架基础竖直方向上的螺柱的径向尺寸。同样的，另一导向筒的尺寸参数可以根据塔架法兰孔的直径以及塔架基础螺柱的尺寸进行制作匹配。当塔架缓慢下吊时，导向机构可以快速引导螺柱并插入法兰孔中，保证塔架的快速定位安装。

以上，需要说明的是，本发明的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法步骤中，支撑垫片的预埋与导向机构的安装并没有先后顺序，两者可以同时进行。当撑垫片的预埋与导向机构的安装完成后再进行处理塔的安装。塔架的预制可以同时与撑垫片的预埋、导向机构的安装以及处理塔的安装同时进行，甚至塔架的预制可以提前于撑垫片的预埋、导向机构的安装、处理塔安装，这样就充分利用了现场已有的机具设备，降低了劳动强度和高空作业风险，增加了施工效率。

本发明的另一方面提供了一种大型石油天然气处理塔框架平台施工方法，所述方法可以包括以下步骤：利用以上所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法对处理塔和预制塔架进行吊装；利用吊装就位后的处理塔与预制塔架形成的平台，从下往上完成框架平台剩余构件连接。

以上，当需要安装多个大型塔以及形成的联合塔框架平台时，可以利用本发明的方法对单个塔以及塔架逐一吊装。例如，某凝析气轻烃深度回收工程中脱乙烷塔(规格为6.35m×7.35m×42m，重量为70吨)、DHX塔和脱丁烷塔(规格为6.35m×7.35m×18.9m，重量为30吨)需要搭建联合塔架平台，可以首先对位于DHX塔两侧的脱乙烷塔塔架、脱丁烷塔塔架进行整体预制，然后将脱乙烷塔吊装就位，随后将整体预制的脱乙烷塔塔架嵌套与脱乙烷塔四周，完成后吊装脱丁烷塔，脱丁烷塔吊装就位后，吊装整体预制的脱丁烷塔塔架，然后吊装DHX塔，最后由下至上利用预制塔架与塔之间形成的已有平台完成联合塔框架平台剩余构建的连接。

综上所述，根据本发明方法通过设置导向机构快速引导处理塔安装，并通过设置支撑垫块，快速找平处理塔基础表面，大大的节约了处理塔吊装作业时间，降低了施工难度；通过设置导向机构快速引导预埋在塔架基础的螺柱穿过塔架底部留孔的法兰端面，减少了塔架定位时间；通过将塔架的构件在地面上整体预制，整体吊装嵌套就位的方法，最大的实现了塔架施工与设备吊装同步甚至提前进行，实现了塔架整体预制，充分利用了现场已有的机具设备，降低了劳动强度和高空作业风险，增加了施工效率。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述安装施工方法包括以下步骤：

根据处理塔结构，对塔架进行呈平卧姿态的整体预制；

在沿竖直方向预埋有螺柱的处理塔基础上设置多块支撑垫块，调节多块支撑垫块以确保所有支撑垫块的支撑面处于同一水平面内；

在所述螺柱的顶部套装可拆卸的导向机构；

吊起处理塔，导向机构引导所述螺柱并插入处理塔裙座预留孔，待所有螺柱均插入裙座预留孔并且处理塔坐落于支撑垫块上后，拆卸导向机构，旋紧与螺柱配套使用的螺母，将支撑垫块与处理塔基础整体浇筑，完成处理塔吊装；

将预制塔架调运至处理塔正上方，下吊，整体嵌套处理塔，完成塔架吊装。

2.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述处理塔是指高度高于10米，重量大于100吨的处理塔，所述处理塔包括脱乙烷塔、DHX塔、脱丁烷塔、脱硫塔、胺液再生塔、分子筛脱水塔、凝析油稳定塔和酸水汽提塔。

3.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述塔架整体预制包括对塔架进行实体建模，根据建模模型在地面上完成塔架构件的安装。

4.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述导向机构包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于所述螺柱的径向尺寸。

5.根据权利要求4所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述套装段的长度为60毫米～120毫米，所述引导段长度为40毫米～90毫米。

6.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述塔架的底部具有能够坐落于预埋有螺柱的塔架基础上的带孔的法兰，所述塔架基础的螺柱顶部安装有另一导向机构，将塔架下吊时，所述导向机构能够引导螺柱插入所述法兰的孔。

7.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述支撑垫块由多块支撑薄板叠加而成，通过增减支撑薄板数量以确保所述多块支撑垫块的支撑面处于同一水平面内。

8.根据权利要求6所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述另一导向机构包括套装段和导引段，套装段能够套装于所述螺柱，导引段具有结合部、延伸部、顶部，所述结合部与套装段连接，所述延伸部将结合部与顶部连接并具有沿结合部向顶部方向逐渐缩小的径向尺寸，所述顶部的径向尺寸小于预埋在塔架基础中的螺柱的径向尺寸。

9.根据权利要求1所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法，其特征在于，所述塔架的主梁为H型钢，所述塔架为四方形框架结构。

10.一种大型石油天然气处理塔框架平台施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

利用权利要求1至9中任一项所述的大型石油天然气处理塔和塔架的安装施工方法对处理塔和预制塔架进行吊装；

利用吊装就位后的处理塔与预制塔架形成的平台，从下往上完成框架平台剩余构件连接。