CN116023971B - 一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，属于裂解炉施工领域，其方案如下：将乙烯裂解炉装置划分为4个大的模块，再将每个大模块细分为若干个小模块，在国内以“摞积木”的方式组装成4个大模块后，利用全站仪对模块间结构节点及管道碰头点进行精确坐标定位，并且运用大型运输船只运输到国外进行安装定位。本发明的工艺使得运输到国外的大型裂解炉装置在国内以模块化形式整体施工，施工工艺合理、施工质量安全可控，工人不需要走出国门，在家门口就可以完成国外项目建设，对于稳定工人心态，提高工作效率，节约项目成本也意义非凡。

Description

一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺

技术领域

本发明涉及裂解炉施工领域，特别是涉及一种运输到国外的大型乙烯裂解炉在国内整体模块化施工工艺。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

现有的裂解炉施工，通常是采用炉墙板和钢结构场外预制，场内散件拼装的形式，完成炉本体施工后，再进行炉内衬里、工艺管道、电气仪表等专业的施工。场内建设周期较长，对于安装场地的压力较大，需要较早的完成基础的施工，不利于多线施工、缩短工期的施工要求。并且散件施工难度较大，高空作业较多，风险性较大。近年来，国内出现了裂解炉模块化施工后整体运输到现场安装的个例，但局限性较大，模块化深度较浅。对于类似的裂解炉模块化施工后整体运输到国外的安装精度高，运输距离长的项目还未有涉及。一旦有企业的类似项目中标，需要组织人员出国施工，面临着人员调遣、文化差异等诸多问题，也不利于节约建造成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，将乙烯裂解炉装置划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干个小模块，在国内以“摞积木”的方式组装成大模块后，利用全站仪对模块间结构节点及管道碰头点进行精确坐标定位，运用大型运输船只运输到国外进行安装定位即可。本发明的施工工艺，具有工艺合理、方法简单、施工质量好，安全可控的特点，为裂解炉的模块化施工提供很好的施工经验。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，包括：

步骤一：采用软件对裂解炉模块进行整体建模及模块分解；先将裂解炉整体划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干小模块；

步骤二：在国内港口码头建设区域划分下料车间、涂装车间、预制区及总装场地，土建单位分别进行建设，完毕后开工；

总装场地建设的同时，在场地周边建立测量控制网；

在预制区制备各个小模块；

步骤三：采用SPMT运输车将预制区预制好的模块运输到涂装车间进行涂装，再将涂装好的小模块运输到总装场地，以“摞积木”的方式进行结构、管线、电仪、保温等专业部位的施工，组建大模块；

步骤四：整体大模块建设完成后，对大模块中不同专业部位按不同的要求进行海固，并将单个大模块运输到甲板运输船上，再将大模块与船体甲板进行焊接固定；

步骤五：运输到目的地后，各个大模块进行定位安装即得大型乙烯裂解炉。

本发明的有益效果是：

1)本发明提供的一种大型乙烯裂解炉整体模块化建设的工艺，采用大模块与小模块的结合，以“摞积木”的方式将裂解炉相关的所有专业部分在国内安装完成，最终在国外只需要大模块间的连接即可。

2)本发明总装场地的建设，测量控制网的建立，全站仪的使用，满足模块化安装的精确度要求。

3)本发明在国内建设国外项目，工人不需要走出国门，在家门口就可以完成国外项目建设，减少了人员签证、培训等繁琐的手续，避免了国外文化差异、法律问题等国际施工风险。对于稳定工人心态，提高工作效率，节约项目成本也意义非凡。

4)本发明通过各类软件的应用，最大化的实现了模块化拼装，有效减少了高空作业和脚手架作业，安全可行。

5)本发明采用整体涂装工艺，最大化的提高了涂装的效率及质量。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1中大型乙烯裂解炉划分的1#模块示意图；

图2为本发明实施例1中混凝土垫墩侧视图及SPMT运输车位置示意图；

图3为本发明实施例1中滑道测量控制网部分预埋固定锚点布置图；

图4为图3中G10预埋固定锚点图。

其中，1：基础底座；2：辐射段侧墙；3：辐射段端墙；4：辐射段模块；5：脱胶罐侧墙；6：底部TLE外片；7：底部TLE模块；8：顶部TLE模块；9：顶部TLE外片10：顶平台；11：烟囱平台；12：CV甲板片1层；13：CV甲板片2层；14：CV甲板片3层；15：CV甲板片4&5层；16：CV与管廊甲板片0层；17：管廊1&2层；18：管廊3层；19：管廊4&5层；20：模块柱腿；21：350mm找平层；22：混凝土垫墩；23：SPMT运输车；24：钢板及胶皮。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

鉴于目前裂解炉模块化施工后，整体运输到现场安装的局限性以及国外安装精度要求高，运输距离长的问题，本发明提出了一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺。

本发明的一种典型实施方式，提供了一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，包括：

步骤一：采用软件对裂解炉模块进行整体建模及模块分解；

所述模块分解为先将裂解炉整体划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干小模块；

步骤二：在国内港口码头建设区域划分下料车间、涂装车间、预制区及总装场地，土建单位分别进行建设，建设完毕后开工；

总装场地建设的同时，在场地周边建立测量控制网；

在预制区制备各个小模块；

步骤三：采用SPMT运输车将预制区预制好的模块运输到涂装车间进行涂装，再将涂装好的小模块运输到总装场地，以“摞积木”的方式进行结构、管线、电仪、保温等专业部位的施工，组建大模块；

步骤四：整体大模块建设完成后，对大模块中不同专业部位按不同的要求进行海固，并将单个大模块运输到甲板运输船上，再将大模块与船体甲板进行焊接固定；

步骤五：运输到目的地后，各个大模块进行定位安装即得大型乙烯裂解炉。

首先，本发明将乙烯裂解炉装置划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干个小模块，在国内以“摞积木”的方式组装成大模块后，利用全站仪对模块间结构节点及管道碰头点进行精确坐标定位，实现的模块化安装的精确度要求，并且运用大型运输船只运输到国外进行安装定位即可。本发明在国内建设国外项目，工人不需要走出国门，在家门口就可以完成国外项目建设，减少了人员签证、培训等繁琐的手续，避免了国外文化差异、法律问题等国际施工风险。对于稳定工人心态，提高工作效率，节约项目成本也意义非凡。

该实施方式的一些实施例中，采用SACS、Tekla、Navisworks等软件对裂解炉模块进行整体建模及模块分解，根据运输船尺寸及运装能力划分大模块，再根据场地条件及涂装车间规模，以及现场吊装能力将大模块划分为若干个小模块，并且运用原件对模块进行强度校核、吊装及运输重心选择等。细化每一步模块的施工步骤，模块的分解考虑到场地条件，涂装车间规模，现场吊装能力以及运输船体尺寸及运载能力，整体减少了高空作业和脚手架作业，安全可行，相应缩短了施工工期，节约了成本。

优选的，每个大模块划分炉本体Furnace、控制阀平台CV Deck、管廊Pipe Rack三大部分。

优选的，所述小模块为基础底座、辐射段侧墙、辐射段端墙、辐射段模块、脱胶罐侧墙、底部TLE外片、底部TLE模块、顶部TLE模块、顶部TLE外片、顶平台、烟囱平台、CV甲板片1层、CV甲板片2层、CV甲板片3层、CV甲板片4&5层、CV与管廊甲板片0层、管廊1&2层、管廊3层、管廊4&5层。将炉顶板、炉底板、炉管等部位均划分为模块化施工，大大减小了高空作业难度，降低作业风险，还提高了作业效率，缩短施工工期。

该实施方式的一些实施例中，根据模块划分的尺寸规模，在国内港口码头建设区域划分下料车间、涂装车间、预制区及总装场地。

预制区根据小模块尺寸规模划分为多处，分布在涂装车间周边，便于使用SPMT运输车将预制好的小模块运到涂装车间，再将涂装好的小模块运输到总装场地。根据模块的尺寸将不同小模块合理分配到不同规模的预制区进行加工制备。

预制区除了必要的气体管网布置和电缆电井设置外，行吊对于模块化拼装十分重要，行吊的设置不仅从经济角度上，能大大减少履带吊及汽车吊的配置，节省吊车台班使用费用，而且从施工角度上，也具有操作简便灵活的特点，解决吊车站位不足的困难。因此选择构件数量多、重量轻、吊装频繁的模块分配在有行吊的预制区。

裂解炉的小模块采用黑件预制后，在喷装车间进行防腐处理，整体喷砂除锈，降低了现场施工期间的成品保护难度及费用，还提高了防腐作业效率及施工质量，只需要在组装后对拼接口的位置进行防腐即可。

优选的，在完成模块吊装的同时，每个小模块的工艺管线、设备、电气仪表等都同步完成，极大的有利于作业面的多点展开，提高作业效率，缩短施工工期。

在该实施方式的一些实施例中，总装场地建设需要结合大、小模块的规格尺寸，大模块最终的总装尺寸以及施工完成后SPMT运输路线的要求。模块在装船之前，大部分时间是在总装场地进行结构、管线、电仪、保温等专业部位的施工。

项目前期，土建单位进行总装场地建设，由于裂解炉整体体积巨大，一般单个大模块的总重可达到11000吨，因此总装场地地基的处理尤为重要，需要开挖、扎钢筋、浇筑来完成，并且每隔3-5米设置钢结构预埋地梁，确保地基承载力满足模块建设需要。

总装场地建设完成后，经过一定时间的养护阶段，具备摆放混凝土垫墩的条件后，摆放混凝土垫墩。摆放混凝土垫墩的目的是保证将来装船阶段，SPMT运输车能够顺利进出。

优选的，混凝土垫墩为几个固定的规格尺寸，可以重复利用，多次使用后，标高有所变化时，采用小的混凝土垫墩起到精确标高找平的作用，待模块就位后，采用橡胶垫和不同厚度的钢垫再进行塞实即可。大小垫墩结合使用可以确保在装船过程中SPMT运输车可以正常驶入。进一步的，混凝土垫墩可以提高载荷高度，从力学上承载力传递角度来分析，高度加大，加大承载面积，可以减少总装场地的局部承载力。混凝土垫墩更重要的作用是在装船之前，在较大尺寸混凝土垫墩上表面及模块底部之间加设若干个称重千斤顶对模块进行称重。较小尺寸的混凝土垫墩的采用满足了千斤顶的加设高度。

混凝土垫墩摆放完毕后，还有很关键的一步，在混凝土垫墩表面进行350mm找平层的施工，大混凝土垫墩设置如果算粗找平的话，350mm找平层的设置就属于精找。模块柱腿与找平层接触，根据模块柱腿尺寸位置，使用全站仪进行精确定位、放线、支模，先浇筑30mm，待养护完成后，再次测量位置度和标高后，用高强度混凝土再次浇筑50mm。最终，模块底座就位后，还会因为焊接变形及浇筑料收缩产生局部间隙，采用3mm～5mm厚的钢板及胶皮进行最终填充，确保模块底座精确定位，支撑稳固，为后续模块的继续总装奠定基础。

考虑到SPMT运输车运输装船的要求，模块建设的标高要求以及最终称重的要求等，垫墩、滑道、找平层进行结合。考虑模块的整体重量及滑道的荷载能力，合理设置混凝土垫墩的数量。

在该实施方式的一些实施例中，为了确保在国内小模块组装成大模块的精确度，以及裂解炉模块运输到国外最终总装的精确度，采用全站仪精确测量定位，总装场地在建设的同时，在场地周边建立测量控制网，测量控制网建立过程如下：

总装场地建设期间，在总装场地两侧预埋固定锚点，以此建立测量控制网，通过建立空间坐标系，将模块主要节点位置换算为坐标系内坐标(X、Y、Z)，并在模块周围布设多个参考点，形成包围整个模块的测量控制网，控制模块整体尺寸。

优选的，多个参考点与模块节点的坐标为同一坐标系内坐标。

测量控制网的布设统一总装阶段的定位基准，提高结构总装、设备及管线安装定位精度，避免累计误差，并提高现场作业及检验效率。最重要的通过国内测量控制网内坐标值与国外安装场地测量控制网的简单换算，确保最终模块与模块间的顺利合拢安装。

在该实施方式的一些实施例中，最终整体模块建设完成后，为了确保长距离海上运输的安全性、可行性，需要对大模块中不同专业部位按不同的要求进行固定，炉内衬里采用模板加固，炉管采用扎带拉紧固定，工艺管线采用临时支架和扎带固定，重要设备部位及阀门(尤其是仪表阀门)采用热塑封的工艺进行防护。

进一步地，采用SPMT运输车将单个大模块运输到甲板运输船上，再将大模块与船体甲板进行焊接固定，确保海上运输的安全。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

采用波斯卡里斯公司的国际海事组织8130875号甲板运输船进行运输，运输船长190.03米，宽50米，最大吃水深度12米，最大载荷40910吨。将大型裂解炉划分为4个相同的大模块，分为两次运输，单船载重约23000吨。

一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，具体包括：

步骤一：采用SACS、Tekla、Navisworks等软件对裂解炉模块进行整体建模及模块分解。考虑到运输船体尺寸，运载能力以及场地条件，涂装车间规模，现场吊装能力，将裂解炉划分为4个相同的大模块，每个大模块如图1所示，将裂解炉每个大模块按照功能划分为炉本体Furnace、控制阀平台CV Deck、管廊Pipe Rack三大区，再将三大区分解成下表所示的27个大小不一的小模块，包括基础底座、辐射段侧墙、辐射段端墙、辐射段模块、脱胶罐侧墙、底部TLE外片、底部TLE模块、顶部TLE模块、顶部TLE外片、顶平台、烟囱平台、CV甲板片1层、CV甲板片2层、CV甲板片3层、CV甲板片4&5层、CV与管廊甲板片0层、管廊1&2层、管廊3层、管廊4&5层。每个小模块的尺寸及重量见表1。

表1小模块尺寸及重量表

步骤二：在国内港口码头建设区域划分下料车间、涂装车间、预制区及总装场地，土建单位分别进行建设，建设完毕后开工制备各个模块。

预制区设有气体管网布置和电缆电井设置，选择构件数量多、重量轻、吊装频繁的甲板片模块分配在有行吊的预制区。

总装场地为1#滑道。项目前期，土建单位进行滑道建设，地基的处理尤为重要，需要开挖、扎钢筋、浇筑来完成，并且每隔4.5米设置钢结构预埋地梁，确保地基承载力满足模块建设需要。

滑道建设完毕养护一段时间后，具备摆放混凝土垫墩的条件后，摆放混凝土垫墩并在垫墩表面进行350mm找平层的施工。裂解炉模块混凝土垫墩侧视图及SPMT运输车位置，如图2所示。混凝土垫墩的型号见表2。

表2混凝土垫墩型号、数量及尺寸统计表

型号	数量/个	长/mm	宽/mm	高/mm
					Type-A	16	3950	2000	1200
Type-C	8	6050	2000	1200
					Type-G	8	6050	2000	1200

模块柱腿与找平层接触，找平层施工的过程中根据模块柱腿尺寸位置，使用全站仪进行精确定位、放线、支模，先浇筑30mm，待养护完成后，再次测量位置度和标高后，用高强度混凝土再次浇筑50mm。最终，模块底座就位后，还会因为焊接变形及浇筑料收缩导致局部间隙，采用3mm～5mm厚的钢板及胶皮进行最终填充，确保基础底座精确定位，支撑稳固，为后续模块的继续总装奠定基础。

总装场地建设的同时，在场地周边建立测量控制网，测量控制网建立过程如下：

1#滑道建设期间，在滑道两侧预埋固定锚点，以此建立坐标控制网，控制网的原理是通过建立空间坐标系，将模块主要节点位置换算为坐标系内坐标(X、Y、Z)，并在模块周围布设多个参考点(其与模块节点在同一坐标系内)，形成包围整个模块的控制网，控制模块整体尺寸。图3为滑道测量控制网中部分预埋固定锚点布置图，其中，G10预埋固定锚点在相应模块对应的坐标值，详见表3中反色部分。

表3G10预埋固定锚点在相应模块对应的坐标值

步骤三：采用SPMT运输车将预制区预制好的模块运输到涂装车间进行涂装，再将涂装好的小模块运输到总装场地，以“摞积木”的方式进行结构、管线、电仪、保温等专业的施工，组建大模块。

在涂装车间对模块整体进行喷砂除锈，降低了现场施工期间的成品保护难度及费用，提高防腐作业效率及施工质量，只需要在组装后对拼接口的位置进行防腐即可。

步骤四：整体大模块建设完成后，对大模块中不同专业部位按不同的要求进行固定，炉内衬里采用模板加固，炉管采用扎带拉紧固定，工艺管线采用临时支架和扎带固定，重要设备部位及阀门(尤其是仪表阀门)采用热塑封的工艺进行防护。采用SPMT运输车将单个重约9000吨的大模块运输到甲板运输船上，再将大模块与船体甲板进行焊接固定，确保海上运输的安全。

步骤五：运输到目的地后，各个大模块进行定位安装即得大型乙烯裂解炉。

本发明将乙烯裂解炉装置划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干个小模块，在国内以“摞积木”的方式组装成大模块后，利用全站仪对模块间结构节点及管道碰头点进行精确坐标定位，实现的模块化安装的精确度要求，并且运用大型运输船只运输到国外进行安装定位即可。本发明在国内建设国外项目，工人不需要走出国门，在家门口就可以完成国外项目建设，减少了人员签证、培训等繁琐的手续，避免了国外文化差异、法律政治问题等国际施工风险。对于稳定工人心态，提高工作效率，节约项目成本也意义非凡。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大型乙烯裂解炉整体模块化施工工艺，其特征是，包括：

步骤一：采用软件对裂解炉模块进行整体建模及模块分解，先将裂解炉整体划分为多个大模块，再将每个大模块细分为若干小模块；

其中，考虑运输船尺寸及运装能力划分大模块，再根据场地条件及涂装车间规模，以及现场吊装能力将大模块划分为若干个小模块；

所述模块分解还包括运用原件对小模块进行强度校核、吊装及运输重心选择；

每个大模块划分为炉本体Furnace、控制阀平台CV Deck、管廊Pipe Rack三大区；

小模块为基础底座、辐射段侧墙、辐射段端墙、辐射段模块、脱胶罐侧墙、底部TLE外片、底部TLE模块、顶部TLE模块、顶部TLE外片、顶平台、烟囱平台、CV甲板片1层、CV甲板片2层、CV甲板片3层、CV甲板片4&5层、CV与管廊甲板片0层、管廊1&2层、管廊3层、管廊4&5层；

所述软件为SACS、Tekla、Navisworks中的一种；

步骤二：在国内港口码头建设区域划分下料车间、涂装车间、预制区及总装场地，土建单位分别进行建设，建设完毕后开工；

总装场地建设的同时，在场地周边建立测量控制网；测量控制网的建立过程为：总装场地建设期间，在总装场地两侧预埋固定锚点，以此建立测量控制网，通过建立空间坐标系，将模块主要节点位置换算为坐标系内坐标，并在模块周围布设多个参考点，形成包围整个模块的控制网，控制模块整体尺寸；多个参考点与模块节点的坐标为同一坐标系内坐标；

在预制区制备各个小模块；

预制区根据小模块尺寸规模划分为多处，分布在涂装车间周边，根据模块的尺寸将不同小模块合理分配到不同规模的预制区进行加工制备；

预制区设置气体管网布置、电缆电井设置以及行吊装置；构件数量多、重量轻、吊装频繁的模块分配在有行吊装置的预制区；

总装场地建设完毕养护一段时间后，摆放混凝土垫墩并在垫墩表面进行350mm找平层的施工；模块柱腿与找平层接触，找平层施工的过程中根据模块柱腿尺寸位置，使用全站仪辅助，施工完毕后采用3mm～5mm厚的钢板及胶皮进行最终填充，确保与模块柱腿接触的底座精确定位，支撑稳固；

步骤三：采用SPMT运输车将预制区预制好的模块运输到涂装车间进行涂装，再将涂装好的小模块运输到总装场地，以“摞积木”的方式进行结构、管线、电仪、保温专业部位的施工，组建大模块；

步骤四：整体大模块建设完成后，对大模块中不同专业部位按不同的要求进行海固，并将单个大模块运输到甲板运输船上，再将大模块与船体甲板进行焊接固定；

步骤五：运输到目的地后，各个大模块进行定位安装即得大型乙烯裂解炉。