книги из ГПНТБ / Харас З.Б. Монтаж аппаратов нефтяной и газовой промышленности

Реакторный блок установки каталитического крекинга пред­ ставляет собой сложное сооружение. На железобетонном постаменте размером в плане 26x26 м и высотой 14,2 м монтируется 1135 т аппаратов и 792 т стальных конструкций, а также около 6,3 км технологических трубопроводов диаметром от 38 до 1400 мм. Таким образом, без учета массы технологических-трубопроводов на каждом квадратном метре площади, занимаемой реакторным блоком, пред­ стоит смонтировать в среднем около 3 т аппаратов и конструкций, высота которых достигает 80 м. Внутри, под железобетонным поста­ ментом на уровне земли расположена насосная, а на отметках 5 и 9 м — регулирующая арматура пневматического транспорта пыле­ видного катализатора.

Наиболее сложен монтаж регенератора, имеющего диаметр 12,5 м, высоту 29,3 м, массу металла 501 т и устанавливаемого на стальных конструкциях на отметке 44,6 м. Регенератор изнутри покрывают шлаковатой и облицовывают тонкими листами из легированной стали.

Реактор диаметром 8,4 м, высотой 33 м и массой металла 301 т устанавливают на железобетонный постамент, т. е. на отметке 14,2 м. Реактор футеруют изнутри торкрет-бетоном, шлаковатой и шамот­ ным кирпичом, а затем облицовывают листовой легированной сталью.

На постаменте монтируют также два бункера для катализатора диаметром 7 м, высотой 23 м и массой по 63,3 т. Сложен монтаж котла утилизатора размером в плане 4,6 X 7,2 м, высотой 11,4 м, массой 175 т, устанавливаемого на конструкциях на отметке 56,6 м.

Учитывая сложность монтажа реакторного блока, его распола­ гают не внутри установки, а недалеко от края. Опыт строительства установок каталитического крекинга показал необходимость нали­ чия значительной свободной площади в период монтажа реакторного блока, а следовательно, задержки строительства сооружений, рас­ положенных рядом с реакторным блоком в зоне сборки или подачи укрупненных блоков аппаратов и конструкций.

Аппараты и стальные конструкции реакторного блока вследствие негабаритности поставляют с заводов отдельными элементами и узлами массой до 10 т. Площадку временного складирования эле­ ментов и узлов и для укрупнительной сборки аппаратов и конструк­ ций располагают в непосредственной близости к сооружаемому реак­ торному блоку, стремясь сократить пути подачи собранных блоков к месту подъема.

Площадка складирования и укрупнительной сборки может быть грунтовой, выровненной бульдозером. Однако на площадках со слабым грунтом, особенно в весенний или осенний период, реко­ мендуется устраивать временное покрытие из железобетонных до­ рожных плит. Основные пути подачи оборудования и конструкций к месту монтажа также рационально покрыть железобетонными пли­ тами.

Из зарубежной практики известна схема механизации работ по укрупнению в блоки и работ по подаче и установке блоков с по­ мощью вантовых деррик-кранов, установленных на инвентарные

высокие постаменты. В этом случае за счет значительной площади охвата деррик-крана площадка укрупнения может быть вынесена за пределы технологической установки, а пути подачи блоков к месту подъема значительно сокращены; отпадает также необходимость в значительных свободных площадях для расположения блоков перед подъемом. Кроме того, при этом механизируется монтаж не

только блоков аппаратов, но

(рис. 11.3) и верхняя часть массой около 140 т и высотой 13,5 м, включающая внутренние устройства — циклоны.

Сборку и сварку циклонной группы наиболее удобно произво­ дить в перевернутом по отношению к проектному положении. Поэтому сборочный стенд располагают в непосредственной близости к мон­ тажным мачтам. После сборки блока корпуса реактора циклонную группу с помощью мачт поднимают, переворачивают в воздухе на 180° и затем устанавливают в блок корпуса.

На одном из объектов укрупненный блок верхней части реактора собирали вместе с циклонами в вертикальном перевернутом положе­ нии на расстоянии около 500 м от места подъема. Перекантовывать

258

укрупненный блок из вертикального в горизонтальное транспортное положение было довольно сложно. К корпусу прикрепили трубчатые сани. Блок, удерживая тормозным полиспастом грузоподъемностью 50 т, повернули в горизонтальное положение и уложили на сани двумя полиспастами грузоподъемностью по 30 т. Для удержания блока при перекантовке применяли также боковые расчалки.

После испытания реактор изнутри торкретировали, футеровали гаамотным кирпичом, изолировали шлаковатой и облицовывали тонколистовой легированной сталью. Учитывая наличие внутри реактора распределительного корпуса и блока циклонов, футеро- вочно-изоляционные работы проводили следующими этапами:

1)подняв распределительный конус, торкретировали поверхность нижней конической части;

2)торкретировали распределительный конус и корпус реактора до уровня циклонов;

3)опустив циклоны на распределительный конус, торкретиро­

вали верхнюю часть реактора. Затем в обратном порядке реактор футеровали.

Регенератор монтируют крупными блоками после монтажа опор­ ных конструкций до отметки 44,6 м. Как показал опыт, наиболее рационально монтировать реактор из четырех блоков массой до 130 т с помощью спаренных мачт высотой по 82 м. При этом в состав,блоков корпуса включают внутренние устройства: змеевики (20 секций по 2,2 т каждая), циклоны и др.

Обеспечивая высокое качество сварки укрупненных блоков, осуществляют внутреннюю футеровку и тепловую изоляцию укруп­ ненных блоков. При этом выполняют работы по установке деталей для крепления тепловой изоляции и футеровки, нанесению тепло­ изоляционных материалов и, наконец, внутренней облицовки по­ верхности блоков листами из нержавеющей стали толщиной 8 мм.

Монтаж и футеровку регенератора обычно осуществляют в сле­ дующей последовательности:

1)монтаж блока нижнего днища с опорной обечайкой;

2)футеровка нижней части;

5)монтаж деталей секций змеевиков и циклонов, не вошедших

вукрупненные блоки;

6)футеровка смонтированной части регенератора;

7)монтаж футерованного верхнего днища.

Эффективный метод монтажа котла-утилизатора применили мон­ тажники треста Азнефтехиммонтаж. Котел-утилизатор собрали на земле в укрупненный блок массой 110 т. Затем блок подняли двумя мачтами высотой по 82 м на отметку 53 м и временно поставили на балки, закрепленные на регенераторе. Нижнюю часть блока двумя оттяйшыми полиспастами грузоподъемностью по 10 т соединили с конструкциями этажерки на отметке 56,6 м. Этажерку расчалили

двумя расчалками, соединенными с якорями. Блок подняли мачтами немного выше отметки 56,6 м и затем подали к месту установки наклоном мачт на угол 12°. Оттяжными полиспастами блок подтя­ нули к этажерке и расположили над упорами шарнира на пере­ крытии. Опустив грузовые полиспасты мачт, край поднятого блока завели в упоры. Опусканием грузовых полиспастов под действием силы тяжести установили блок в проектное положение.

Стальные несущие конструкции реакторного блока общей мас­ сой 770 т и высотой 68 м монтируют на железобетонном постаменте крупными блоками вместе с монтажом аппаратов. Монтаж кон­ струкций крупными блоками не только сокращает сроки и стоимость монтажных работ, но также существенно сокращает объем опасных верхолазных работ.

Анализ различной степени блочности стальных конструкций реакторного блока, проведенный И. С. Гольденбергом, показал рациональность разбивки конструкций на укрупненные простран­ ственные блоки, имеющие форму горизонтально расположенного параллелепипеда высотой до 12 м (три этажа), шириной до 11,4 м (два пролета) и длиной до 18 м (три пролета). При проектировании стальных конструкций в виде однопролетных по ширине башенэтажерок эффективно укрупнять такие конструкции в высотные пространственные блоки. В обоих случаях в состав укрупненного блока помимо конструкций целесообразно включать также неболь­ шие аппараты и обвязочные трубопроводы.

В этом отношении хорошим примером может служить опыт треста Азнефтехиммонтаж. Горизонтальные пространственные блоки сталь­ ных конструкций были собраны вместе с трубопроводами и имели габариты в плане 17,4x11,4 м, высоту 12,2 м и массу около 110 т. Блоки собирали в стороне от установки и перевозили к месту подъема на санях с помощью двух полиспастов грузоподъемностью по 50 т. Затем блоки монтировали двумя мачтами ТМЗ с наклоном их на угол до 10°. Укрупненный блок конструкций с отметки 44,4 м до отметки 72 м включал собственно стальные конструкции массой J7 т, аппарат массой 25 т, часть шахты лифта, будку машинного отделения лифта с лебедкой, трубопроводы и арматуру. Расчеты показали, что центр тяжести укрупненного блока оказывается выше допустимой отметки. Поэтому блок догрузили в нижней части балластом массой 15 т, — в результате его центр тяжести снизился на 6 м, что позволило смонтировать блок массой 175 т двумя 62-метровыми мачтами с на­ клоном их на угол до 10°.

Во избежание затрат на дополнительное усиление простран­ ственные блоки стальных конструкций стропили за узлы соединения балок, связей или площадок под технологическое оборудование.

При монтаже реакторных блоков на различных заводах приме­ няли различную блочность стальных конструкций, т. е. отношение массы укрупненных в блоки конструкций к общей массе всех конструкций. На передовых стройках блочность достигала

80-90% .

260

Применение для монтажа реакторного блока двух пар мачт связанй с опасностью повреждения одной из 16 расчалок, так как мачты занимают различное положение в процессе монтажа аппаратов и блоков стальных конструкций.

Кроме того, необходимо отметить сложность наклона мачт с под­ нятым блоком. Этот способ связан с синхронным натяжением перед­ них расчалок и ослаблением задних. Во избежание перегрузки расчалок, а также весьма опасного рывка в момент прохождения мачтами вертикального положения, следует осуществлять непрерыв­ ный контроль нагрузок в расчалках по показаниям динамометров и обеспечивать радиосвязь всех участников подъема. В этом случае может быть также эффективен пульт дистанционного контроля на­ грузок в расчалках и управления лебедками привода полиспастов расчалок.

Блок коксовых камер установки коксования несколько уступает по габаритам и металлоемкости реакторному блоку установки ката­ литического крекинга. Однако монтаж блока также представляет определенную сложность, потому что аппараты расположены внутри конструкций. В составе блока четыре коксовых камеры, каждая массой по 92 т, высотой 27,2 м и диаметром 4,6 м, поставляемых обычно полностью изготовленными и устанавливаемых на общий железобетонный постамент высотой 12 м. Над аппаратами на поста­ менте устанавливают четырехпролетную этажерку стальных кон­ струкций высотой 67 м, размером в плане 28x12 м и общей мас­ сой 370 т.

Первые установки коксования на Волгоградском и Ферганском нефтеперерабатывающих заводах монтировал трест Нефтезаводмонтаж. Общим при монтаже блоков коксовых камер на этих двух заво­ дах было стремление до монтажа аппаратов смонтировать стальные конструкции блоками, укрупненными на всю высоту. Этажерка на обоих объектах была трехпролетной. На Волгоградском нефте­ перерабатывающем заводе ее монтировали одним укрупненным на всю высоту блоком из двух пролетов массой 175 т. Остальные 125 т кон­ струкций монтировали поэлементно, т. е. при блочности в 58,3%. На Ферганском нефтеперерабатывающем заводе этажерку монти­ ровали двумя блоками из крайних пролетов на всю высоту. При этом масса каждого блока составляла 125 т. Остальные 70 т конструк­ ций монтировали поэлементно. Таким образом, блочность соста­ вила 73%.

Основным недостатком выбранного способа является сложность монтажа коксовых камер, которые с большим трудом вынуждены устанавливать в частично демонтированные конструкции.

Анализ, проведенный инженером И. С. Гольденбергом, показал, что блоки коксовых камер наиболее рационально сооружать, сов­ мещая монтаж аппаратов с крупноблочным монтажом стальных конструкций. При этом деление конструкций на укрупненные мон­ тажные блоки более рационально осуществлять не по вертикали, а по горизонтали. На основе этих рекомендаций трудоемкость работ

261

по сборке и монтажу 1 т стальных конструкций снижается с 7,2 до 4 человеко-дней.

Иным способом монтировали блоки коксовых камер на установ­ ках коксования Красноводского и Новобакинского нефтеперера­ батывающих заводов. Стальные конструкции этажерок были рас­ членены по горизонтали на три монтажных укрупненных простран­ ственных блока. Блоки имели следующие монтажные параметры

(рис. 11.4):

Рис. 11.4. Разбивка конструкций коксовых камер установки коксования на монтажные

В состав блоков помимо конструкций включали также настил, ограждения и усиления. Конструкцию этажерки по высоте разде­ ляли на отметках, позволяющих использовать площадки перекры­ тий для проведения стыковки блоков, тем самым исключая сооруже­ ние лесов и подмостей.

Укрупнение стальных конструкций в блоки было организовано на двух площадках. На площадке подготовительных работ вне монтажной зоны элементы конструкций широким фронтом собирали

262

в плоскостные узлы — панели массой от 3 до 10 т. Блоки собирали из панелей с помощью кранов МКГ-20 и СКГ-30 вблизи места подъ­ ема. Разработка методов монтажа конструкций до их рабочего проек­ тирования позволила ввести в проект необходимые усиленные эле­ менты конструкций и детали строповых приспособлений.

При сборке блоков особое внимание уделяли выверке положения конструкций в местах стыковки с анкерными болтами и другими блоками, что обеспечило в дальнейшем удобство стыковки, несмотря

мачт от плоскости подъема, во избежание растяжения конструкций поднимаемого блока подвижные блоки полиспастов стягивали ка­

натом.

Коксовые камеры лучше устанавливать на постамент до монтажа блоков стальных конструкций. Однако при задержке в поставке аппаратов вначале можно установить блок I стальных конструкций. Затем следует последовательно устанавливать коксовые камеры

и остальные блоки конструкций.

При монтаже укрупненных блоков технологических установок эффективным может быть использование несущей способности сталь­ ных конструкций этих блоков для подъема и установки аппаратов. В этом случае отпадает необходимость специально устанавливать мощные такелажные средства.

263

В этом отношении интересен отечественный опыт монтажа высот­ ных реакторных блоков установок каталитического крекинга с дви­ жущимся катализатором (типа 43-102). На этих установках стальные конструкции монтировали двумя полностью собранными на всю высоту пространственными блоками высотой 53 и 73 м и массой до 200 т с помощью двух мачт грузоподъемностью по 100 т и высо­ той по 50 м. После монтажа этажерок стальных конструкций мачты передвигали для монтажа блока колонн, а для монтажа аппаратов реакторного блока использовали предусмотренные проектом сталь­ ных конструкций специальные опорные балки. Реактор, устанавли­ ваемый на постамент снаружи этажерки, монтировали двумя частями массой по 50 т каждая с помощью двух 40-тонных полиспастов, при­ крепленных за опорную балку на консоли к стальным конструкциям на высоте 61 м. Регенератор массой 60 т устанавливали на железо­ бетонный постамент высотой 17 м, расположенный внутри этажерки между ее высотными блоками. Для монтажа регенератора в кон­ струкциях этажерки были также предусмотрены две опорные балки. Последние выступали консольно из этажерки, что позволяло подве­ шенным на консолях двум монтажным полиспастам грузоподъем­ ностью по 40 т осуществлять подъем регенератора на необходимую высоту. Второй парой полиспастов, прикрепленных к тем же балкам, но над постаментом регенератора, осуществляли заводку регенера­ тора внутрь этажерки и установку его в проектное положение на постамент при совместной работе с первой парой полиспастов.

Также с использованием несущей способности конструкций самого реакторного блока с помощью трех полиспастов выполняли сложную работу по подъему и установке на этажерку на высоте около 70 м двух сепараторов массой по 20 т. Два полиспаста осуще­ ствляли подъем сепаратора на необходимую высоту, а третий полис­ паст помогал завести сепаратор в конструкции этажерки и установить его в проектное положение. В процессе реконструкции этой установки сепараторы заменяли с помощью двух полиспастов грузоподъемностью по 15 т, подвешенных на трубах диаметром 300 мм, высотой по 3 м, закрепленных на верхней части колонн стальных конструкций.

Укрупненные высотные блоки аппаратуры и конструкций в за­ рубежной практике во многих случаях монтируют, с помощью ван­ товых полноповоротных деррик-кранов, устанавливаемых как на отдельно стоящие постаменты, так и на конструкции возводимого сооружения. Примеры использования вантовых деррик-кранов для монтажа таких объектов имеются как в США, так и в ФРГ, Англии и Канаде. С применением вантового деррик-крана на постаменте монтировали реакторный блок высотой 90 м установки каталити­ ческого крекинга недалеко от г. Монреаля (Канада). Аппараты мон­ тировали частями массой до 100 т с помощью вантового дерриккрана грузоподъемностью 100 т, имеющего мачту высотой 66 м и стрелу

и его вант применяли масштабную модель.

264

В другом примере из американской монтажной практики ванто­ вый деррик-кран грузоподъемностью 25 т со стрелой 30 м был уста­ новлен на предварительно проверенную расчетом шахту элеватора катализатора высотой 105 м. Шахту элеватора вместе с установлен­ ным внутри ее деррик-краном монтировали с помощью мачт. После монтажа шахты выдвинули и расчалили деррик-кран.

Для монтажа высотных укрупненных блоков установок катали­ тического крекинга фирма «Флуор» (США) применяла качающийся портальный подъемник грузоподъемностью 100 т при высоте стоек 45 м на постаментах, высоту которых увеличивали по ходу возведе­ ния сооружения. Выбор основных параметров портального подъем­ ника, размеров и массы монтируемых блоков осуществляли в про­ цессе проектирования самой установки, также используя масштаб­ ную модель. Кроме того, на конструкциях монтируемой этажерки при их проектировании предусматривали необходимые места кре­ пления к ним конструкций опорных постаментов портального подъ­ емника.

Аппараты, устанавливаемые на вершине высотных блоков, а также на перекрытиях, над которыми имеется достаточно свободное про­ странство, могут быть смонтированы качающимися порталами или А-образными шеврами грузоподъемностью до 25—30 т, установлен­ ными на конструкциях сооружения. В этом случае в первоначальном положении портал (шевр) наклоняют таким образом, чтобы грузо­ выми полиспастами аппарат мог быть поднят на проектную высоту. Затем, поворачивая портал с поднятым аппаратом вокруг опорных шарниров, располагают его над проектным местом установки аппа­ рата.

Трудно дать однозначные рекомендации по рациональному спо­ собу монтажа укрупненных высотных сооружений технологических установок нефтегазоперерабатывающих заводов. Чрезмерное укруп­ нение конструкций и аппаратов связано с существенным увеличе­ нием затрат труда и средств на такелажные устройства, а также с усложнением как работ по укрупнению в блоки, так и такелажных работ по их подъему и установке. Представляется, что оптимальная масса укрупненного монтажного блока находится в диапазоне 100— 300 т. В первую очередь должен быть рассмотрен вариант крупно­ блочного монтажа конструкций и аппаратов с помощью универсаль­ ных такелажных средств, например мачт. Если монтаж таких соору­ жений неоднократен, то представляется целесообразным проработать вариант монтажа с помощью вантового деррик-крана грузоподъем­ ностью 100 т. Во всех случаях следует всемерно использовать кон­ струкции сооружения для монтажа тяжеловесных аппаратов.

§ 3. МОНТАЖ ВЕРТИКАЛЬНЫХ АППАРАТОВ КРУПНЫМИ БЛОКАМИ

Монтаж аппаратов крупными частями (блоками) возможен лишь в случае поставки их с заводов не полностью изготовленными. Раз­ резка на блоки полностью изготовленных на заводах аппаратов из-за

265

отсутствия грузоподъемных средств достаточных параметров —

явление исключительное.

Немаловажным фактором выбора блочного монтажа аппаратов является доизготовление аппаратов силами монтажной организа­ ции. отвечающей в этом случае за качество произведенных работ.

Блочный монтаж аппаратов позволяет использовать краны или такелажные средства с меньшей грузоподъемностью по сравнению с такелажными средствами, применяемыми при монтаже полностью изготовленных аппаратов. При блочном монтаже тонкостенных аппаратов большого диаметра упрощаются их испытание, монтаж внутренних устройств и подача аппаратов к месту подъема.

Необходимость монтажа аппаратов отдельными крупными бло­ ками диктуется иногда стесненными условиями монтажной площадки, не позволяющими расположить полностью собранный перед подъ­ емом аппарат.

Для производства работ по стыковке и сварке блоков на верхней ранее смонтированной части аппарата укрепляют кольцевые пло­ щадки, предусмотренные для обслуживания аппарата при эксплуа­ тации. Если они не предусмотрены проектом, то на кронштейнах укрепляют инвентарные кольцевые площадки с ограждениями. Для подъема и спуска людей по высоте блока укрепляют лестницу с ограждением.

Чтобы облегчить стыковку по верхней кромке ранее смонтиро­ ванной части аппарата с шагом 1—2 м приваривают ловителипланки толщиной около 20 мм со скосом под углом 15°. Ускорению стыковки блоков на высоте способствует также конструкция лови­ теля, состоящая из конусного пальца-центратора, приваренного к поднимаемому блоку, и ответной втулки, приваренной на верхней образующей ранее смонтированной части аппарата. Под действием силы тяжести блока с помощью ловителей обеспечивается центровка блоков при стыковке, что является преимуществом по сравнению со стыковкой блоков в горизонтальном положении. При центровке монтируемого блока с ранее смонтированной частью аппарата совме­ щают заранее нанесенные взаимно перпендикулярные главные оси симметрии, а также проверяют соосность по струне, натянутой вдоль люков или штуцеров аппарата.

При монтаже вертикальных аппаратов блоками в сложных ме­ теорологических условиях, характеризующихся возможностью рез­ кого увеличения скорости ветра, подготовка стыков ведется с боль­ шей тщательностью, обеспечивающей возможность быстрой (до 1 ч) центровки монтируемого блока и надежного его соединения с ранее смонтированной частью аппарата.

Для защиты монтажных стыков от атмосферных осадков и ветра при сварке аппаратов из легированных сталей или биметалла устраи­ вают ширмы из огнестойкого брезента, натянутого по легкому кар­ касу.

Вертикальность аппарата в процессе его монтажа блоками про­ веряют теодолитом. Причем проверку выполняют в неясную погоду

266