＊陳 斌

中化二建集團有限公司 山西 030021

U-GAS氣化爐施工技術

＊陳 斌

中化二建集團有限公司 山西 030021

U-GAS煤氣化技術是以循環(huán)硫化床為基礎，以低成本的劣質煤（煤矸石、中煤、褐煤、高硫煤等）為原料制取合成氣的技術。其核心設備多，結構復雜，安裝要求高，安裝具有一定的難度和特點。本文以義煤綜能公司500萬m3/d煤氣和20萬噸/年甲醇蛋白工程為例，就U-GAS氣化爐核心設備的安裝等關鍵技術做簡單介紹。

U-GAS氣化爐；余熱鍋爐；旋風分離器；料腿；施工技術

1.前言

U-GAS煤氣化技術是以循環(huán)硫化床為基礎，以低成本的劣質煤（煤矸石、中煤、褐煤、高硫煤等）為原料制取合成氣的技術。目前該氣化技術已經在美國、芬蘭、荷蘭等國家得到應用。目前世界上規(guī)模最大的U-GAS氣化裝置是由我公司承建的義煤綜能公司500萬m3/d煤氣和20萬噸/年甲醇蛋白工程應用的氣化裝置，其設計生產能力為1000萬m3/d，設計壓力1．0MPa。

圖1 氣化爐核心設備示意圖

圖2 氣化爐安裝工藝流程

2.U-GAS氣化爐的安裝要點

氣化爐核心設備主要包括氣化爐本體、余熱鍋爐（簡稱“余鍋”）、旋風分離器及料腿（四個部件）；安裝于36m標高以上，穿越裝置框架11層，設備總高58．2m，總重874．8噸（圖1）

(1)利用計算機模擬技術（solidwork）模擬吊裝過程。

(2)采用吊車將氣化爐本體從58m高空穿入框架內，懸空定位，再合攏、組焊、找正找平鋼結構支座，氣化爐本體與支座同步回落就位。

(3)料腿由4個部件組成，需在框架內分段組裝，但只有部件三上有一個支撐點；料腿部件二結構外形不規(guī)則、偏心，安裝空間狹窄，利用吊車與滑輪組，采用框架內雙吊點水平翻轉、豎立、移動、就位。

(4)旋風分離器采用多吊點輔助調直的方法，保證設備吊裝時的垂直度。

(5)整個系統(tǒng)要求設備安裝無應力，利用設備間補償管道連接，消除設備間的安裝應力。

3、U-GAS氣化爐施工工藝流程及操作要點

(1)氣化爐安裝工藝流程（圖2）(2)操作要點

①下灰段吊裝氣化爐吊裝前需先將氣化爐下灰段吊入框架內，臨時放置在安裝樓層上。

②料腿部件四吊裝

氣化爐吊裝前需先將料腿部件四吊入框架內，臨時放置在安裝樓層上。

③中心管安裝

中心管需在氣化爐本體吊裝前安裝在氣化爐下部。

④氣化爐本體吊裝

A、氣化爐本體吊裝重量約181t，安裝標高36m，吊裝需跨過58m框架，吊裝半徑28m。經計算，主吊車選用徐工XGC15000（1000t）履帶吊車吊裝。

B、斷開的氣化爐鋼支座拉開分別布置在36米標高樓層氣化爐吊裝孔的南北兩側的臨時導軌上，將合攏時需使用的承重倒鏈布置好。做一次基礎下落試驗，保證鋼結構基礎可以順利下落混至凝土基礎槽內，地角螺栓可以緊固。(圖3)

C、氣化爐吊裝前需對施工人員進行詳細安全、技術交底，吊裝過程中的旗語、信號要事先進行演練。

圖3 氣化爐鋼支座示意圖

D、吊裝

a．正式吊裝前必須進行試吊，試吊過程中檢查全部機具受力情況，發(fā)現(xiàn)問題應先將工件放回地面，排除故障后重新試吊，確認一切正常后方可正式吊裝。

b．吊裝作業(yè)區(qū)內與吊裝無關的活動停止，操作人員進入崗位。

c．啟動主吊車和溜尾吊車，水平緩緩提升設備。

d．水平提升氣化爐離地約200mm進行觀察；無異常后，主吊車繼續(xù)提升設備，溜尾吊車配合主吊車。使設備緩緩直立。

e．氣化爐直立后，離地約200mm后停車，摘除溜尾繩索，進行觀察。無異常后，主吊車繼續(xù)提升設備越過58米框架，進入吊裝孔，緩緩回落底座至標高37．3米左右停車，氣化爐上下各用4個5噸倒鏈分四個方向固定。吊車已經停車，制動機構抱死。

f．將分置在氣化爐南北側的鋼結構基礎合攏，組對，安裝基礎附件。組對尺寸和水平度精度要求在2mm以內。

g．根據(jù)制定焊接方案，配備6名技術優(yōu)秀的焊工，采用CO2氣體保護焊，鋼結構東西兩側同時焊接，24小時連續(xù)作業(yè)，以保證焊接的質量和速度，減少作業(yè)時間。焊接完畢后，進行超聲波探傷，Ⅰ級合格。

h．拆除氣化爐上下端的固定倒鏈，氣化爐與鋼結構基礎同時下落就位，緊固基礎地腳螺栓；氣化爐找平找正。緊固地腳螺栓。

i．氣化爐就位后將氣化爐中心管接口拆開，澆注隔熱環(huán)，養(yǎng)護合格后回裝中心管下灰段。

E、余鍋吊裝

a．余鍋從預留處進框架。

b．經過計算，查表選用徐工XGC15000（1000t）履帶吊車吊裝。

c．余熱鍋爐吊裝前需拆除個別接管法蘭蓋，割掉部分保溫圈以保證設備順利就位。

d．余熱鍋爐其他吊裝要求與氣化爐基本相同，參考第五章內容。

F、部件三安裝

a．部件三由兩個直管段組成，首先在地面進行組對。

b．利用1000噸履帶吊車吊入框架后，再焊接部件三上的支座，找正。

G、部件二安裝

一旋、二旋、一旋/二旋管道、料腿部件一、料腿部件二形成一個機械的封閉系統(tǒng)，全部為剛性連接，要求設備的幾何尺寸制造精度非常高，才能保證設備在現(xiàn)場順利組裝，為了保證設備的順利安裝，要求設備廠家在設備出廠前要按照現(xiàn)場安裝的情況對其進行預組裝試驗（必須加墊片），做好標記，試驗合格后設備才能出廠。

H、料腿部件二安裝

a．部件二高8176mm，寬5207mm，重約46．6t，部件二安裝在51m至58m的樓層中間（凈高6．2m），從51m預留洞下伸2．34m，58m沒有吊裝孔，設備無法直接吊裝就位，需在框架內二次吊裝。料腿部件二由于結構特殊、較重，且其設計就位后尺寸大于框架尺寸、設備的就位很困難。所以先用計算機模擬技術，模擬預選方案設備就位過程，選擇可行方案。（圖4）

圖4 部件二幾期就位模擬圖

b．待第一旋風分離器基礎做好后，經過設計確認，在一旋鋼結構基礎上臨時放一根鋼梁作為其中的一個吊點，設置一個滑輪組，動滑輪綁定位置為A點。

c．設備的另一個吊點用1000t履帶吊車，吊車的鋼絲繩從部件一的預留洞伸進來，鋼絲繩捆綁設備的位置為B點，且鋼絲繩捆綁用卡環(huán)打結處必須在設備的東側面，鋼絲繩周圍用木板間隔壓在鋼絲繩下方，防止鋼絲打滑。在C點綁一個10t溜尾倒鏈。1000t開始慢慢起鉤將設備翻起。C點倒鏈配合松或拉緊，此時A點和混凝土梁接觸面上墊一定厚度的道木防止設備和混凝土梁直接摩擦，劃傷設備或者混凝土結構。

d．1000t將設備翻起后再起升一定的距離（使設備最高點距離混凝土樓面下端的距離約為200mm），在1000t起升的同時卷揚機受一定的力，不使設備產生水平方向的滑移即可。

e．隨即滑輪組開始起升設備的另一頭，此時A點綁一個10t倒鏈控制設備姿態(tài)，1000t吊車與卷揚機相互配合起升、下落，使設備上、下部均能順利穿過預留孔洞，吊裝過程中使設備北側高于南側，原因為D點連接法蘭外徑大于設備本身筒體外徑，北側高此法蘭容易下降，然后南側卷揚機和北側1000t吊車同時落鉤，使設備同步下降，在部件二快和部件三對接時，1000t調整設備水平位置尺寸，和部件三對口連接，調整角度后，擰緊螺栓。

f．將設備下端臨時用管道支撐（DN400 Thk=10，無縫碳鋼管），管道與設備接觸部分可對管道做切弧處理，上面用2個10t倒鏈固定。

I、部件一安裝

部件一安裝，按照出廠標記安裝

J、第一旋風分離器：

a．第一旋風分離器總重約為100t，吊耳處于設備筒體中間對稱分部，進口伸出設備較長，導致設備重心和吊耳不在一條豎直線上，設備在吊起后要將設備調直。

b．利用1000t吊勾作和設備進口螺栓孔及加強板做為吊點。經過計算利用倒鏈進行多吊點輔助調直。1000t起鉤將設備吊起，利用300t吊起設備進口使設備進口側略高于對側，起重人員掛上倒鏈調直設備。利用300t將設備粗找垂直，再用倒鏈微調，設備垂直度要求＜30mm。

c．一旋就位

d．部件二和一旋對口（此時需1000t提住部件二）。

e．一旋找平（用千斤頂）。

K、氣化爐/一旋管道（橫管）和一旋連接

此部分設備由于沒有澆注，內部沒有相應的錨固釘，因此在安裝的時候可以只加上纏繞墊，并將耐高溫墊片放置至內側（沒有澆注無法固定），待廠家做澆注料時將其固定并壓緊。此設備的吊裝就位用1000噸。

L、一旋/二旋管道

1000t履帶吊車直接吊裝就位。

M、第二旋風分離器

a．鋼結構與設備之間的安裝余量很小，鋼結構根據(jù)部件一中心軸線實際測量制作。

b．第二旋風分離器重86t，長9．3m，安裝標高67m，吊裝半徑26m，其吊裝大致和一旋的方法相同，要在地面對設備進行初調平。設備在起升前吊上設備的彈簧支座。

c．設備就位與部件一、一旋/二旋管道對口，找平找正。

d．緊固一旋、二旋、一旋/二旋管道、料腿部件一、料腿部件二所有連接法蘭的螺栓。

N、氣化爐/一旋管道（直管）

a．其支座標高為58．99m，基礎標高58m，吊裝前需要做的工作還有以下幾條：

★實際測量設備支座到設備底端的距離。

★實際測量58m支撐結構上表面到氣化爐上管口的距離。

★實際測量橫管管口位置，在設備上開三通孔。

以上兩個距離考慮上設備彈簧支架的高度，對設備下端面進行切割和破口的打磨修理。

b．設備上的封頭先臨時用幾條螺栓固定在設備上（不加墊），在設備就位后再將設備上的封頭拆除，順便用吊車提起放在58m平面。

c．設備底端與氣化爐對口、設備和其橫管的口需同時進行，并同時焊接。焊接前系統(tǒng)設備所有法蘭連接面螺栓要全部打緊。焊接時采取固定卡具、多焊工對稱焊接等方式控制焊接變形，減小由焊接產生的變形對整個系統(tǒng)安裝精度的影響。

O、余鍋/二旋管道：

a．二旋上部的三通上的封頭和內部的堵頭、與其連接的短管、余鍋上方預留三通橫管（并將耐高溫墊片放置至內側，沒有澆注無法固定，待廠家做澆注料時將其固定并壓緊）連接，將組裝好的設備整體吊裝按法蘭標記和二旋連接。吊裝時設備需要初步找平（找平結構類似于一旋）連接后的結構。

b．余鍋上面的直管段（長段）：我方提前在上面測量51m、58m鋼結構和余鍋的相對尺寸，并結合設備的相對標高和設備的實際尺寸對設備下端進行打磨修口，切掉設備51m支座。

c． 51m和58m彈簧支架都在設備吊裝前，58m設備彈簧支架安裝在58m支座下方。51m4臺彈簧支架須用鋼絲繩掛到設備底部，且均不在同一高度。設備下落同時將設備彈簧支架放置于設備基礎上。

d．將設備調入框架，58m設備彈簧支架調整對設備找平找正，和余鍋進口實現(xiàn)對口并臨時點焊，將設備臨時用型鋼固定在58m鋼結構梁上。

e．余鍋上部直管的實際尺寸現(xiàn)場測量劃線，在直管（短段）上開孔（在地面完成）。

f．直管（短段）與直管長管連接，對口，螺栓打緊。

g．焊接與氣化爐/一旋管道相同。

P、料腿部件四：

a．將料腿部件四主體（不包含部件四與氣化爐連接斜管）立起來和部件三對口，緊固螺栓。

b．將旋風料腿系統(tǒng)的所有連接螺栓全部再緊固一遍。

c．現(xiàn)場實際測量料腿部件四到氣化爐口的實際距離，對部件四與氣化爐連接斜管劃線開孔、切割、修破口，完成對口，焊接。

d．所有焊接工作完畢后，對原來預留沒有澆注耐火耐磨材料的地方進行澆注。待養(yǎng)護合格后，封閉所有堵頭和封頭。

4.結束語

U-GAS氣化爐核心設備多，結構復雜，而且屬于高溫，易燃易爆介質設備。整個氣化設備安裝在于36m標高以上，需穿越裝置框架11層，屬于高空作業(yè)，并且安裝空間狹小，安裝有一定的難度和特點。通過計算機輔助技術提前模擬安裝過程以保證施工的順利進行。通過義煤綜能項目的施工，我們掌握了U-GAS氣化爐的施工技術，也積累了一定的經驗，要科學的組織，嚴格按照施工程序和技術要求施工，施工質量才能保證，并且能夠縮短工期和有效的降低成本。

[1]王瑞軍,孟漢卓.魯奇加壓氣化爐施工技術[J].石油化工建設,2011(04):75-78.

[2]李永波,王杰才.U-GAS氣化裝置在義煤綜能公司的應用[J].河南化工,2014,09(31):38-40.

陳斌（1984～），男，中化二建集團有限公司，研究方向：化工設備及管道安裝。

((責任編：李燕)

U-GAS Gasifier Construction Technology

Chenbin

(China Chemical Engineering No.2 Contruction Group Co., ltd, Shanxi, 030021)

U-GAS coal gasification technology is the technology that takes the circulating fluidized bed as the basis and takes low-cost and low-quality coal(coal gangue, middling coal, brown coal, high-sulfur coal etc.) as the raw materials to make synthesis gas, and it has many core equipment, complex structure and high installation requirement, which has certain difficulty and characteristics. This paper has taken the 5 million m3/d coal gas and 200 thousand tons/methanol protein project of Yimei Comprehensive Energy Company as the example and taken simple introduction of the installation etc. key technologies of U-GAS gasifier core equipment.

U-GAS gasifier；heat recovery steam generator(HRSG)；cyclone separator；dipleg；construction technology

文獻標識碼：A