胡 偉，王榮青，李 新，戰(zhàn) 華

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島266300

煉化裝置塔器設(shè)備具有高、重、大的特點，通常依靠大型起重機械進行安裝，新建裝置多作為重點項目提前組織實施，以便為其他安裝專業(yè)更早、更多地提供施工面，這導(dǎo)致作業(yè)工期較短的生產(chǎn)裝置技改、檢修作業(yè)受已有構(gòu)筑物或設(shè)施在區(qū)域、空間等方面的制約較大，且多工序密集及多專業(yè)交叉對關(guān)鍵線路的有序?qū)嵤┊a(chǎn)生較大的影響[1]。本文根據(jù)某煉油廠延遲焦化裝置分餾塔拆換實例，總結(jié)了施工技術(shù)和HSE管理要點，為同類工程實施提供參考。

1 工程概況

山東某石化企業(yè)常年煉制高含硫渣油，其產(chǎn)量為100萬t/a的延遲焦化裝置工藝設(shè)備、管道腐蝕穿孔或減薄問題突出。企業(yè)根據(jù)擴能增效及安全運行要求，計劃在裝置檢修期間更換分餾塔。裝置原分餾塔按生產(chǎn)工藝分為兩部分，標(biāo)高20.4 m以上為粗柴油分餾段，內(nèi)部包括受液盤、降液板及分布器等構(gòu)件；其下為介質(zhì)降溫及碳粉洗滌段，內(nèi)部有少數(shù)塔盤及相對密閉的平型封頭隔離。新?lián)Q分餾塔較舊塔總高增高了4 000 mm，設(shè)備裙座相應(yīng)改為穩(wěn)定性更好的圓錐型（舊塔裙座為與筒體等徑的直筒型），新、舊分餾塔設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。

表1 新、舊分餾塔設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)

2 項目難點分析

（1）總工期35 d內(nèi)需要完成舊塔及利舊附屬管道、結(jié)構(gòu)及電儀設(shè)施的拆除；塔器原基礎(chǔ)拆除后，需要新建C30混凝土基礎(chǔ)及改造聯(lián)合承臺；需要進行新塔安裝及附屬管道、結(jié)構(gòu)、電儀及防腐保溫的施工；需要進行設(shè)備及管道水壓強度試驗等。多專業(yè)、多工序密集交叉施工的特點顯著。

（2）更換塔器的作業(yè)區(qū)域內(nèi)還有較多其他檢修項目，總工期內(nèi)還要完成地面原料油換熱器移位、新增廢氣水冷器安裝、分餾框架2臺空冷管束更換、22臺換熱器檢修及部分工藝管道更換等工作。裝置所在區(qū)域構(gòu)筑物布局緊湊，南側(cè)檢修道路狹小（寬6 m）等環(huán)境條件均增加了施工組織難度。延遲焦化裝置分餾區(qū)構(gòu)筑物的布局如圖1～2所示。

圖1 延遲焦化裝置分餾區(qū)平面布局示意

圖2 裝置分餾區(qū)檢修前實況（右側(cè)為分餾框架及分餾塔）

（3）業(yè)主要求塔器附屬平臺直梯、工藝管道、照明燈具、遠傳/就地儀表等設(shè)施全部利舊。因場地空間限制，諸如新塔提前進場預(yù)裝、管道結(jié)構(gòu)先期預(yù)制等工作無法提前開展，利舊平臺、直梯、管道及電儀設(shè)施的安裝均在新塔安裝后集中進行，工期短，施工難度相對較大。

（4）施工區(qū)域空間有限，施工項目多，作業(yè)項目存在立體或平面空間的密集交叉，殘油火災(zāi)、高空墜物、聯(lián)合平臺腐蝕坍塌、受限空間作業(yè)、管道分割傾翻等多種類、高比例的疊加安全風(fēng)險問題突出。

3 項目施工組織策劃

（1）本工程換裝的塔器規(guī)格不大，單項起重作業(yè)的技術(shù)難度也較小，但涉及的設(shè)備拆裝、基礎(chǔ)改造、附屬安裝工程和周邊檢修作業(yè)項目較多，存在一定的施工組織難度。統(tǒng)籌項目施工專業(yè)、實物工程量及環(huán)境條件等因素，策劃編制項目實施流程如圖3所示。

（2）項目總工期35 d，綜合考慮現(xiàn)場作業(yè)空間有限條件、建筑工程施工特點、冷換框架檢修內(nèi)容、項目后期需集中完成約2 100寸徑管道施工量和電儀工程量等因素，施工進度計劃編制遵循盡早、并行及合理穿插原則，關(guān)鍵線路按天甚至小時為單位周密編排，同時做好施工資源的籌劃，項目網(wǎng)絡(luò)施工計劃見圖4，施工人力資源計劃見表2。

4 項目施工過程

4.1 塔器拆除

舊塔分三段拆除，塔器分段拆除起重參數(shù)[2]見表3，拆除塔器分段示意見圖5。其具體拆除過程如下：

圖3 塔器換裝及相關(guān)項目施工流程

（1）聯(lián)合平臺鋼管支撐加固。由于在分餾塔拆除后，三塔聯(lián)合平臺底層有立柱支撐于地面，其余四層平臺可依靠東西兩側(cè)塔器及平臺間斜梯來穩(wěn)固，但缺少中間支撐的平臺變形后會影響新塔安裝結(jié)構(gòu)的復(fù)位；同時，銹蝕且缺失支撐的平臺也增加了高空作業(yè)風(fēng)險。因此分餾塔拆除前，擬自地面逐層加設(shè)雙鋼管以支撐、穩(wěn)固懸空的平臺結(jié)構(gòu)。各層鋼管支撐同軸且與地面垂直，鋼管支撐與垂直于平臺邊緣的塔器中心軸切面重合，平臺間的支撐焊接固定在平臺主梁上。

圖4 項目網(wǎng)絡(luò)施工計劃（圖上方數(shù)字為工期/d）

表2 施工人力資源計劃/人

圖5 拆除塔器分段示意

實測平臺間最大間距為3.7 m，考慮到塔器拆除期間各層滿載10人的作業(yè)前提，單個支撐柱最大軸向受力為75 kN。采用軟件核算單根無縫Q235碳鋼管（規(guī)格為DN100 mm×8 mm，長度為4 m），在兩端剛性連接前提下的最大軸向承載力數(shù)值。經(jīng)校核，采用無縫Q235碳鋼管支撐平臺結(jié)構(gòu)（支撐點采用焊接結(jié)構(gòu)），能滿足安全作業(yè)要求。

（2）塔器附屬管道分段拆除采用200 t汽車吊，汽車吊站位于塔器的北側(cè)，分段塔器起重作業(yè)選用500 t汽車主吊，汽車主吊站位于塔器西南角，吊車站位如圖6所示。

圖6 吊車站位示意

（3） 主吊選500 t汽車吊，溜尾吊選70 t汽車吊，分三段拆除舊塔。上、中段塔體（附帶平臺）分別由主吊車提升300 mm，轉(zhuǎn)桿平移后落至地面（分段塔體平置在鞍座上拆解平臺結(jié)構(gòu)）；下段塔體底標(biāo)高提升越過聯(lián)合平臺300 mm（不拆除的聯(lián)合平臺頂標(biāo)高17 m），再平移后落至地面，塔體起重示意如圖7所示。

表3 塔器分段拆除起重作業(yè)參數(shù)

圖7 拆除塔體起重示意

4.2 混凝土基礎(chǔ)改造

按設(shè)計文件要求，設(shè)備原基礎(chǔ)破除后，在原址建設(shè)與新設(shè)備匹配的鋼筋混凝土基礎(chǔ)，鋼筋采用化學(xué)植筋錨固在原承臺上，然后澆筑C30混凝土；承臺南北側(cè)端面延伸各1.6 m，內(nèi)置鋼筋采用化學(xué)植筋法固定在原承臺端面，然后澆筑C20混凝土。具體做法如下：

（1）降水方案。實勘現(xiàn)場地質(zhì)為夾雜鵝卵石的中砂土層，地坪-1.5 m處的地下水為裝置南側(cè)焦碳池滲水，考慮檢修期間因滲水產(chǎn)生的地下水存量有限，采取簡易布置井點，采用地表明溝排水方式降低地下水位。依據(jù)裝置的原設(shè)計資料，分別在距聯(lián)合承臺南北側(cè)2 m處，平行設(shè)置3根均布的DN200降水管，降水管探至地坪-3 m處（低于承臺底面-500 mm），采用4臺30 m3/h抽水泵，將地下水排至明溝流出。

（2）植筋方案。依據(jù)原設(shè)計文件查證承臺混凝土強度為C20，破除承臺南北端面混凝土保護層至內(nèi)部堅實表面。按改造設(shè)計定位要求及鋼筋規(guī)格（d=18 mm，d為鋼筋直徑）鉆取植筋孔洞（孔徑=d+8 mm），孔深270～300 mm （孔深≥15 d）[3]，采用壓縮風(fēng)和筆刷清理孔內(nèi)及孔口表面粉末、碎塊，并臨時封堵洞口。錨固膠按配方定向攪拌配制、灌入（基礎(chǔ)垂直孔灌膠直接采用流或搗的方式；承臺水平孔灌膠采用細鋼筋搗入），然后將錨固長度范圍的油脂、鐵銹及氧化皮清除干凈，并將打磨出金屬光澤的鋼筋錘擊植入孔中。植筋按環(huán)境溫度（施工期為10月底，查詢環(huán)境歷年低溫區(qū)間為5～12℃）要求進行養(yǎng)護，并進行最終強度拉拔驗證。

（3）混凝土施工方案?；A(chǔ)改造是塔器換裝施工線路的關(guān)鍵，常規(guī)方法的施工周期勢必影響項目總體進度?？紤]到空塔重量低于基礎(chǔ)最終承載力及塔器安裝期間基礎(chǔ)仍可進行養(yǎng)護等因素，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計及施工單位商定：基礎(chǔ)改為采用C35礦渣硅酸鹽混凝土，混凝土固化初期采取蒸汽養(yǎng)護，固化后期采用自然養(yǎng)護的方案。即混凝土在不低于5℃條件下入模澆筑并在初凝后（靜置4 h以上），封閉其外部覆蓋的帆布保溫棚，通過預(yù)設(shè)的蒸汽盤管加汽提升棚內(nèi)溫度，溫升速度不大于10℃/h，恒溫養(yǎng)護上限50℃，試件達到要求強度后停止蒸汽養(yǎng)護，降溫速度不大于10℃/h，棚內(nèi)溫度降至常溫后，立即進行7 d灑淡水自然養(yǎng)護。棚內(nèi)按基礎(chǔ)高度均設(shè)三處測溫點，蒸汽養(yǎng)護階段設(shè)專人以每隔2 h測量一次的頻率測溫并記錄，隨時調(diào)控棚內(nèi)溫差不大于5℃[4]。

4.3 新塔及附屬結(jié)構(gòu)設(shè)施安裝

新裝塔器分段起重參數(shù)見表4，新塔及附屬結(jié)構(gòu)設(shè)施具體安裝過程如下：

（1） 分段新塔體采用200 t汽車吊和80 t汽車吊卸車。200 t汽車吊站位于運輸車輛的車頭前方，第一段塔體運輸車輛和80 t汽車吊依次進場，塔體卸車并橫向平移至場地邊緣（預(yù)留滿足第二段塔體卸車的空間），運輸車輛退場。第二段筒體采用相同方法卸車，調(diào)整兩筒體并排間距，保證塔器環(huán)形平臺及管道安裝的凈空間，并在前段預(yù)留500 t汽車吊組車所需空間，作業(yè)示意見圖8。

表4 分段塔器安裝起重作業(yè)參數(shù)

圖8 設(shè)備筒體卸車及塔器環(huán)形平臺安裝

（2）根據(jù)現(xiàn)場實勘數(shù)據(jù)，臨時架高焦炭塔框架東側(cè)管廊邊界消防蒸汽管400 mm，可滿足500 t利勃海爾汽車吊自焦炭塔框架下部穿行的空間需要，解決塔器進場后的大型吊車進出線路問題，也避免主吊車因空間阻礙而不能退場，導(dǎo)致資源閑置，從而發(fā)生費用的問題。

（3）新塔下段塔體采用500 t汽車吊直立、提升并跨過聯(lián)合平臺后緩降至基礎(chǔ)上方找正、就位；上段塔體同法直立并提升至下段塔體上部，空中找正并完成組焊工作，設(shè)備安裝示意見圖9～10。

圖9 新塔安裝示意/mm

（3）在塔器筒體地面平置期間安裝附屬平臺及部分管道，其余附塔管道待塔體直立后用200 t汽車吊自上而下穿管安裝。

（4）平臺結(jié)構(gòu)完善，設(shè)備管咀與管道之間設(shè)置盲板雙面密封，確保各自水壓試驗進度互不影響，同期全面展開附塔管道、電儀設(shè)施及防腐保溫等工程的施工作業(yè)。

5 施工方案實施過程分析

（1）嚴格起重作業(yè)區(qū)域及設(shè)備運輸線路平面或空間實勘工作，提前制訂消除吊裝、運輸或作業(yè)安全問題的方案。比如本工程屬擴能改造項目，新設(shè)備規(guī)格通常大于原有設(shè)備，廠內(nèi)道路寬度、轉(zhuǎn)角尺寸、跨路管架高低和沿途設(shè)施（地下管道、雨水溝、水井、電纜溝、消防設(shè)施、路燈、框架、管廊及工藝設(shè)備等）的空間占位對設(shè)備運輸存在影響，而實勘數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對施工安全組織具有重要作用。

（2）舊塔器分段重量核算除查證設(shè)備制造、安裝資料外，還要實勘現(xiàn)場，精確吊裝重量核算細目的構(gòu)成，避免因設(shè)備改造、結(jié)構(gòu)變化、管道變動、物料殘留等因素影響數(shù)據(jù)統(tǒng)計的準(zhǔn)確性。比如本工程塔器因外保溫層層數(shù)增加，碳粉洗滌段殘留約5 t粉料等因素，均增加了吊物質(zhì)量。精準(zhǔn)的起重計算數(shù)據(jù)可有效避免分段過小浪費吊車資源、分段過大增加安全隱患的問題出現(xiàn)。

（3）合理利用工序間歇時間完成制約作業(yè)面的其他工作，為關(guān)鍵線路施工全面展開創(chuàng)造條件。比如本裝置分餾單元換熱器工藝介質(zhì)為高含膠質(zhì)、碳粉的蠟油，管程抽出和清洗工作的難度較大，且同一區(qū)域還有空冷器換裝作業(yè)項目。因此，在裝置具備檢修條件的開始，就組織換熱器抽芯作業(yè)和空冷器換裝作業(yè)，并在塔器設(shè)備基礎(chǔ)施工階段完成管程回裝作業(yè)，為舊塔拆除、新塔進場及安裝提供有利的作業(yè)面。

（4）隨著檢修工程的深入，外部條件的變化對計劃實施產(chǎn)生有利有弊的影響，促進施工進度的有利因素要及時發(fā)現(xiàn)、合理利用；制約工序計劃按時完成的因素要及時分析、動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)生產(chǎn)要素的最適組合，優(yōu)化項目執(zhí)行過程的經(jīng)濟性。比如項目因前期各專業(yè)工序時長的限制，管道組焊檢測、水壓試驗及防腐保溫和電儀工程均集中在項目后期實施，工序交叉、空間有限的不利條件對總體計劃的完成有較大影響，在現(xiàn)場，一是嚴格執(zhí)行施工計劃，確保預(yù)制、安裝工作有序完成；二是增加高技能工人投用，發(fā)揮平臺分層優(yōu)勢進行突擊搶建，用施工效率和工序質(zhì)量為施工總體目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造條件，因施工作業(yè)面限制，實際需用焊工較計劃增加5人，其他專業(yè)人員數(shù)量略有盈余。

（5）混凝土構(gòu)件蒸養(yǎng)可以縮短為形成70%強度的時間，但大量資料和案例表明：蒸養(yǎng)試塊強度高于標(biāo)養(yǎng)7 d試塊強度，蒸養(yǎng)再標(biāo)養(yǎng)28 d的試塊強度卻低于標(biāo)養(yǎng)28 d的試塊強度，存在10%～17%的強度損失率。因為蒸養(yǎng)溫度加快水化反應(yīng)速率，不利于均勻、穩(wěn)定水泥石結(jié)構(gòu)的形成；C3A在蒸養(yǎng)條件下易生成高堿度、低強度的亞穩(wěn)定相的C3A水化產(chǎn)物；混凝土在升溫階段的低強度無法抵抗體積劇增產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等因素，這些都是蒸養(yǎng)失去強度的重要原因。本工程采用適于蒸養(yǎng)制度的高標(biāo)號礦渣硅酸鹽水泥，采取帶模（增強構(gòu)件體積變形的約束能力）慢升溫、低恒溫、緩冷卻的蒸養(yǎng)方式，8 d后基礎(chǔ)即達到交付安裝的條件，為總體進度目標(biāo)的實現(xiàn)創(chuàng)造條件，也保證基礎(chǔ)28 d后的強度滿足原定設(shè)計要求。

（6）塔器拆換項目涉及設(shè)備專業(yè)、土建專業(yè)、配管專業(yè)、電儀專業(yè)和保溫專業(yè)，為做好施工過程的工序關(guān)系自主協(xié)調(diào)、施工矛盾的內(nèi)部解決工作，項目部成立由相關(guān)專業(yè)負責(zé)人及技術(shù)骨干組成的專項團隊。團隊負責(zé)施工方案、施工計劃的聯(lián)合會審，并采用沙盤演練方式驗證或完善相關(guān)文件，促進項目預(yù)期管理目標(biāo)的實現(xiàn)。

（7）提前組織現(xiàn)場管理人員和作業(yè)骨干進行吊裝作業(yè)、登高作業(yè)、動火作業(yè)及有限空間作業(yè)的風(fēng)險識別工作，并根據(jù)殘余物料特性、作業(yè)環(huán)境制訂針對性的安防措施。比如動火作業(yè)易產(chǎn)生油氣燃爆風(fēng)險，則采取系統(tǒng)隔離盲板、塔內(nèi)設(shè)置浸水防火氈和配置消防車的預(yù)控措施；又比如舊塔存留大量焦粉易引發(fā)火災(zāi)風(fēng)險，采取在對應(yīng)塔內(nèi)注水隔氧的消防措施[5]；再如舊塔拆除后的聯(lián)合平臺易發(fā)生坍塌的風(fēng)險，采取支設(shè)鋼管支撐的安全措施等。做好施工前的安全技術(shù)交底工作，確保員工熟知施工方法、程序要求、安全措施及逃生通道等內(nèi)容，規(guī)范進行安全隱患清晰辨識、安全知識全面掌握的做法，極大程度地降低項目安全管理的壓力，本質(zhì)提高了風(fēng)險管控的結(jié)果。

6 結(jié)束語

檢修改造是煉化裝置穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化性能、提高效益的重要舉措。因長期運行而加大設(shè)備檢修深度，因提高生產(chǎn)指標(biāo)而增多技改項目，因環(huán)保要求而延長達標(biāo)吹掃時間等因素，都增大了項目管理難度和施工組織難度，尤其在任務(wù)重、工期短、專業(yè)交叉及工序密集的塔器換裝項目中，表現(xiàn)得更為突出。扎實、精細開展項目前期、中期和后期的施工管理與籌劃工作，是按期、保質(zhì)、安全完成任務(wù)的關(guān)鍵。

[1]顏世君.塔器吊裝經(jīng)濟性的探討[J].石油工程建設(shè)，1981，7（3）：39-42.

[2]GB 50798-2012，石油化工大型設(shè)備吊裝工程規(guī)范[S].

[3]GB 50204-2011，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[4]JGJ 104-2011，建筑工程冬期施工規(guī)程[S].

[5]梁志強，譚航行.大型石化裝置異地搬遷施工技術(shù)[J].石油化工建設(shè)，2010，36（5）：81-83.