趙東海

(中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362103)

催化裂化裝置反應(yīng)器和再生器襯里在運(yùn)行中，處于高溫介質(zhì)腐蝕、固相介質(zhì)磨損工況，如果出現(xiàn)襯里脫落或裂口串氣現(xiàn)象，會(huì)造成器壁超溫，甚至形成安全隱患。本文所述項(xiàng)目是1200萬(wàn)t/a煉油工程中的催化裂化裝置，年處理量為340萬(wàn)t。

全壽命周期費(fèi)用(Life Cycle Cost，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LCC)技術(shù)，是通過(guò)一系列的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和組織等的措施，對(duì)設(shè)備一生統(tǒng)籌管理的全過(guò)程。全壽命周期費(fèi)用最低，就是一種科學(xué)手段，追求設(shè)備的整個(gè)壽命周期費(fèi)用最小、獲得最大的壽命周期效益(最大的壽命周期利潤(rùn))【1】。應(yīng)用LCC管理,符合科學(xué)發(fā)展觀。

決定催化兩器全壽命周期的主要費(fèi)用構(gòu)成如下【2】：

LCC=投資費(fèi)用+運(yùn)行費(fèi)用+維護(hù)費(fèi)用+故障費(fèi)用+退役處理費(fèi)用

在決定了催化工藝方案、技術(shù)形式、設(shè)備選型選材等主要數(shù)據(jù)之后，應(yīng)從建設(shè)期和運(yùn)行期考慮，通過(guò)降低維護(hù)和故障費(fèi)用、穩(wěn)定運(yùn)行費(fèi)用，從而顯著降低整個(gè)兩器的全壽命周期費(fèi)用。

圖1顯示的是不同階段對(duì)全壽命周期費(fèi)用的影響【1】。

1 本項(xiàng)目的工作方法

按照文獻(xiàn)【2】給出的LCC工作方法(見(jiàn)圖2)、組織和活動(dòng)程序，業(yè)主建立了由設(shè)計(jì)人員、造價(jià)工程師、采購(gòu)工程師、施工單位、供應(yīng)商、運(yùn)行操作人員和維護(hù)保運(yùn)單位人員組成的工作組，組長(zhǎng)由有制造和使用經(jīng)驗(yàn)的業(yè)主專(zhuān)家擔(dān)任，圍繞費(fèi)用影響的構(gòu)成，提出方案的對(duì)比并實(shí)施。

圖1 設(shè)備形成不同階段對(duì)全壽命周期費(fèi)用的影響

2 主要技術(shù)階段關(guān)鍵費(fèi)用的影響分析

2.1 本項(xiàng)目催化兩器基本設(shè)備參數(shù)

反應(yīng)沉降器基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，第一再生器基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，第二再生器基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。其中，第一再生器與第二再生器疊裝在一起，第一再生器位于上部，第二再生器位于下部，通過(guò)一錐形過(guò)渡段相連接，該過(guò)渡段長(zhǎng)度為3 324 mm。

圖2 全壽命周期費(fèi)用的循環(huán)分析方法

表1 反應(yīng)沉降器基本數(shù)據(jù)

表2 第一再生器基本數(shù)據(jù)

2.2 安裝和建造費(fèi)用的影響

2.2.1 兩器建造形式

催化兩器有現(xiàn)場(chǎng)組裝和整體到貨2種方式。1千萬(wàn)噸級(jí)煉油項(xiàng)目催化兩器現(xiàn)場(chǎng)組裝周期大約需要100 d以上，涉及大量占用現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、安全管理、無(wú)損檢測(cè)工作，即交叉作業(yè)與其他工種協(xié)調(diào)引起的時(shí)間成本等等，而且反應(yīng)器壁還是成環(huán)到場(chǎng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)整體到貨大件運(yùn)輸和大型吊車(chē)費(fèi)用，就整個(gè)催化裝置的建設(shè)計(jì)劃而言，現(xiàn)場(chǎng)組裝必然是關(guān)鍵路線，組裝工序受土建及鋼結(jié)構(gòu)施工影響很大。同時(shí)，質(zhì)量控制難度也較大。

表3 第二再生器基本數(shù)據(jù)

本項(xiàng)目最終確認(rèn)的方案為分大段到貨，這樣可以按照次長(zhǎng)周期設(shè)備訂貨，可大大縮短工期，降低成本，具有明顯的LCC優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 按照LCC方法，著重襯里循環(huán)分析

統(tǒng)計(jì)近20年來(lái)催化裂化裝置的生產(chǎn)實(shí)踐，引起裝置事故停工的原因和裝置檢修處理的問(wèn)題中，很多都與襯里有直接或間接的關(guān)系。文獻(xiàn)【3】記載，2011年就有2套催化裂化裝置出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備的襯里被迫全部拆除后重新施工、建造費(fèi)用增加。

本項(xiàng)目最終確認(rèn)的方案為，在設(shè)備制造階段，必須做好襯里施工工作。

2.3 設(shè)備維護(hù)費(fèi)用

催化兩器運(yùn)行情況下的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，主要是在襯里脫落或裂紋串氣后造成器壁超溫需要及時(shí)在線處理時(shí)產(chǎn)生的。按照變色區(qū)域的變色程度和面積大小，需要采用補(bǔ)板、灌注襯里料等不同方式進(jìn)行修補(bǔ)，材料成本是一方面，另一方面，人工成本不僅高，而且作業(yè)條件非常惡劣，即使穿著高溫冷卻及防熱輻射服裝，一個(gè)焊工的連續(xù)可焊時(shí)間也極為有限，導(dǎo)致修補(bǔ)所需的處理時(shí)間很長(zhǎng)；同時(shí)，故障維修之后，還需要不斷監(jiān)測(cè)補(bǔ)板區(qū)域的設(shè)備變化情況。

以往類(lèi)似裝置的建設(shè)，襯里幾乎全部出現(xiàn)過(guò)問(wèn)題，造成維護(hù)費(fèi)用高、工程量很大，成為維護(hù)工程的關(guān)鍵路線，而且安全生產(chǎn)壓力極大。

2.4 設(shè)備大修理費(fèi)用

設(shè)備大修理時(shí)，主要工作之一是檢查、處理襯里脫落情況，包括從根本上解決運(yùn)行過(guò)程中的補(bǔ)板和超溫情況。這部分工作的費(fèi)用主要體現(xiàn)在搭設(shè)架設(shè)、處理襯里、養(yǎng)護(hù)等等。難點(diǎn)之一是，在除去脫落或裂紋的襯里時(shí)，因襯里硬度很高，非常難以破碎，敲擊會(huì)造成臨近的襯里質(zhì)量受到影響且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成惡性循環(huán)。

催化裂化裝置是煉油關(guān)鍵裝置之一，若大修理時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)直接影響到煉廠效益。

2.5 設(shè)備停車(chē)直接費(fèi)用及設(shè)備停車(chē)對(duì)上、下游裝置影響等次生費(fèi)用

在線維修不具備條件時(shí)，只能停車(chē)處理故障。催化兩器的停車(chē)，必然導(dǎo)致催化裝置的停車(chē)，有極大可能牽涉到上、下游裝置的降量或停車(chē)，損失以千萬(wàn)元計(jì)。特別是在安全和環(huán)保上，損失更是難以控制。

綜上所述，全面、全過(guò)程分析全壽命周期費(fèi)用構(gòu)成，提前入手制定方案，以組織機(jī)構(gòu)的形式全員控制質(zhì)量程度，可以有效控制LCC。

3 建設(shè)期影響催化兩器LCC的重點(diǎn)分析及措施

從上述分析可以看出，在兩器選型已經(jīng)確認(rèn)的情況下，影響全壽命周期費(fèi)用的主要內(nèi)容在于維修和大修理，減少在線和大修理的機(jī)會(huì)以及工作量，從而有效控制后續(xù)費(fèi)用的支出。就工程建設(shè)期催化兩器安裝的特點(diǎn)來(lái)看，應(yīng)主要控制以下幾個(gè)方面：

1) 選擇最適合項(xiàng)目的采購(gòu)和建造模式。

2) 做好到廠監(jiān)造、運(yùn)輸工作。

兩器是分段到貨的，要做好到廠監(jiān)造的工作，特別是在制造廠進(jìn)行的隱蔽工程和襯里制作工程。

本催化兩器的部分部件是專(zhuān)有技術(shù)產(chǎn)品，需要在授權(quán)的制造廠制造。授權(quán)制造本身就是質(zhì)量控制的方法，但本項(xiàng)目并未放棄監(jiān)造，仍關(guān)注襯里質(zhì)量、組裝組焊的水平、廠家質(zhì)檢體系及落實(shí)情況等。

3) 控制內(nèi)件安裝質(zhì)量，主要包括以下內(nèi)容：

a) 翼閥、料腿及旋分的安裝，須控制好安裝精度，包括尺寸和角度；

b) 噴嘴及各管嘴接口要控制好焊接和安裝質(zhì)量。

4) 必須嚴(yán)格控制襯里質(zhì)量。

作為L(zhǎng)CC控制的重要環(huán)節(jié)，開(kāi)展主要費(fèi)用因素分析循環(huán)，在設(shè)計(jì)已經(jīng)確認(rèn)選材的基礎(chǔ)上，選用科學(xué)、合理的施工技術(shù)方案，做好質(zhì)量控制、檢驗(yàn)檢測(cè)工作后，再開(kāi)展次要費(fèi)用因素分析循環(huán)并確認(rèn)方案。

本項(xiàng)目LCC的次級(jí)分析環(huán)節(jié)結(jié)論為重點(diǎn)掌控襯里質(zhì)量。

4 項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施階段襯里制作的LCC控制重點(diǎn)

本項(xiàng)目催化兩器在選型之初，就要求按照LCC理念監(jiān)造，相關(guān)各級(jí)人員、質(zhì)量部門(mén)、設(shè)備和生產(chǎn)管理部門(mén)、所在裝置、承包商和制造商等“全員”、“全組織”非常重視，各方“全過(guò)程”參與，使項(xiàng)目進(jìn)行得非常順利，這也是文獻(xiàn)【2】、【4】、【5】的要求。

4.1 明確工作重點(diǎn)、確認(rèn)方案

全面梳理了LCC影響因素，在確認(rèn)設(shè)計(jì)選型后，通過(guò)費(fèi)用分析循環(huán)，進(jìn)一步明確了建設(shè)期的質(zhì)量控制重點(diǎn)，仔細(xì)分解施工過(guò)程，提出對(duì)應(yīng)方案，以保證建造質(zhì)量、減少運(yùn)行后的日常及大檢修的修理工作量。襯里施工重點(diǎn)為原材料、施工方法、質(zhì)量控制和檢驗(yàn)檢測(cè)【3】。

督促施工方向施工人員、監(jiān)理、業(yè)主質(zhì)量跟蹤人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，設(shè)置控制點(diǎn)，如：不同部位，不同操作位置，上、下封頭，筒壁，提升管，分布環(huán)，插入構(gòu)件處的襯里制作方法等。

保證自檢、旁站、監(jiān)理檢查工作，業(yè)主安排專(zhuān)人全程跟蹤見(jiàn)證。

4.2 科學(xué)分包、選擇最佳供應(yīng)商

襯里材料制造廠較多，原材料質(zhì)量和施工技術(shù)方法都會(huì)對(duì)襯里質(zhì)量有重要影響，參考菲迪克條款，項(xiàng)目指定了襯里料供貨分包商，并且由其進(jìn)行施工，突出了質(zhì)量責(zé)任唯一性。

本項(xiàng)目選擇的襯里料制造和施工商是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制單位——天津金耐達(dá)筑爐襯里有限公司，兩器以及裝置整體承包商是中石化十建公司，業(yè)主負(fù)責(zé)做好協(xié)調(diào)工作。

4.3 業(yè)主主動(dòng)并全過(guò)程參與質(zhì)量控制

對(duì)襯里施工的全過(guò)程監(jiān)控，除監(jiān)理單位外，業(yè)主也安排生產(chǎn)崗位的操作工進(jìn)行培訓(xùn)，并對(duì)兩器的整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行了全面跟蹤。

4.4 原材料質(zhì)量

針對(duì)沿海地區(qū)的鹽度和堿度專(zhuān)門(mén)選型，確定強(qiáng)度等各種技術(shù)指標(biāo)、級(jí)配及摻入量、材料保質(zhì)期和保存方法，并驗(yàn)證襯里料的到貨驗(yàn)收、存放、送檢合格證明及其相關(guān)文件。

4.5 龜甲網(wǎng)、錨固釘安裝

應(yīng)關(guān)注龜甲網(wǎng)安裝，尤其是筒體過(guò)渡相貫線部位的平整度、貼合度、網(wǎng)子除銹除污情況、重疊方式、焊接質(zhì)量等。

同時(shí)，還應(yīng)關(guān)注錨固直度、滿(mǎn)焊程度、藥皮清除及釘頭軟質(zhì)橡膠帽的安裝情況。本項(xiàng)目目測(cè)及逐個(gè)敲擊檢查近39萬(wàn)個(gè)錨固釘，確保滿(mǎn)焊并確保安裝完全滿(mǎn)足技術(shù)要求。

4.6 襯里混凝土攪拌

施工方、監(jiān)理和監(jiān)督人員應(yīng)關(guān)注襯里混凝土攪拌的時(shí)間、溫度、水質(zhì)及其配比、一次攪拌量、環(huán)境及轉(zhuǎn)運(yùn)距離、攪拌過(guò)程及發(fā)熱情況、鋼纖維的摻入時(shí)機(jī)、摻入手法和摻入量等細(xì)節(jié)。

4.7 搗打和支模及振搗過(guò)程

搗打關(guān)系到材料的最終強(qiáng)度；而振搗時(shí)間短則強(qiáng)度不夠，時(shí)間長(zhǎng)又有可能造成材料的粗細(xì)骨料和粉料出現(xiàn)分層等。環(huán)境溫度和養(yǎng)護(hù)條件等會(huì)影響水泥的水化反應(yīng)能否充分進(jìn)行，并影響到襯里強(qiáng)度。

攪拌程度，攪拌后放置的時(shí)間，一次澆筑量，澆筑振搗的插入深度、時(shí)間，拆模條件，升模速度等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)襯里質(zhì)量均有很大影響。業(yè)主現(xiàn)場(chǎng)跟蹤施工的操作工在每個(gè)施工工位旁站，按照提前批準(zhǔn)的施工標(biāo)準(zhǔn)控制，一寸一寸隨著模板升高或搗打面積擴(kuò)展過(guò)程走，不符合標(biāo)準(zhǔn)不能進(jìn)入下一步。

關(guān)注平面布料量、搗打錘頭的選擇、壓錘距離對(duì)密實(shí)度的影響，及時(shí)調(diào)換施工人員，避免疲勞引起的質(zhì)量下降，并隨時(shí)檢測(cè)厚度。

所有操作都應(yīng)按照產(chǎn)品使用技術(shù)條件中闡明的施工方法、工藝要求以及相關(guān)的國(guó)標(biāo)和行標(biāo)規(guī)定執(zhí)行。

4.8 制造廠跟蹤及到貨質(zhì)檢

派技術(shù)人員到制造廠，對(duì)在制造廠內(nèi)制作的外取熱器、流化蒸汽提升分布管、空氣環(huán)、分布板進(jìn)行檢查和檢驗(yàn)。運(yùn)輸過(guò)程中，如遇到有局部損壞的，堅(jiān)決返工重新制作，絕不允許安裝。同時(shí)要關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)存放、吊裝和安裝等環(huán)節(jié)。

4.9 烘襯制度

嚴(yán)格按照襯里材料制造廠根據(jù)襯里材料的特性所提供的、經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院批準(zhǔn)的烘襯制度執(zhí)行。

4.10 使用過(guò)程

嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，精心操作，避免開(kāi)、停工溫度的快速變化對(duì)襯里的沖擊。生產(chǎn)及技術(shù)系統(tǒng)在這個(gè)方面應(yīng)該有很多經(jīng)驗(yàn)和可以總結(jié)的地方。

4.11 關(guān)注特殊部位的施工

主要包括接管、插入管和構(gòu)件部位的襯里。

4.12 其他內(nèi)件的安裝

關(guān)注安裝質(zhì)量精度，如：翼閥的角度、開(kāi)閉情況；分布環(huán)等帶有成品襯里的部件不受磕碰；保證各人孔、法蘭的密封性等。本項(xiàng)目外取熱器大法蘭直徑為φ3 300 mm，安裝前檢查發(fā)現(xiàn)法蘭面變形，采取補(bǔ)焊、研磨的方式進(jìn)行了處理，整個(gè)周期無(wú)泄漏。

5 效果

5.1 正常生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程

催化裝置自2014年4月12日開(kāi)工以來(lái)，操作精心、運(yùn)行良好，沒(méi)有出現(xiàn)任何停工現(xiàn)象，年平均負(fù)荷率98%，年最大負(fù)荷達(dá)到109%。僅2016年8月發(fā)現(xiàn)外取熱器B一側(cè)與再生器斜管相貫線局部溫度偏高。

認(rèn)知彈性理論認(rèn)為只有從不同方面多次對(duì)知識(shí)進(jìn)行建構(gòu)，才會(huì)以最佳的方式掌握知識(shí)。要達(dá)到知識(shí)的最佳掌握水平，需要知識(shí)進(jìn)行多次建構(gòu)，這是一個(gè)積累性過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，需要教師對(duì)學(xué)生的逐步掌握情況做出即時(shí)性反饋。中學(xué)階段的學(xué)生處于角色同一與角色混亂的矛盾時(shí)期，這一階段他們心理發(fā)展不穩(wěn)定，易沖動(dòng)，這就要求教師即時(shí)的引導(dǎo)他們，找到自己的價(jià)值與方向。教師的即時(shí)性評(píng)價(jià)對(duì)于學(xué)生的引導(dǎo)無(wú)疑有著很重要的作用，有了教師的評(píng)價(jià)和建議，學(xué)生才能在迷茫或走錯(cuò)方向時(shí)明確自己的目標(biāo)，不斷向前發(fā)展進(jìn)步，進(jìn)而體會(huì)到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣，提升學(xué)生學(xué)習(xí)滿(mǎn)意度。

5.2 大修理停工檢查襯里部分情況

裝置在2017年11月隨全廠進(jìn)行首次停工大修理，打開(kāi)兩器后發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器、第一再生器和第二再生器內(nèi)部襯里狀況十分理想，各分配管、分配器、料腿、斜管、翼閥等襯里均良好，襯里燒結(jié)得跟陶瓷一樣，光滑、堅(jiān)硬、無(wú)結(jié)焦；主要內(nèi)件總體完好；沖刷沖蝕影響較??；翼閥尺寸、角度完好，開(kāi)閉靈活，關(guān)斷嚴(yán)密。

襯里的主要問(wèn)題為 2016年8月溫度略高對(duì)應(yīng)的內(nèi)部區(qū)域有1段襯里裂紋(見(jiàn)圖3)，專(zhuān)家分析認(rèn)為，為熱應(yīng)力開(kāi)裂與催化劑沖刷所致。由于裂紋開(kāi)裂寬度小于3 mm，且沒(méi)有貫穿，根據(jù)文獻(xiàn)【6】，可以不必進(jìn)行處理。

圖3 沉降器氣提段上部1處龜甲網(wǎng)開(kāi)裂

襯里開(kāi)裂的數(shù)量?jī)H此1條，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他老廠以往裝置大檢修時(shí)的襯里情況，從而大大降低了檢修成本、節(jié)約了檢修時(shí)間，使原計(jì)劃的檢修施工關(guān)鍵路線立即轉(zhuǎn)化為時(shí)間充裕的普通路線。

本次檢查中，非襯里部分的其他部件總體效果也比較好，主要問(wèn)題有3項(xiàng)：

1) 油料噴咀口部均有不同程度磨損，其中1個(gè)堵死，需清理(見(jiàn)圖4)；

2) 外取熱器換熱管固定卡子有個(gè)別螺栓脫落；

3) 個(gè)別滑閥閥座局部磨損等或連接圈局部開(kāi)裂。

圖4 器壁襯里很好，1個(gè)油料噴咀堵

6 結(jié)語(yǔ)

2) 工程建設(shè)質(zhì)量是影響LCC的重要因素。在設(shè)計(jì)選型確認(rèn)后，工程建設(shè)質(zhì)量是保證后期費(fèi)用最低的關(guān)鍵點(diǎn)，可極大地減少日常維護(hù)工作量及大檢修工時(shí)，產(chǎn)生的效益合百萬(wàn)元以上；而可能因襯里影響造成的相關(guān)上、下游停車(chē)的費(fèi)用，可達(dá)千萬(wàn)元。

3) LCC一定是全組織、全員、全過(guò)程的管理結(jié)果，制造廠和承建單位的作用不可忽視。

4) 良好的操作運(yùn)行也是LCC活動(dòng)成功的極為關(guān)鍵的因素。

【致謝】：感謝杜國(guó)盛、張強(qiáng)、胡福磊、杜永智、楊同民、劉其峙、路貴生、王欣剛、蘇其林、仵栓強(qiáng)、林紅軍、李善輝等同志在本項(xiàng)目LCC的實(shí)踐工作中，分別在決策、實(shí)施、執(zhí)行、運(yùn)行、檢查判斷等方面所做出的貢獻(xiàn)。