張國濤

中國化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司 遼寧 盤錦 124000

在國家調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的政策指導(dǎo)下，發(fā)展?jié)崈裟茉醇夹g(shù)已成為一項(xiàng)重要戰(zhàn)略目標(biāo)。“潔凈煤氣化技術(shù)”以其煤炭利用率高、低排放，可生產(chǎn)多種油品、城市天然氣、合成氨、尿素和多種化工基本原料的特點(diǎn)，近年來在國內(nèi)快速興起。目前國內(nèi)煤氣化裝置應(yīng)用較多的碎煤加壓氣化技術(shù)，是我國消化吸收國外的技術(shù)。但碎煤加壓氣化技術(shù)存在蒸汽利用率低、氣化溫度分布不均勻等諸多問題，為此，JM- S 爐應(yīng)運(yùn)而生。這種爐型是碎煤加壓氣化技術(shù)的“升級(jí)版”, 通過對(duì)爐體和工藝流程的全面優(yōu)化和系統(tǒng)升級(jí)，形成一整套適用于晉城乃至全國無煙劣質(zhì)塊煤的專用設(shè)備及氣化技術(shù)工藝包，具有改造投資小、耗煤量少、產(chǎn)氣量大、運(yùn)行維護(hù)成本低等綜合優(yōu)勢(shì)。在滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，合成氨成本可降低約200 元/ 噸，單爐全年可降低生產(chǎn)成本3000 萬元。在全國首套JM- S 爐——晉煤天慶項(xiàng)目“JM- S 爐”安裝過程中，中國化學(xué)工程第九建設(shè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱九化建）采用“雙機(jī)抬吊”和“四步爐篦安裝法”，提前52d 完成施工。

1 設(shè)備監(jiān)造

1.1 JM-S 爐體監(jiān)造

檢查外殼體、內(nèi)筒體進(jìn)展，查看關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，重點(diǎn)核查內(nèi)筒體穿套。下椎體和外殼體環(huán)焊縫堆積焊，內(nèi)筒和外殼內(nèi)平板拼接，進(jìn)行無損檢測(cè)。焊縫采用局部熱處理，除銹防腐，設(shè)備整體要進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

1.2 灰鎖及煤鎖監(jiān)造

重點(diǎn)檢查灰鎖和煤鎖下椎體制作、筒體制作和封頭制作，注意與計(jì)劃對(duì)比進(jìn)展情況。落實(shí)關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)：設(shè)備組對(duì)和環(huán)焊縫堆積焊，無損檢測(cè)，設(shè)備整體熱處理，除銹防腐，設(shè)備整體水壓試驗(yàn)。

2 地基處理

2.1 QUY650 履帶式起重機(jī)最大對(duì)地壓強(qiáng)

QUY650 履帶式起重機(jī)最大吊裝重量為155t，330t吊鉤重8.9t，吊索具重量之和為2t，起重機(jī)履帶下方鋪設(shè)8 塊路基板總重量為8×6.8=54.4t，超起配重250t，650t履帶吊自重（本次使用工況）約為580t，則吊裝總對(duì)地壓F=155+8.F=155+8.9+2+54.4+250+580=1050.3t。

650t 履帶吊兩條履帶下共鋪設(shè)8 塊路基板，路基板尺 寸 為6m ×2.2m，路 基 板 總 面 積A=8 ×2.2 ×6=105.6m2，

則吊裝時(shí)路基板對(duì)地壓強(qiáng)PK=F/ A=1050.3/ 105.6=9.95t/ m2。

取綜合影響系數(shù)為1.2，

則P=1.2PK=9.95×1.2=11.94t/ m2。

2.2 地基處理方法、要求

（1）大型設(shè)備吊裝場(chǎng)地包括吊裝作業(yè)區(qū)、吊車行走路線場(chǎng)地和吊車組對(duì)場(chǎng)地。

（2）對(duì)土建工程施工回填要求：土建工程實(shí)施階段，對(duì)于所有開挖區(qū)域，包括基礎(chǔ)施工開挖、地下管線、隱蔽工程開挖，以及臨時(shí)開挖過的區(qū)域，一定要嚴(yán)格按照規(guī)范要求回填夯實(shí)。

（3）根據(jù)地質(zhì)勘探成果和起重機(jī)對(duì)地壓強(qiáng)要求，各裝置原始地基情況較差，不能滿足吊車站位需求，必須進(jìn)行專門的地基處理。地基處理主要采用更換墊層法。

2.3 地基處理原則

（1）裝置區(qū)內(nèi)已完成施工的正式道路，在養(yǎng)護(hù)期過后要加以特殊保護(hù)，供大型運(yùn)輸車輛和吊車使用。保護(hù)措施如下：在正式路面上鋪墊厚度在50mm 以上細(xì)砂，壓實(shí)后鋪墊路基板或30mm 及以上厚鋼板，吊裝結(jié)束后清除。

（2）大型吊車行走和吊裝作業(yè)要求地耐力和沉降達(dá)到規(guī)定要求。

2.4 大型吊車地基處理方法

（1）大型吊車站位處開挖或墊高的深度依據(jù)每個(gè)吊車站位點(diǎn)地質(zhì)勘探鉆孔剖面圖的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，遵守《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》。

（2）吊車吊裝站位區(qū)域地基承載力應(yīng)達(dá)到11.94t/ m2以上。

（3）吊車吊裝場(chǎng)地地基處理方法：向下挖深800～1000mm，基底應(yīng)夯實(shí)平整；然后用碎石分層回填，每層回填高度300mm, 用砂礫石料填縫并分層碾壓，用20t 的壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)；每層做完后需做密實(shí)度試驗(yàn)，要求壓實(shí)系數(shù)≥0.97，檢測(cè)合格后方可施工下一墊層；最后上方鋪設(shè)吊車路基板進(jìn)行吊裝。

（4）吊車行走及溜尾吊車行走區(qū)域向下挖深300～500mm，基底應(yīng)夯實(shí)平整，用砂礫石料回填并分層碾壓即可滿足。

2.5 吊裝區(qū)域隱蔽工程保護(hù)處理措施

因設(shè)備吊裝時(shí)地面所受的壓力較大，吊車站位處如果有地下陰井、溝道，必須進(jìn)行臨時(shí)回填處理，待設(shè)備吊裝完畢撤場(chǎng)后再清除回填物，重新恢復(fù)陰井或溝道。

具體處理方法：用厚度為18mm 左右的鋼板封蓋住陰井或溝道內(nèi)的管口，然后用粗沙將陰井或溝道內(nèi)回填滿并壓實(shí)平整，也可用沙袋填平，但必須保證密實(shí)度，注意保護(hù)管口不讓雜質(zhì)進(jìn)入管道。對(duì)于高出地面標(biāo)高以上的井邊沿則要求拆除，設(shè)備吊裝后再進(jìn)行恢復(fù)。

3 JM-S 氣化爐吊裝分析

表1 為氣化爐及相關(guān)設(shè)備參數(shù)一覽表。

表1 化爐及相關(guān)設(shè)備一覽表

3.1 氣化爐爐體吊裝

加壓氣化爐凈重155t，內(nèi)徑4000mm，長度14500mm，安裝標(biāo)高：EL+19.400m。

3.1.1 采用650t 履帶式起重機(jī)主吊起吊時(shí)的受力計(jì)算

起重機(jī)的吊裝載荷計(jì)算式見式（1）。

式中：P——吊裝載荷；

F——設(shè)備重量；

q——吊具、索具、工器具重量之和。

則650t 履帶式起重機(jī)主吊起吊時(shí)的吊裝載荷：

查起重機(jī)性能表：選取SHB 主臂超起工況（200t 轉(zhuǎn)臺(tái)平衡重，60t 車身平衡重），主臂84m，超起配重250t，就位半徑為30m，起重能力為195t。足施工安全要求。

3.1.2 溜尾吊車水平吊裝時(shí)最大受力計(jì)算設(shè)備水平起吊時(shí)溜尾最大受力示意圖見圖1。

根據(jù)靜力學(xué)平衡原理，得到式（2）和式（3）。

式中：F1——主吊耳受力；

F2——尾部吊耳受力；

G——設(shè)備吊裝重量，155t；

L1——主吊耳中心到設(shè)備尾耳底部距離，14908mm；

L0——設(shè)備重心到尾耳底部距離，8119mm。根據(jù)式（2）和式（3），得到F1=84.4t，F(xiàn)2=70.6t。最終設(shè)備放平時(shí)，溜尾吊車的最大受力計(jì)算見式（4）。

式中：g′ ——150t 溜尾起重機(jī)150t 級(jí)吊鉤（5t）和機(jī)索具（0.5t）的重量之和；

K1——?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.1；

K2——不平衡系數(shù)，取1.1。

查150t 起重機(jī)工況性能表，選取19m 主臂標(biāo)準(zhǔn)工況，作業(yè)半徑為7m，起重能力119t。

3.1.3 主吊鋼絲繩選取

主吊鋼絲繩選擇φ68- 6×36- 1770 兩根，每根25m。查GB/ T20067- 2017《粗直徑鋼絲繩》可知，單根破斷力2700kN，每根一彎兩股，根據(jù)主吊受力計(jì)算鋼絲繩的安全系數(shù)（n1）,見式（5）。可見，符合規(guī)范要求的6～10 倍的安全倍率。

3.1.4 溜尾鋼絲繩選擇

選擇φ48- 6×37M- 1770 兩根，查GB/ T20118- 2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》可知，其單根破斷力為1200kN，繩長20m，采用單根一彎兩股，根據(jù)溜尾受力計(jì)算鋼絲繩的安全系數(shù)（n2），見式（6）。

可見，符合規(guī)范要求的6～10 倍的安全倍率。

圖2 和圖3 分別為吊裝立面布置圖和平面布置圖。

圖2 氣化爐吊裝立圖

圖3 氣化爐吊裝平面圖

3.2 廢熱回收器吊裝方案

廢熱回收器吊裝選用的起重機(jī)技術(shù)參數(shù)：主吊車為650t 履帶式起重機(jī)，84m 主臂SHB 超起工況，作業(yè)半徑22～24m，超起配重50t，超起半徑16m，起重能力124～110t；

溜尾吊車為150t 履帶式起重機(jī)，19m 主臂HB 標(biāo)準(zhǔn)工況，作業(yè)半徑10m，起重能力71t。

3.2.1 650t 履帶式起重機(jī)主吊起吊時(shí)的受力分析

選用的330t 吊鉤重8.9t，索具重2t。查起重機(jī)性能表，選取SHB 主臂超起工況（200t 轉(zhuǎn)臺(tái)平衡重，60t 車身平衡重），主臂84m，超起配重50t，就位半徑為23m，起重能力為118.6t。

3.2.2 溜尾吊車水平吊裝時(shí)的最大受力分析廢熱回收器水平起吊時(shí)溜尾最大受力示意圖見圖4。

圖4 廢熱回收器水平起吊時(shí)溜尾最大受力示意圖

查150t 起重機(jī)工況性能表，選取19m 主臂標(biāo)準(zhǔn)工況，作業(yè)半徑為10m，起重能力71t。

3.2.3 主吊鋼絲繩選取

主吊鋼絲繩選擇φ68- 6×36- 1770 兩根，每根25m，其受力示意圖見圖5。查GB/ T20067- 2017《粗直徑鋼絲繩》可知，單根破斷力2700kN，每根一彎兩股，鋼絲繩夾角為37°。

圖5 主吊鋼絲繩受力示意圖

主吊鋼絲繩受力計(jì)算見式（7）和式（8）。

式中：G——鋼絲繩吊重，取84t；

T1、T2——主吊鋼絲繩單側(cè)受力；

θ——主吊鋼絲繩夾角，37°；

3.2.4 溜尾鋼絲繩選擇

選擇φ48- 6×37M- 1770 兩根，查GB/ T20118- 2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》可知，其單根破斷力為1200kN，繩長20m，采用單根一彎兩股，根據(jù)溜尾受力計(jì)算，得到n2=1200×4÷374=12.8 倍，符合規(guī)范要求的安全倍率。

4 JM-S 爐篦系統(tǒng)安裝

JM- S 氣化爐的主要特點(diǎn)之一：在爐內(nèi)底部安裝有旋轉(zhuǎn)爐篦，是保證JM- S 氣化爐能夠連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)氣的核心部件。

爐篦下部有大齒輪盤，與下支撐環(huán)、環(huán)塊及內(nèi)破碎環(huán)等零件連接在一起同時(shí)旋轉(zhuǎn)。氣化爐底部有兩個(gè)套管，小齒輪軸從套管穿入氣化爐，小齒輪由安裝在爐外下部的減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)大齒輪旋轉(zhuǎn)。整個(gè)爐篦工作在約500℃的高溫環(huán)境下，所以安裝時(shí)必須考慮零件熱膨脹后的工作狀態(tài)。保證爐篦支撐盤的水平度十分關(guān)鍵，若不合格，將導(dǎo)致內(nèi)外軸承環(huán)在某一方向上磨損過快，會(huì)大幅度減少其使用壽命，縮短維護(hù)周期[1]。

JM- S 氣化爐旋轉(zhuǎn)爐篦的安裝流程見圖6。

圖6 JM-S 氣化爐四步爐篦安裝流程圖

5 結(jié)論

通過制定“雙機(jī)抬吊法”、“四步爐篦安裝法”，形成了一套成熟的JM- S 爐施工技術(shù)。在保障質(zhì)量的前提下，縮短了工期，技術(shù)創(chuàng)新效果顯著。隨著國家清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，JM- S 氣化爐也必將在越來越多的煤化工項(xiàng)目應(yīng)用，因此本技術(shù)具有廣泛的推廣價(jià)值。