裂解炉对流段模块吊装用平衡梁的探讨

第38卷第2期裂解炉对流段模块吊装用平衡梁的探讨

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!"李玉磊，谭梦君，王永毅

（中国石油天然气第六建设公司，广西桂林541004）

摘

要：裂解炉对流段模块吊装是裂解炉施工安装中的重点和难点，由于模块外形尺寸大，重量重，迎风面大，结构刚性差，易变形，模块衬里易被破坏，因此如何避免吊装过程中模块发生变形是吊装施工的关键，设计、制造合适的平衡梁可以优质高效地完成对流段模块的吊装任务。文章探讨了长方形框式平衡梁和桁架式平衡梁的应用场合，桁架式平衡梁因整体结构稳定、制作简单、使用方便，可以最大程度地解决模块在长度方向上刚性较差、容易变形的问题，因此对于重量较重且长度尺寸较大的裂解炉对流段模块，宜采用桁架式平衡梁进行吊装；而对于长度尺寸不大的裂解炉对流段模块，可以采用长方形框式平衡梁或桁架式平衡梁进行吊装。

关键词：裂解炉；对流段模块；吊装；平衡梁

doi:10.3969/j.issn.1001-2206.2012.02.016

0引言

随着近年来国内工业的蓬勃发展，对乙烯的需

求不断增加，根据需要，国家上马大量乙烯工程项

目，各地石化公司不是对原有装置进行扩能改造就

是兴建新的乙烯项目。在这种背景下，作为乙烯装

置核心的裂解炉也在技术上不断发展或根据项目需

要采用专利技术而不断变换型号、规模。

不同型号或者不同专利技术的裂解炉，其对流

段模块的型式基本不变，均为立式箱型结构，通常

由对流管束、衬里、外墙钢结构、附件等部件组

成。目前，模块多采用工厂化制作，即在工厂将对

流管束、衬里、外墙钢结构、附件等部件组装成整

体后运至现场安装，少数项目采用现场组模，即管

束整体到货，在现场将管束与衬里完毕的外墙钢结

构组装成模块，然后再进行吊装。

不同型号或者不同专利技术的裂解炉对流模

块，外形尺寸和重量可能有很大的差异。如KBR

专利技术的10万t/a 裂解炉的对流模块长约9.5m

（不含弯头箱的尺寸），最重的一个模块重约880kN ；

13万t/a 裂解炉的对流模块长约12m （不含弯头箱

的尺寸），最重的一个模块重约897kN 。Linde 专

利技术15万t/a 裂解炉的对流模块长约19.1m （不

含弯头箱的尺寸），最重的一个模块重约1051kN 。SW 专利技术13万t/a 裂解炉的对流模块长约25.6m （不含弯头箱的尺寸），最重的一个模块重约1470kN 。模块管束是靠安装在外墙板之上的管板托架支撑的，其与外墙板之间仅是接触性连接，而墙板立柱之间主要靠槽钢连接，本身刚度并不是很强，容易发生扭曲变形，从而导致附着在墙板内侧的衬里受到破坏。由于模块构造有这样的特点，如何避免吊装过程模块产生变形是制订方案时要特别重视的问题。一般来说，通过使用特制的吊具即平衡梁来解决此问题。因此，平衡梁的设计就成为方案中的重点部分。下面以某石化公司新建乙烯装置裂解炉项目为例，对模块吊装平衡梁的设计进行探讨。1裂解炉对流模块吊装参数每台裂解炉的对流室分成6个模块进行安装，模块采用工厂化制作，整体运输到现场吊装就位，模块间通过螺栓、焊接连接。模块吊装参数见表1。2模块吊装平衡梁的设计裂解炉对流段外墙钢结构立柱按7轴线排布，除4角立柱为HW 300mm ×300mm ×10mm ×15mm 型钢外，其他立柱均为HW 200mm ×200mm ×8mm ×12mm 型钢，型钢间通过槽钢[10和[20b 连接，内侧为5mm 厚炉壁板，衬里附着在壁

板

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2012年4

月上，管板坐落在固定于墙板上的管板托架上。为防止模块吊装时结构发生变形破坏，可以采取临时加固的措施来增强模块本体的刚度，但这种措施需要耗费数百米长的型钢，且安装、拆卸需消耗大量的机械及人工，不仅不具经济性，还增加了大量的高空作业风险，可行性较差。根据模块的特点，只要模块不受横向外力的作用，其本身的刚度是可以满足吊装要求的。通过使用平衡梁即可改变模块在吊装时的受力状态，确保安装质量。由于模块自身重量较重，在满足吊装需要的前提下，应尽量减小吊索具的重量（主要是平衡梁的重量），从而减小吊车作业的负荷率，保证吊装作业安全高效地进行。

以往有的项目使用过如图1所示的平衡梁，吊装过程见图2。这种平衡梁制作简便，与模块之间通过连接柱

用螺栓连接构成一刚性整体，保证了吊装过程中模

块不发生变形，不足之处是需使用大量的螺栓，

每次安装、拆卸工作相对较多，且对材料的抗弯性

能要求较高。而本项目裂解炉模块最重1470kN ，

长度接近26m ，如使用图1所示的平衡梁，就需

使用抗弯性能更强的型钢，势必会大大增加吊装

重量，增大吊车的负荷，甚至会造成现有吊车不

能满足使用要求，需更大吨位吊车进场，增加费

用投入。换个角度考虑，对这种长型构件来说，

平衡梁的设计主要就是考虑其抗弯性能，既然增

大型钢规格不经济，那么在维持其重量不变或者

变化不大的情况下如何增大其抗弯性能？用截面

尺寸较小的型钢制作吊装桁架即可解决这一问题。

本项目裂解炉对流段模块的吊装使用了如图3

所示的平衡梁。这种桁架式平衡梁，不仅减少了自

身重量，而且有效地增强了自身强度。

此平衡梁用现场的施工余料或手段用料制作加

工，横梁和斜梁为HW 250mm ×250mm ×9mm ×表1

模块吊装参数模块

序号模块总重/kN 外形尺寸/mm 标高/mm 底顶Ⅰ109025590×2642×28831847021353Ⅱ102025590×2642×23442135323697Ⅲ112025590×2642×26852369726382Ⅳ46025590×2642×30482638229430Ⅴ59025590×2642×13922943030822Ⅵ147025590×2642×33723082234194图1模块吊装用长方形框式平衡梁吊梁

吊耳连接柱

模块吊耳劲板PL12PL20HW250

HW250

E-E HW400配M30螺栓PL20

劲板PL12A-A

B-B

C

C C-C

D

HW300HW300

连接柱详图D

配M20螺栓配M20螺栓

D-D

PL20吊耳详图

HW30013°36°

A E

E A B B 56