大型塔器現(xiàn)場立式熱處理工法

大型塔器現(xiàn)場立式熱處理工法1前言青島金能90萬噸/年丙烷脫氫項(xiàng)目為中建安裝集團(tuán)有限公司和中建五洲工程裝備有限公世界上最先進(jìn)的美國Lummus工藝，也是目前全球單套產(chǎn)能最大的丙烷脫氫裝置。2019年中建安裝集團(tuán)有限公司科技進(jìn)步成果一等獎(jiǎng)，申請(qǐng)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利《一種大型設(shè)備現(xiàn)場熱處理位移滑塊裝置》（202010433247.8、2020208559113）。2工法特點(diǎn)節(jié)省支撐材料減少場地占用塔器一般高度都比較高，經(jīng)常超過100m，臥式放置設(shè)備，會(huì)占用很大的場地，而立式放置則會(huì)減少場地的占用?？刂仆搀w變形安裝尺寸要求。設(shè)計(jì)滑動(dòng)裝置通過設(shè)計(jì)支撐滑動(dòng)底座，使用滑塊可以將滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，從而減小移動(dòng)阻力，使筒體下端部可以自由移動(dòng)。適用范圍立式熱處理工藝。工藝原理并用堵板將法蘭蓋住。所有準(zhǔn)備完成后，將頂部堵板放置在分段筒體的上端口。熱處理時(shí)，選用0號(hào)輕柴油（隨氣溫選用標(biāo)號(hào)）為燃料，通過噴嘴將燃料油噴入并霧化點(diǎn)燃，通過風(fēng)機(jī)送風(fēng)助燃，隨著燃油的不斷燃燒，產(chǎn)生的高溫氣流在塔體內(nèi)壁對(duì)流傳導(dǎo)和火焰熱輻射作用。頂部的自制堵板封堵后，煙氣由頂部設(shè)置的排煙口排出，以設(shè)備內(nèi)部為爐膛，筒體外部用（見下圖圖4.1-1高溫?zé)煔夥崽幚斫Y(jié)構(gòu)原理圖工藝流程及操作要點(diǎn)工藝流程（含封頭溫，選用0號(hào)輕柴油（隨氣溫選用標(biāo)號(hào)）用，使塔體升溫到熱處理所需的溫度(見下圖)。圖5.1-1下段筒體熱處理示意圖用進(jìn)一步分段熱處理方法，合攏縫進(jìn)行電加熱處理。高溫?zé)煔猓ㄟ^管道經(jīng)過此開孔，輸送進(jìn)筒體內(nèi)部（見下圖）。圖5.1-2上、中段筒體熱處理示意圖系數(shù)，使筒體能夠進(jìn)行更好的加熱。偏差時(shí)及時(shí)調(diào)整相應(yīng)排煙口的排放面積，控制煙氣加熱筒體溫度。保溫處理，合攏縫熱處理時(shí)，吊車輔助配合。熱處理工藝參數(shù)工藝參數(shù)（見下表）和工藝曲線（見下圖）。表5.2-1熱處理工藝參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目工藝參數(shù)1焊后熱處理厚度（90mm/84mm）兩種2保溫溫度℃620±203保溫時(shí)間min≥1444冷卻方式調(diào)節(jié)內(nèi)燃溫度逐步降溫，400℃以下，自然冷（相當(dāng)于爐內(nèi)自然冷卻5升溫速度（≤400℃時(shí)可不予控制）℃/h55～616降溫速度（≤400℃時(shí)可不予控制）℃/h55～777升溫時(shí)的最大溫差℃≤140圖5.2-1分離塔焊后熱處理工藝曲線分段高溫?zé)煔鉄崽幚砉に囅到y(tǒng)保溫系統(tǒng)大于1000℃。保溫系統(tǒng)絕熱工程施工包括保溫骨架安裝及絕熱層敷設(shè)等工藝過程。保溫骨架的安裝根據(jù)殼體與保溫棉尺寸，在殼體外部采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，組裝保溫層支撐骨架。絕熱施工絕熱施工材料采用外覆耐高溫?zé)o堿布的耐火硅酸鋁棉被，厚度為50mm。絕熱層至少應(yīng)搭接200mm，左右兩塊絕熱層至少搭接100mm，接頭部位應(yīng)嚴(yán)密，不允許相鄰保溫棉對(duì)接現(xiàn)象，不得有空隙。14#上固定牢固。局部間隙不得大于10mm。耳、人孔、法蘭、接管及連接板均應(yīng)進(jìn)行絕熱。絕熱層在熱處理過程中，不得松動(dòng)、脫落，確保熱處理工藝的正常進(jìn)行。14#細(xì)鐵線用緊線機(jī)拉緊。檢測(cè)隔熱層外表面溫度不宜高于60℃。頂部堵板的制作頂部堵板采用工字鋼和1.5mm于6012口。

圖5.3-1頂板示意圖燃燒器燃油系統(tǒng)采用歐科燃燒器，燃料采用0號(hào)柴油通過油泵送油，由電磁閥控制經(jīng)噴嘴后噴出，霧化的燃燒油經(jīng)自動(dòng)點(diǎn)火器點(diǎn)火燃燒。燃燒器上的風(fēng)機(jī)按預(yù)先設(shè)定的風(fēng)油比助燃。燃油儲(chǔ)備及供應(yīng)根據(jù)熱工計(jì)算，本次塔器熱處理最大耗油量為904kg/h，單段熱處理最大耗油量≤10噸，考慮到損耗，現(xiàn)場應(yīng)配備大于12噸的燃油儲(chǔ)備。煙道高溫?zé)煔庠谠O(shè)備內(nèi)部充分循環(huán)對(duì)流后，由自制臨時(shí)堵板煙囪處排出?？刂乒裼蛇M(jìn)口程序控制器與執(zhí)行部件組成。加熱程序啟動(dòng)后，自動(dòng)控制燃燒器的點(diǎn)火及供油、供風(fēng)量，從而控制加熱溫度。測(cè)溫系統(tǒng)熱電偶的布置在焊后熱處理時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)的布置應(yīng)符合GB/T30583的規(guī)定。測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)均勻布置在筒體表面，相鄰測(cè)溫點(diǎn)的間距不超過4600mm，隨爐的每件產(chǎn)品試板布置1個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。熱電偶安裝熱電偶安裝根據(jù)相應(yīng)規(guī)范，采用螺栓壓緊在筒體上，熱電偶的熱端必須緊貼筒體外壁，中間部位無短路。溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置連續(xù)自動(dòng)記錄儀，自動(dòng)記錄塔體的溫度。記錄系統(tǒng)的巡檢時(shí)間間隔為3秒鐘，即每3點(diǎn)溫度進(jìn)行記錄，具體記錄方法為：在控溫期間的各階段每30分鐘記錄一次各點(diǎn)的溫度。時(shí)、迅速地確定測(cè)溫部位。件均溫帶所示體積范圍內(nèi)任一點(diǎn)溫度，都應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。焊后熱處理以在焊件上直接測(cè)量為準(zhǔn)。400連續(xù)自動(dòng)記錄儀安裝的記錄紙，應(yīng)與記錄儀分度號(hào)標(biāo)尺相匹配。算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行記錄、顯示的熱處理記錄，系統(tǒng)誤差應(yīng)小于0.5%。熱處理防變形措施熱處理時(shí)，設(shè)備的最高溫度將達(dá)到600℃，如此高的溫度，會(huì)產(chǎn)生很大的變形。通過直徑膨脹量，可以計(jì)算出該設(shè)備在熱處理時(shí)產(chǎn)生的形狀變化，計(jì)算公式如下：Δd=a×d0×(t1-t0)其中：Δd為直徑膨脹量，單位：mm；a為軸承鋼線膨脹系數(shù)，單位：1.25×10-5/℃；d0為初始直徑，單位mm；t1、t0為變化后的溫度和初始溫度，單位：℃。Q345R材料的線性膨脹系數(shù)在600℃時(shí)，為14.6×10-6，筒體直徑為11900，變化溫度為49mm內(nèi)部支撐措施理變形。針對(duì)此難題，提出對(duì)筒體上端口安裝支撐，增加拘束力，控制變形。殼體的變形過大。因此，米字支撐對(duì)于控制設(shè)備熱處理變形十分有效，同時(shí)方便拆卸。將支撐板拆除換新，就可以繼續(xù)使用，達(dá)到重復(fù)使用的效果，非常經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。通過在分段筒體的上端口增加米字支撐，筒體上端部的熱處理后的橢圓度小于25mm，達(dá)到了施工要求。支撐底座滑動(dòng)措施降溫時(shí)同理也會(huì)造成下邊緣變形，從而使下邊緣處筒節(jié)橢圓度超標(biāo)。（如下圖而使筒體下端部可以自由移動(dòng)。圖5.4-1位移滑塊裝置設(shè)計(jì)測(cè)量實(shí)際使用后底板上的移動(dòng)劃痕，劃痕長度在40mm左右，可以釋放大部分的變形拘束力，達(dá)到工藝要求。經(jīng)熱處理后測(cè)量，與支墩相接觸的筒體橢圓度滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)備與材料高溫?zé)煔饬⑹綗崽幚砉しㄊ褂玫脑O(shè)備清單見下表。表6.1-1 高溫?zé)煔饬⑹綗崽幚碇饕O(shè)備序號(hào)名 稱規(guī) 格單位數(shù)量備注1歐科燃燒器1000kg/h臺(tái)22柴油罐10t臺(tái)13連續(xù)自動(dòng)記錄儀32路臺(tái)44萬用電表/臺(tái)15齒輪油泵臺(tái)66微電腦控溫柜ZWK-360個(gè)47熱電偶L=600mmK0－1000℃件3008補(bǔ)償導(dǎo)線銅-康銅21.5mm2米5000米9卷揚(yáng)機(jī)2T臺(tái)410主電盤1250A個(gè)111分級(jí)電盤400A個(gè)312主電纜150×3+1×70米100013加熱電纜線2×6米1200014電加熱片540×400 10kw片24015燃燒器電纜3×16+10米10016燃燒器控制電盤個(gè)117硅酸鋁針刺毯（標(biāo)棉）6000×600×50mm床50018工具套119控制柜電源線/條120二級(jí)電纜50×3+25米150質(zhì)量控制本工法執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)范：《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》NB/T47014-2011《壓力容器焊接規(guī)程》NB/T47015-2011《壓力容器》GB/T150-2011《承壓設(shè)備焊后熱處理規(guī)程》GB/T30583-20145《塔式容器》NB/T47041-2014設(shè)計(jì)圖紙技術(shù)要求和相關(guān)其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。8安全措施顯的警示標(biāo)志和安全區(qū)域隔離標(biāo)志，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。處理要求。所有控制儀表完好，精度滿足熱處理需要，經(jīng)檢定合格且在有效檢定期內(nèi)使用。3礙物。45

熱處理時(shí)塔體因受熱膨脹，徑向（150mm）、軸向（450mm）范圍內(nèi)不得有任何障供電系統(tǒng)經(jīng)全面檢查符合要求，確保熱處理期間不斷電。掌握氣象信息，熱處理時(shí)應(yīng)避開大風(fēng)與下雨天氣。設(shè)備施工期間搭建的防風(fēng)、防雨蓬、臨時(shí)支架、跳板等材料必須符合防火阻燃要求。熱處理施工時(shí)遇到大風(fēng)大雨時(shí)需具有防風(fēng)、防雨設(shè)施（腳手架外滿掛篷布），雨蓬如有漏洞必須修補(bǔ)完好，確保熱處理期間防風(fēng)、防雨的需要。設(shè)備頂部頂蓬的搭設(shè)必須離開塔頂部2m以上并遠(yuǎn)離煙筒防止高溫輻射引起火災(zāi)。位、監(jiān)理單位、業(yè)主單位的安全管理和調(diào)度。動(dòng)火、用電、車輛進(jìn)出、登高作業(yè)必須事先辦理相應(yīng)的批準(zhǔn)手續(xù)。區(qū)域。嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)禁碰觸生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)施，不得擅自動(dòng)用裝置的消防設(shè)施器械。提醒，各施工班組的班組長為該班組的安全負(fù)責(zé)人?，F(xiàn)場用電器具的絕緣應(yīng)良好，電線電纜不能亂拖亂拉，進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的照明用電須經(jīng)隔離變壓器，供電電源應(yīng)有漏電保護(hù)開關(guān)。熱處理用燃油儲(chǔ)箱應(yīng)放置有序，輸送管帶及其接頭應(yīng)牢固密封無泄露，氧氣瓶、乙炔瓶放置規(guī)范，遠(yuǎn)離熱處理現(xiàn)場不得低于15米，安裝回火器械。施工期間，由專職電氣人員接線無誤并經(jīng)有關(guān)人員認(rèn)定電網(wǎng)合格后方能正式送電，并加強(qiáng)施工過程中電網(wǎng)值班維修，以確保電網(wǎng)和人身安全。加熱器、臨時(shí)支架及高空作業(yè)腳手架的制作、安裝應(yīng)牢固穩(wěn)妥，避免安全事故的發(fā)生。所有熱處理作業(yè)人員必須服從現(xiàn)場安全管理，嚴(yán)格遵守用電管理制度，遵守施工現(xiàn)場安全制度。柴油為易燃物品，必須加強(qiáng)管理，專人監(jiān)護(hù)使用，嚴(yán)防設(shè)備管路滲油、漏油。油槽旁設(shè)置滅火器材。16發(fā)生。17

熱處理作業(yè)人員必須按規(guī)定穿戴整齊勞動(dòng)保護(hù)用品和器具，防止燒傷、燙傷事故的熱處理時(shí)設(shè)備處于高溫狀態(tài)，現(xiàn)場設(shè)備警戒區(qū)，用警戒線隔離，現(xiàn)場設(shè)置專人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁非工作人員進(jìn)出，工作人員進(jìn)入?yún)^(qū)域檢查時(shí)，佩戴隔熱面罩，佩戴防燙手套，需要直接測(cè)量壁溫時(shí)，采用采用工具將保溫棉挑開，并采用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量，測(cè)量距離＞1m，現(xiàn)場配備防燙膏等備用藥品。9環(huán)保措施合理制訂制作熱處理工藝，減少能源消耗量?，F(xiàn)場施工流程布置合理，減少起吊作業(yè)，降低機(jī)械臺(tái)班數(shù)量。清理現(xiàn)場，檢查工作場所周圍環(huán)境。定場所分?jǐn)?shù)堆放，并應(yīng)整齊、有序、標(biāo)志明顯，不得隨意亂放、亂丟、妨礙施工。10效益分析經(jīng)濟(jì)效益（以青島金能項(xiàng)目為例）節(jié)省設(shè)備采購費(fèi)場調(diào)研搭建熱處理簡易電阻爐，預(yù)計(jì)費(fèi)用至少500萬元；按熱工計(jì)算，電加熱需采購一臺(tái)600KVA的變壓器和1公里干電纜線，費(fèi)用40萬元；而采購高溫?zé)煔鉄崽幚硐到y(tǒng)的裝置購置預(yù)計(jì)為50萬元。因此，熱處理設(shè)備方面預(yù)計(jì)可節(jié)省費(fèi)用500+40-50=490萬元。節(jié)省支撐材料臥式熱處理由于設(shè)備臥置，需要更多的鞍座及內(nèi)部支撐，現(xiàn)場設(shè)備共需6臺(tái)鞍座，一個(gè)鞍座重6t，共36t，材料費(fèi)和制作人工費(fèi)約5000元/t，共需5000×36=18萬元；每節(jié)筒節(jié)安裝一個(gè)61個(gè)內(nèi)部支撐需36米長φ219x10mm4500元/噸，共需113×4500=50.85萬元，臥式熱處理共需50.85+18=68.85萬元。1131個(gè)內(nèi)部支撐需45.2米長φ219x10mm的鋼管，經(jīng)計(jì)算共重