1、筠连森泰页岩气投资有限公司30 3 104 m3/d页岩气液化工厂火炬安装施工方案 批准： 审核： 编制： 编制单位：陕西万科电子科技发展有限公司 批准单位：陕西万科电子科技发展有限公司 年 月 日一、编制依据1.1 安装验收标准及规范a. 大型设备吊装工程施工工艺标准SH/T 3515-2003；b. GB50236-98现场设备、工业管道工程施工及验收规范；c. 起重工操作手册 d. 塔桅钢结构工程施工及验收规范CECS 80：96e. 钢结构施工及验收规范GB50205-2001f. 石油化工钢结构施工及验收规范SH3057-1999g. 钢结构工程质量检验评定标准GB50211-95h2、. 其它相关的施工及验收规范1.2 施工文件a. 现场实际勘察记录；b. 筠连森泰页岩气投资有限公司关于施工进度计划要求；c建设单位提供的工程物资及施工条件；d安全预案；e. 设计图纸及相关的技术文件。 二、 工程概况2.1 概述筠连森泰页岩气投资有限公司火炬系统工程，该项目大型设备（塔架、燃烧器、筒体组合件）整体高度较高，体积较大，重量较重，大部分工作量都为高空作业，因此其安装方法适宜选用零散组对安装的专用抱杆法进行安装。为使该工程在大难度施工的情况下顺利且有序地开展施工作业，特编制本施工吊装方案。此方案是我公司编制的仅适用于筠连森泰页岩气投资有限公司火炬系统工程施工方案的重要组成部分，主要3、针对火炬塔架、燃烧器、筒体组合件的组对安装（吊装）部分。此次安装需要吊装的设备为：火炬筒体（包括火炬燃烧器、火炬筒体）、塔架结构（包括塔架结构、平台、爬梯附件等），相应管网（包括点火系统、连接管网、电器控制系统等）。1.1 火炬塔架的安装1.1.1火炬塔架的组成火炬塔架总高度50米，根开8米，、塔架顶部处设一检修平台。塔架支撑火炬筒体直径为377mm，塔架高度为46.5m；安装完成总高度50m。塔柱、横杆及刚性斜杆采用20#号无缝钢管，钢板采用Q235-B，其它采用Q235-A。塔柱横杆及刚性横隔均采用法兰连接，柔性拉杆通过45#调质销轴连接，其余爬梯、平台采用螺栓连接。塔架一侧设带保护圈的爬4、梯一座，沿爬梯设有2个休息平台，爬梯在休息平台处转向上行。 塔架构件采用热喷锌防腐处理。1.1.2火炬塔架的安装要求主体结构的整体垂直度 （H/2500）mm，且不应大于20.0mm主体结构的整体平面弯曲度 l/1500 mm且不应大于5.0mm在分段吊装时必须分段控制 垂直度 H/2500 mm。1.1.3火炬塔架的拼装与吊装火炬塔架，总高46.5米，根开8米，为三边形变截面结构，工厂加工完成后做防腐处理，散件在现场拼装。塔架总高度偏高，重量较重，安装周期紧，综合考虑场地、机具、人员和安装安全等因素，本项目吊装适合采用从底部开始往上的专用抱杆法拼装组对。依图纸标注，塔架自下而上分为五段：火炬5、塔架从下往上第一段（标高+0.30m至+5.5m），用自带起重设备先立起一根立柱，用锚绳固定，升起桅杆，依次立起塔架第一层。水平方向测量塔柱与塔柱的对角线和根开，数据与设计图纸相符，垂直方向采用经纬仪观察火炬塔架的垂直度，塔架各个塔柱采用斜铁辅助找正，并做好隐蔽工程记录，当确认火炬塔架垂直度满足要求时，紧固好塔架塔柱的地脚螺栓。从第二段开始，采用专用抱杆分杆件安装，直至塔架安装结束。每段安装完成时都应采用经纬仪观察火炬塔架的垂直度并随时进行调整，直至达到图纸设计要求。具体安装过程详见专用抱杆法安装及其示意图。1.2 火炬筒体的安装塔架安装完成后，将火炬筒体底座基础找平，用专用抱杆吊装到位，两面6、采用经纬仪同时观察并调整直至垂直度达到图纸设计要求。自第二段起以后每段吊装方法同底座吊装方法，垂直后按图纸要求焊接。1.3 附属工艺管道、电气仪表的安装火炬塔架、火炬筒体、火炬燃烧器安装过程中，把火炬塔架上的附属工艺管道和电气仪表按照图纸要求安装就位。火炬塔架、火炬筒体、火炬燃烧器及其相应的工艺管线、电气仪表全部安装完成后，仔细检查各法兰螺栓连接是否牢靠，各层柔性拉杆应施加相应预应力，同时检查防腐是否有破坏地方，如有破损及时修补；检查电气仪表的安装是否符合图纸要求。确认无误后对塔柱和筒体地脚进行固定，由业主进行二次灌浆。2.2 主要安装实物工程量主要实物工程量表 表1.1序号设备名称设备位号规7、 格数量采用的方法1火炬筒体s-90011220500005段垂直分段吊装2火炬燃烧器x-90011220/182050001台垂直吊装3火炬塔架t-9001H=56.5米1座散件组对吊装4附件1组散件组对吊装2.3 施工工期本项目工期采用实际工期设定方式，按照现场安装(包括准备工期)的实际安装的工期需要进行排定。从材料入场开始计算，地面准备工期为7天，筒体及塔架组对安装工期为20天，附件安装工期为10天，控制系统及管网部分安装工期为15天，因此总工期为30天。开工时间在甲方批准施工方案、吊装方案3天之内开始施工。2.4 工程质量 工程质量等级：合格2.5 社会依托工程所在地： 交通：用水：用8、电：通信、网络：生活条件：业主联系方式：监理联系方式：项目部可就近租用房屋或临时搭帐篷供施工人员居住，项目经理配备专用电话卡，施工人员到现场后，根据人员变动情况及时更新通讯录并通知有关各方，加强与业主和监理单位的联系。三、施工布署针对本项目火炬塔架安装特点，结合当地特殊的地理环境，成立适应本项目的工程项目部（项目部成员详见施工组织设计）。对需要特殊作业的工种，相关操作人员要求具有特殊作业操作证，吊装设备及吊装索具必须确保安全，方可使用。该项目现场的施工，以项目经理的协调和领导为主，施工技术员和吊装总指挥为辅，项目部作为保证工程进度、质量、效益的施工组织，及时有效地管理各职能部门，设立健康、安全9、与环境（HSE）组织机构，以保证现场施工人员、其他相关人员、和第三方人员的人身和财产的安全。 四、施工技术措施4.1 吊装方案的实施：4.1.1 吊装作业特点技术要求高，难度大：火炬塔架高、根开大、杆件多，火炬筒体直径较大、重量重，火炬燃烧器直径大、附件多。场地狭小：除火炬基础之外周围施工环境已经非常狭小，有相当大的环境困难，且扩充场地较为困难，地锚坑的设置困难，稳固风缆的地锚坑设置几乎没有条件，工程施工有相当大的难度。时间紧：由于本项目工程安装实施过程中，大型起重设备无法进入现场，安装中将采用大量的工装设施辅助安装，工装的制作安装量将占总工作量较大比例；安装高空作业量大，作业时间较长，且要与10、整体项目安装进度相适应。4.1.2 吊装方案的选用（1） 整体吊装：即将需要吊装的火炬筒体、火炬燃烧器、火炬塔架在地面连接成整体，附属的管线、电气、仪表安装调试完毕，检查确认无误后起吊。优点：吊装作业时间短，地面作业量大，作业安全系数高，难度小。缺点：准备过程长，大型吊装设备无法作业，场地需求条件差。（2） 分段吊装：即将需要吊装的火炬筒体、火炬燃烧器分段嵌入标高相对应的塔架分段中，附属的管线、电气、仪表安装调试完毕，检查确认无误后分段起吊，每吊完一段检查确认符合标准要求再吊下一段，直至吊装完成。优点：作业时间较长，边吊装边安装，高空作业和地面作业量基本相等，难度较大。缺点：需大部分高空作业人11、员，安全系数较低，场地需要较高。（3） 专用抱杆吊装：将抱杆附在火炬塔架的塔柱上，用卷扬机对抱杆进行扶正和调整，利用抱杆的升降，从下往上分段分根单件吊装。优点：抱杆受力较大，塔架受力较小，吊点单一，可根据吊装物件的重量调整吊装角度和方法，灵活方便；受场地限制较小。缺点：吊装机具多，高空作业量大，吊装工期长，专业作业人员需求高，成本高。综合以上吊装方案的优点和缺点，结合本次安装吊装工作的特点及现场环境的具体情况，宜选用专用抱杆吊装法吊装。4.2 施工进场道路的要求要求通往施工现场的道路应平整，以保证到达施工现场的设备可以运输到位，并满足设备部件的二次转运。4.3 现场物件的摆放火炬筒体单件段和塔12、架散件采用卧式摆放，火炬燃烧器直立放置。由于现场的场地仅够施工的空间，因此必须要开垦和平整其它场地才能堆放设备及半成品材料。从现场的勘察情况看，设备摆放位置紧张，场地面积要求：1015米；二是专门摆放塔架散件，该部分散件数量多，体积大，需要的场地较大，面积要求：1525米；三是卷扬机设置场地。按照塔架吊装要求，需要采用1台3吨卷扬机，绞磨1台，场地面积要求：430米。同时在现场东南方向设置现场办公室、材料室、资料室，并在东、南两个面各设立一个设立观测点，卷扬机地锚设置依现场而定。附：火炬现场施工平面布置图4.4 现场电力布置序号名称规格单位数量功率（Kw）1卷扬机3t台12人工绞磨台13电焊机13、（用二备一）台37.54电动工具台20.25其它电器1总用电量23.7Kw为满足正常负荷量，需现场设立一个主配电箱，将输送到现场的电源进行集中管理；设置的电力电缆能够满足40Kw输送。4.5 吊装前的准备（1）设备基础尺寸复核设备到货前，对与之相关的场地进行清理、回填和夯实；设备到场后，对设备基础与设备底座校核，确认设备基础与设备底座方位相符，基础符合土建图纸要求。（2）设备组件的复核设备到场后，对各组件、杆件进行清点、复核、分类、标号，按平面布置图的要求放置于相应位置。（3）观察点的设立 在火炬塔架相邻两个侧面设置2个观察点，使用经纬仪分段对火炬塔架进行观测，通过观测点的信号反馈，对组对中的14、火炬筒体和塔架的安装进行校正调整。（4）卷扬机地锚固定参考现场泥石混合状况，采用制好的角钢地锚掺入，或采用人工挖坑预埋方式，深度2.5米，用17.5绳套系在8条巨石上，旁边用地锚角钢加固，在地下引出两个交点将卷扬机拴住，并用混凝土浇灌，使卷扬机在吊装过程中保持稳固，达到起重要求。 （5）火炬筒体顶部的起吊装置的制作采用钢结构制作一套专用抱杆，安装在逐渐升高的事故火炬筒体顶部，用以吊装15米以上的所有塔架组件、事故分子密封器和事故火炬燃烧器。（6）吊装工具的核对抱杆二副，总高20米，共分5节，每节长4米，采用螺栓连接。按照抱杆随着塔架升高一节，安装一节筒体的步骤进行。4.6 “专用抱杆法”吊装方15、案作业步骤简述（说明：以火炬塔架基础标高与图纸标高一致进行叙述）塔架吊装、安装：第一步：将塔架第一段即标高+0.3米至+8.5米，用桅杆吊组对成整体。 第二步：塔架第一段吊装：标高+8.5米以下火炬塔架的安装。等标高+8.5米塔架就位后，对塔架3根塔柱进行找平，可利用塔柱柱脚法兰与基础之间的间隙加斜铁进行调整。等测量无误后焊接火炬塔柱脚法兰筋板，锁紧柱脚法兰螺栓。第三步：塔架标高+8.5m以上部分的吊装：标高+8.5米以上火炬塔架安装。采用一台绞磨稳定抱杆的伸缩，方便不同角度杆件的到位，一台卷扬机专用吊装杆件，滑动部位均采用滑轮组，抱杆固定采用17.5的钢丝套子两根，固定在塔柱任一角，将散件吊16、装到位并安装，直至每段安装结束。见示意图：标高+8.5米以上的塔架吊装图第四步：火炬筒体的安装。（详见筒体分段吊装示意图）。采用专用抱杆对火炬筒体进行就位。在第一段筒体就位后，锁紧筒体群座螺栓，以后各段筒体就位时要注意筒体的各管口方位，各段方向与图纸要求一致，并用经纬仪两个方向同时测量以保证垂直，然后根据图纸要求对焊缝部位进行焊接。本吊装方案的重点是对火炬燃烧器吊装。在吊装这燃烧器（燃烧器重量为起吊力学估量，不作为设备实际重量）之前首先把整个火炬塔架安装完成，考虑到起吊高度的原因，对安装好火炬塔架吊装的一侧不要安装横隔（主要是降低起吊高度，让设备安全从塔架一侧顺利进入塔架中间），便于设备顺利安17、装。另外考虑到火炬塔架顶部没有封口，塔架塔柱受力不均的原因，给受力的2根塔柱增加2根斜撑，增加塔架强度。同时给抱杆增加2根缆风绳，增减抱杆的强度。在起吊之前首先进行试吊，确认无误后在安全吊装。4.8 火炬燃烧器吊装的受力分析及工艺计算此次吊装的所有设备中，火炬筒体和塔架虽然重量大，但由于火炬筒体是分段吊装，每段的实际起吊重量均小于火炬燃烧器的整体重量，而且其吊装采用的是垂直吊装法，合力大，力矩小，塔架是分杆件吊装，每个单件杆件的实际起吊重量也小于火炬燃烧器的整体重量，因此采用专用抱杆法吊装时可以满足安全起吊要求。分子密封器的重量小于火炬燃烧器的重量，若火炬燃烧器可以安全起吊，火炬筒体、塔架、分18、子密封器亦可安全起吊。火炬燃烧器是此次吊装中重量最重、难度最大的设备，因此，仅对火炬燃烧器的吊装进行受力分析。详细的计算如下：利用抱杆吊装火炬燃烧器吊装验算（示意图如下）：吊装时抱杆最大可倾斜角度为21度（至第二层平台横杆）。此时抱杆与水平方向夹角70度，抱杆底部对塔架作用水平方向力最大。在正常状态下稳定吊装时两根钢丝绳的轴向拉力分别计算如下：抱杆顶部起吊钢丝绳拉力：T1=33KN;分离出抱杆并受力分析（见示意图）： 抱杆底部铰接。有弯矩M=0得： 33KN*COS69 o*24M+T2*SIN80 o*13M-33KN*COS70 o*24M-10KN*COS70 o*12M=0得到T2=319、.5KN；可求得水平力: Fx=33KN*COS48o+3.5KN*COS11o=25.5KNFy=-3.5KN*SIN11o+10KN+33KN*SIN48 o+33KN =68KN 将计算结果带入塔架计算模型得节点处杆件内力如下表：（吊装工况）组合内力表 (单位：N、Q(kN)；M(kN.m)单元号轴力(KN)剪力Q2(KN)剪力Q3(KN)弯矩M2(KNM)弯矩M3(KNM) 塔柱-150000.10.1塔柱-83.6-0.10.10.20.2横杆-28.5-0.40-0.1-0.6横杆-28.1-0.300.1-0.5预应力斜杆10.80000预应力斜杆11.60000预应力斜杆预应力20、斜杆 柔性预应力斜杆计算时如受压则退出工作，内力重新分配。所以单元114、89内力为零。说明： 软件对截面的强度验算是根据空间双向压弯或拉弯构件进行。式中与截面模量相应的截面塑性发展系数取1.0。对X轴和Y轴的净截面抵抗矩。 软件对构件的整体稳定验算同样按空间双向压弯或拉弯进行。 式中对强轴X-X和弱轴Y-Y的轴心受压构件稳定系数； 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数。对闭口截面，取1.0；所计算段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩；对强轴和弱轴的毛截面模量；分别为弯矩作用平面内和弯矩作用平面外等效弯矩系数；截面影响系数，闭口截面取，其他截面按钢结构设计规范通过设计验算得结果如下表：设计验算结果表 (强21、度和整体稳定为(应力/材料设计强度)单元强度绕2轴整体稳定绕3轴整体稳定绕2轴抗剪应力比绕3轴抗剪应力比绕2轴长细比绕3轴长细比绕2轴挠度比绕3轴挠度比结果塔柱0.240.320.320.030707000满足塔柱0.170.260.260.010848400满足横杆0.110.120.120.01037370.020.01满足横杆0.110.110.110.01037370.010.02满足预应力斜杆0.070.070.0700_满足预应力斜杆0.080.080.0800_满足预应力斜杆00000_满足预应力斜杆00000_满足 由计算得此节点空间最大位移为52mm。满足要求。通过以上计算可22、知在火炬组装的过程中，最重的设备分子封吊装时塔架杆件和节点均满足要求。为更安全其间现场采取临时加固措施，确保万无一失。依以往吊装经验，此次吊装选用的抱杆可满足不超过50吨的单台设备，因此可以满足火炬燃烧器1.4吨的吊装要求。4.9吊装的一般要求A 设备吊装前，也必须对吊装机具的实际机械性能进行检查，确认吊装能力，吊索强度是否满足需要，防止出现过载现象。B 、吊装前应由现场指挥人员、技术人员、生产负责人、现场监理等对作业条件共同检查确认后，才能进行吊装。C 大型设备进入现场前，必须根据吊装方案确认摆放位置及摆放方位，确保其摆放位置在吊车有效作业半径内。设备卸车时，应根据实际情况加垫道木等，防止设23、备法兰口着地。D 设备吊装前，设备基础必须已经报监理组织检查验收合格，基础表面要作出清晰的标高基准线和中心线标记。设备基础上表面临时摆放几组调整垫鉄，垫鉄组上表面标高应为设备底座下表面安装标高，临时垫鉄的摆放位置应能确保设备就位后保持稳定。E 设备吊装前，承包商制订的具体吊装方案已经业主和监理批准。吊装时严格按照吊装方案进行；现场吊装应通知HSE部门进行现场监督；技术人员必须对设备的安装方位进行检查确认并做好标记，防止出错。F 设备吊装时，作业区域应拉设警戒线，无关人员禁止进入。设备起吊时，要先进行试吊，在设备离地约100mm后，重新着地，检查确认一切正常后再正式起吊。吊装过程必须听从专人指挥24、。G 设备吊装至基础上方后，旋转调整好安装方位，使设备地脚螺栓孔对准地脚螺栓后，缓缓落下，使临时调整垫鉄组被压实，未被压实的垫鉄组应打紧。若设备不稳，则应及时增加临时垫鉄组，及时将螺帽拧上，才能将吊钩摘除。H 设备吊装就位后，在摘钩前应对设备标高、垂直度等进行粗调，使其基本接近安装要求。4.9检查、验收所有设备安装后都必须按设计要求进行检验和验收。5 主要施工机具设备配置5.1 主要机具设备和用具的配置主要施工机具设备配置序号机械或设备名称型 号 规 格数量产 地制造年份额定功率(KW)备 注1卷扬机3t1台2抱杆20米1套3人工绞磨1台4转向滑轮5t10具5转向滑轮3t6具6卸扣20t8只725、卸扣10t10只8卸扣5t12只9绳卡1834只10绳卡1348只11钢板= 20毫米4米212钢板=26毫米2米213槽钢16#240米14道木300300250030根15水焊工具1套16铆工工具1套17电焊工具1套18钢丝绳18 800米19钢丝绳13 600米5.2 吊装机具及绳索的选用5.2.1抱杆的选用 根据对施工现场的实际考察，根据单台吊装设备的最大重量，选用抱杆截面尺寸为400400，采用7575的角钢分5段焊接而成，总高20米，采用螺栓连接而成，总重量约为1吨。此抱杆的最大起吊重量为5吨。5.2.2动力机械的选用拟采用1台3吨卷扬机、1台人工绞磨，其中3吨卷扬机作为主起重卷扬26、机，卷扬机滚筒选用深筒型，以保证可以卷容足够的钢丝绳。所有塔架上的杆件、火炬筒体、火炬分子密封器及火炬头等全部由卷扬机完成。人工绞磨作为升降抱杆和调节抱杆的倾斜角度来使用。电动卷扬机序号规格型号单位数量额定功率备注1单筒3t台13t 深筒型5.2.3 吊装钢丝绳的选用钢丝绳力学性能表（表一）钢丝绳公称直径钢丝绳近似重量钢 丝 绳 公 称 抗 拉 强 度 14701570167017701870钢 丝 绳 最 小 破 断 力 天然纤维芯钢丝绳合成纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳纤维芯钢丝绳钢芯钢丝绳 1468.867.427、75.995.6103.00102.00110.00108.00117.00115.00124.00121.00131.001689.9088.10999.10124.00135.00133.00144.00141.00153.00150.00162.00158.00171.0018114.00111.00125.00158.00170.00168.00182.00179.00194.00190.00205.00201.00217.0020140.00138.00155.00195.00211.00208.00225.00221.00239.00235.00254.00248.00268.0028、22170.00166.00187.00236.00255.00252.00272.00268.00290.00284.00307.00300.00324.00 钢丝绳安全系数K值表（表二）用途作缆风绳手动起重设备机械起重设备无弯曲吊索用捆绑吊索载人升降机K 3.5 4.5 56 67 810 145.2.3.1 3吨卷扬机钢丝绳的选用3吨卷扬机（主起重卷扬机）采用18 637-1550规格的纤维芯钢丝绳。钢丝绳采用数量为：垂直起吊2根100米2卷扬机水平距离30米 = 230米 查表一得知：最小钢丝绳的破断拉力钢丝绳最小破断拉力1.214 2011.214 244.014KN(约24.4吨)29、查表二得知：作为机械起重设备用钢丝绳K=56其容许的拉力为P最大=24.45=4.880 P最小=24.46=4.067钢丝绳容许的最大拉力4.880吨单件设备的最大重量4.395吨(分子封)所以3吨卷扬机选用18的钢丝绳可以满足吊装要求。5.2.3.2 缆风绳钢丝绳的选用缆风绳采用2根14 637-1550规格的钢丝绳。钢丝绳采用数量为：垂直起吊2根150米2= 300米 查表一得知：最小钢丝绳的破断拉力钢丝绳最小破断拉力1.214 1211.214 146.894KN(约14.689吨)查表二得知：作为缆风绳用钢丝绳K=3.5其容许的拉力为P14.6893.54.197吨单根缆风绳的最大受30、力为：抱杆重量1吨最大设备重量4.39523.198吨钢丝绳容许的最大拉力4.197吨缆风绳的最大拉力3.198吨所以缆风绳选用14的钢丝绳完全满足要求。5.2.3.3 固定抱杆钢丝绳的选用固定抱杆采用2根18 637-1550规格的钢丝绳。钢丝绳采用数量为： 2根6米2=12米 查表一得知：最小钢丝绳的破断拉力钢丝绳最小破断拉力1.214 2011.214 244.014KN(约24.4吨)查表二得知：作为无弯曲吊索用钢丝绳K=67其容许的拉力为P最大=24.46=4.067 P最小=24.47=3.486单根固定抱杆钢丝绳的最大受力为：抱杆重量1吨最大设备重量4.39523.198吨钢丝绳31、容许的最大拉力4.067吨单根固定抱杆钢丝绳最大受力3.198吨所以固定抱杆钢丝绳选用18的钢丝绳完全满足要求。5.3意外事故的安全应急措施见吊装安全预案。6 成功吊装案例下图为重庆天然气净化总厂忠县分厂火炬塔架、筒体、分子密封器的吊装图。该项目火炬塔架高86.3米，四边形，根开12米，塔架净重86.16吨，包括火炬头、分子封、筒体等排放总高度90m，其筒体重量（不包括附件或其他附属件）为20.3吨，分子封的重量为3.3吨，火炬头的重量为1吨，总重约为25吨。采用专用抱杆法成功吊装。9塔架第一、二段起吊前的准备塔架第一、二段吊车起吊塔架第三段抱杆起吊、就位、安装塔架第三段以上部分就位、安装塔架第三段以上部分就位、安装筒体第一、二段起吊,就位筒体第二段就位 筒体中间段空中姿态 边起吊边固定筒体末段起吊筒体末段空中姿态筒体末段就位分子密封器起吊分子密封器空中姿态分子密封器空中姿态分子密封器空中姿态分子密封器就位