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模块化工厂的建造与安装pdf

 
作者:九游会  来源:AG九游会  时间:2020-08-01 08:42  点击:
 

  兰 亩 与 亩 女 蓑 I l ^ LLA l lu 高 杰 ( 中国机械工业机械化施工公司 郑州 450051) 摘 要 :本文结合国外某镍冶炼厂的模块化建设的工程实例, 分析和介绍了 模块化工厂的建造与安装的先进技术和应用前景, 对推广 模块化工厂建设工程技术和管理有着积极的意义。 关键 词 :模块化工厂 异地建造 现场安装 中图分类号: TU758. 11 文献标识码: B 文章编号: 1002— 3607 ( 2011) 08— 0025— 03 1. 前言 在现代化 的造船工业 中,按照分段管理方式制造船 体 ,进而在大型船台进行总装的建造技术已经非常成 熟。而将工业设备以模块化的形式在制造厂进行成套制 造,...

  兰 亩 与 亩 女 蓑 I l ^ LLA l lu 高 杰 ( 中国机械工业机械化施工公司 郑州 450051) 摘 要 :本文结合国外某镍冶炼厂的模块化建设的工程实例, 分析和介绍了 模块化工厂的建造与安装的先进技术和应用前景, 对推广 模块化工厂建设工程技术和管理有着积极的意义。 关键 词 :模块化工厂 异地建造 现场安装 中图分类号: TU758. 11 文献标识码: B 文章编号: 1002 3607 ( 2011) 08 0025 03 1. 前言 在现代化 的造船工业 中,按照分段管理方式制造船 体 ,进而在大型船台进行总装的建造技术已经非常成 熟。而将工业设备以模块化的形式在制造厂进行成套制 造,以方便现场的安装,在现今的工厂建设中已经广泛 应用,如热能机组、气体发生装置等。上述这些都是基 于模块化建设的方案原理发展而来的应用实例。而随着 世界经济的飞速发展,现代社会和人类对能源和资源的 需求催生了大量地处不发达地区的工业建设项 目。于是 模块化工厂建设的思路应运而生:利用模块化制造的原 理,将工厂分解为集成了多种系统功能的大型模块,进 行工厂化的异地建造,并运输到现场安装,进而连接组 成工艺复杂、功能齐备的现代化工厂。由我公司承担建 设的康奈博 ( Koniam bo) 镍冶炼厂项 目就是世界上第一 个采用模块化建造的集成冶炼工厂。 2. 工程概况 康奈博镍冶炼厂是世界上首例采用异地建造模块, 并将模块通过海运到现场进行现场安装和系统调试这种 建设形式的集成冶炼工厂。 康奈博镍冶炼厂项目需要进行l 7个钢结构模块的建 造和现场安装,各模块分别完成冶炼厂的电炉供电、电 炉送料、还原、分离、输料、矿粉缓冲、研磨/ 干燥等功 能,这些模块制造完成后,由中国青岛船运到大洋洲的 新喀里多尼亚岛的海边厂区进行安装、连接和调试,形 成一个精炼镍产~ 6oooot/ a的大型冶炼厂。这些构成冶 炼厂主工艺线t 。 我公司是康奈博镍冶炼厂项 目模块建造和安装的主 要承包商,负责17个模块的结构制造、现场模块的组装 连接及设备安装、管道安装、电气仪表等专业安装集成 等主要工作内容。 ( 图l 为康奈博镍冶炼厂的模型示意) 图1 康奈博镍冶炼厂3D 模型 3. 模块化工厂建设的原理 模块化工厂建设的原理是:模块化设计+异地建造+ 现场安装= 工厂建设。模块化的设计是指兼顾功能和工 艺的模块单元划分和深化设计,是模块化建造和安装实 施的前提和规划;模块化的建造是模块单元的集成化制 造,可充分利用工厂的设备和场地资源及管理优势,提 高制造质量、缩短制造周期、节约制造成本;模块化的 现场安装可减少安装现场对人力、材料等各种资源的依 赖和需求,同时在质量保证、缩短周期和降低成本方面 INSTALLATIO N 25 万方数据 与传统的分散流程式的现场安装有着不可比拟的优势。 4. 模块化工厂建设的流程 下 图 ( 图2) 为模 块化工厂建设 的流程 ⋯一 ⋯一 ⋯⋯一 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 ⋯⋯⋯⋯⋯] H篓 ⋯ ⋯ 组 H 输 I⋯ ⋯ h 栅能 I 专 l 卜 I 。广 脯 H 厂 被 H h 盖 加艚 麒 I 黼H工 厂 试 运 行 H工 厂 交 付 伽l 图2 模块化工程建设 的流程 5. 模块化工厂建设的技术要点 我公司在承担康奈博炼镍工程的前期和实施过程 中,与国际著名的工程承包商德西尼布 (Technip) 和 海兹 (Hatch) 合作协同,对模块化工厂建设的关键技术 做 了研究和总结 ,主要有 以下方面 : 5. 1 模块单元的规划和设计 模块单元的规划和设计对模块化工厂的建设的成功 实施起着至关重要的作用,主要包括兼顾功能和工艺的 模块单元划分和深化设计。模块的设计规划既要考虑工 厂功能的独立性和连续性,还要兼顾考量建造和安装工 艺的可行性,又要顾及资源和成本因素,因而其本身就 是一个庞大的系统工程。康奈博炼镍工程冶炼塔经过反 复计算和推演,分成了6个独立又相互关联的模块:旋 风分离模块 ( M105) 、煅烧还原模块 (M104) 、电炉喂 料模块 (M 103) 、电炉供电模块 (M IOI和M 102) 、电炉模块 (AIOI) 。其规划和设计如下图所示 ( 图3) : 图3 康奈博镍冶炼厂主冶炼塔模块示意图 这些模块功能相对独立, 结构互相关联, 平均重量达 2500吨, 经过细致的内部深化设计后, 在中国青岛建造完 成, 后漂洋过海运到南太平洋的新喀里多尼亚岛, 在工厂 所在地使用大型液 压运输和提升设备进行安装, 组成了高 度达120米的主冶炼塔, 体现了高超的规划和设计水准。 5. 2 模块整体和局部误差的控制 模块建造和安装过程 中,对模块的整体和局部误 差尺 寸和 形位误 差 的测量 控制 尤其 重要 。这 是因 为不 仅工厂的工艺本身要求装置的尺寸和形位误差 ,而且 模块化建造和安装的对接工艺也对模块的误差提出了 更高的要求。 从局部来说,模块单元的节点误差要求在3m m 以内, 单元整体的尺寸误差要求在6m m 以内,对接后形成的装置 的各项误差也远远超过了现行国家规范 《 钢结构工程施 工质量验收规范》GB50205的要求。 整体和局部误差尺寸和形位误差的测量控制借助于高 精度的激光全站仪进行。 对模块建造和安装均使用统一坐 标系进行尺寸和形位误差控制, 每个模块在这个坐标系内 的各项数据通过坐标转换得到模块单元的建造尺寸和形位 控制数据, 使用全站仪进行测量和监控, 从而保证模块单元 整体和局部误差数值符合设计要求, 当然模块单元的结构层 间、 模块与模块之间的对接误差也是通过坐标数据来进行 控制的。( 图4为模块单元建造的场景) 图4 康奈博镍冶炼厂模块建造场景 5. 3 模块制造焊接与变形控制 模块建造场地 由于运输 问题要邻近海岸,空气潮 湿,大风天气频繁,焊接条件恶劣,焊接工作量又大, 故需采用适宜的焊接工艺,严格焊接工艺纪律,并采取 措施稳定和提高焊接的合格率。 模块建造的焊接量大,焊接作业密集,源 自焊接收 缩的尺寸和形位偏差的控制一直是模块建造的难点。我 26 万方数据2011年 第D 8期 圣 亩 勺 亩女 装 I II N5 l A LL^ l lu 们通过计算和预留焊缝收缩量、严格控制坡口尺寸、尽 量采用适宜 的焊接方法控制焊接线能量、严格按照一定 的焊接顺序施焊等措施抑制焊接变形,保证模块整体 的尺寸和形位偏差。 ( 图5为模块的板片在车间制作) 图5 康奈博镍冶炼厂模块板片制造 5. 4 模块板片的精确对接 模块单元一般 由板片结构和层问立柱对接形成。在 康奈博工程中,最大的模块板片的面积超过1500平方 米,每 组装 一层需要解 决20多根立柱 的对接 ,其尺寸控 制和对接工艺是模块建造的重点和难点。 为了解决立柱的精确对接难题,我们细化了板片尺 寸控制工艺方法 (包括下料和焊接) ,提出了均分节点 误差的控制办法,通过严格控制焊接变形,确保节点偏 差在要 求范围 内,不 形成大 的累积误差 。同时使用激光 全站仪精确测量定位下层立柱节点,其数据作为上层立 柱节点的偏差方向的参考,以求层层匹配。这样很好地 解决了模块 甲板组装多立柱精确对接和模块间对接的问 题。当然,对接装具也很重要,我们设计了专用的对接 工艺装具,使用这样的工艺装具能够得心应手地进行模 块层间和块间的对接调整。 下图为构成模块的板片结构组装和立柱节点对接 (装 具) 图示 ( 图6) 。 一 一 图6 康奈博镍冶炼厂模块板片组装 (左) 和 模块板片立柱节点图 (右) 5. 5 模块运输方式和变形防腐控制 鉴于模块的重量重、体积大和高度高的特点,其陆 上运 输必须 使用专用 的液压平板运输车 ( SPM T) 进行 , 在本工程中我们使用德国产KAM AG多轴组合式液压平板运 输车,最大的模块我们使用了350轴的组合 ( 单轴额定承 重200KN) 进 行平 面运输和 装船。 模块的海上运输须使用专用的大型平板运输船进 行,可委托国内外有实力和经验的海运公司实施。 模块在海上运输的周期长,海上风浪大,气候恶劣 多变,所以必须采取有效的措施防止模块在海运过程中 的变形、移位和腐蚀。对于模块的变形和移位,船上须 采取稳妥的固定绑扎方式;为避免模块受海水和潮湿空 气引起腐蚀,还要对模块表面及内部的结构和设施进行 防腐处理,如油漆、涂油和喷蜡防护等。 运和海运场 景 ) ( 图7为模块陆 图7 康奈博镍冶炼厂模块陆运 (左) 和海运 (右) 场景 5. 6 模块现场大型 吊装作业 由于模块的重量重 ( 数千吨级) 、体积大 ( 数万立 方) 、高度高 ( 数十米高) ,其现场安装就位极为 困 难,一般情况下必须采用特殊的吊装就位方式进行,且 要确保万无一失。在康奈博工程中,模块安装时采用全 液压垂直提 ( 举) 升后水平移位的吊装就位方式,其 吊 装的难度和风险极大,并需要有专用的起重装备。研究 方案的安全性、可操作性,研制起重作业专用装置、细 化具体实施方案均需承包商大量的工作。 场吊装作业场景) ( 图8为模块现 图8 康奈博镍冶炼厂模块现场垂直提 (举) 升和水平移位场景 f 『 I『 ST £ _£ -^7 . f0~ 27 万方数据 王五奇 ( 中建七局安装工程有限公司 郑州 450053) 摘 要 :大型火电厂烟囱钢内筒的施工是烟囱 施工中的一个重点和难点。 以往采用的气压顶升施工技术虽然对传统的施工工艺有了 较 大的改进, 但仍存在着一些安全隐患。 近年来, 我公司在大型火电厂烟囱钢内筒的施工中对液压顶升施工技术进行了有益的 尝试, 取得了 成功的经验。 结果表明, 大型火电厂烟囱钛钢内筒液压顶升施工技术既能保证施工安全、 质量, 又能加快施工 进度 。 关键词:烟囱钛钢内筒液压顶升施工 中图分类号: TU271. 1 文献标识码 : B 文章编号: 1002- 3607 ( 2011) 08- 0028- 06 1.工程概况 某热电厂工程,烟囱高240米,由混凝土远虑筒和钢 内筒及钢平台、钢内爬梯组成。其中混凝土外筒高度为 235米,底部直径10米,顶部直径9. 5米。钢内筒高度240 米,内直径6. 5米,由J N S耐酸露点腐蚀钢板卷制而成, 属单束式钢内筒。钢内筒的厚度分16、14、12、lO m m 四 种。烟筒内设置七层钢平台,标高分别为+ 35米、+ 7O 米 、+ 105米 、+ 140米 、+ 175米、+ 210米、 + 233. 38 米 ,并在 + 233. 55米 设置混凝 土封 闭平台一个 。各层钢 平台为环形布置,各层平台均设有止晃装置。 2.方案选择 通过对气压顶升倒装施工技术方案的比较,本 技术较气顶倒装法而言,具有设备安装速度快、顶升 6. 模块化工厂建设对EPC承包商的要求 1_具有大型工厂装置的设计能力和经验, 注重模块化 设计理念, 有较强的设计深化、 优化和设计协调能力; 2. 具有模块化工厂建设方面的施工技术实力和实践 经验,如大型钢结构制造、焊接、大型设备和构件起重 和组对等 : 3. 具有较强的大型工厂建设工程质量控制、安全控 制和物流资源管理等方面的能力和实力。 7. 模块化工厂建设的前景 正如前面提到的,康奈博镍冶炼厂项目的建设已经 影响到了世界各地沿海矿山冶炼厂的建造模式,这是在 环境恶劣、资源贫乏的地区 ( 如海岛、山区) 进行工厂 建设的一条好的思路。这种建设模式也将会被越来越多 的业主和投资者应用,市场前景非常广阔。例如:与康 奈博镍冶炼厂工程类似的一个模块化炼铁厂的模块 已 经在我 国的上海开始建造;康奈博镍矿的业主超达镍 (Xstrata Nicke1) 也 已启动另一个位于坦桑尼亚的模 块化镍冶炼厂的建设计划;而美国雪佛龙石油在澳大利 亚珀斯投资的浅海油气开采工程的大型管廊模块化工程 也已经在中国青岛某工程公司场地内开工。 8. 结语 模块化工厂建设的实质是异地建造和现场安装,包 含有模块化设计、模块建造尺寸控制、模块板片组装焊 接、模块陆运和海运、模块现场安装对接等多项复杂的 技术内容。而建设模块化的工厂对EPC承包商在技术层面 提出了很高的要求,同时随着世界经济的发展和中国工 程承包市场的兴起,将会有越来越多的模块化工厂建设 项 目在中国实施,所以研究和掌握模块化工厂建造和安 装技术,对希望立足国内、走出国门的工程承包商来说 有着非常重要的意义。 28 万方数据2011年 第o8期

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