簡介
在原油價格持續處於低位的形勢下,加之重油噴射系統比較安全,越來越多的中東富油國家使用重油作為燃料,如沙特、阿聯、伊拉克、埃及等。重油儲存裝置——重油罐,結構形式為錐形鋼罐,屬於固定頂儲罐類別中的無支撐式錐頂罐。重油罐一般採用正裝或倒裝法安裝,倒裝法具體講,就是邊柱倒裝法,邊柱倒裝法分為邊柱液壓提升倒裝法和邊柱葫蘆提升倒裝法。埃及某水泥廠建設,其重油罐採用邊柱葫蘆提升倒裝法安裝,實踐中該法施工快、質量好 。
熟料煅燒對重油性能的要求
重油,又稱燃料油,呈暗黑色液體,主要是以原油提取汽油、柴油後的剩餘重質油,由常壓油,減壓渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等為原料調合而成。重油的比重一般在0.82~0.95,熱值在(4.18~4.6)×104 kJ/kg。其成分主要是碳氫化合物,含有大量的氮、硫、蠟質以及金屬,及微量的無機化合物。其特點是分子量大、粘度高,難揮發,基本不流動。它的燃燒溫度高,火焰的輻射能力強,是水泥熟料生產的優質燃料。對用作燃料的重油,除要求有高發熱量外,還要求:
(1)粘度低。以便於管道輸送,有利於噴吹霧化改善燃燒效率;重油含石蠟量多而粘度大,使用時需進行預熱,使達到100 ℃或100 ℃以上,以降低粘度。
(2)凝固點要低。一般重油凝固溫度為22~36 ℃;對石蠟量多、凝固點高的重油,應採取適當的加熱措施,以便於運輸和裝卸。
(3)閃點溫度高。可採用較高的預熱溫度,便於輸送和霧化,一般重油的閃點在180~330 ℃,都高於需要預熱的溫度。
(4)油中的機械雜質和含水量要少。雜質多和含水量高,不僅降低了重油的發熱量,而且使用時會引起燒嘴堵塞和火焰波動,故需進行過濾,如將油和水形成乳狀液,則可以改善燃燒效果。
(5)含硫要低。一般含硫量為0.15%~0.30%,但也有少數重油含硫高達2%,使用中會造成不良後果 。
重油作為熟料鍛燒燃料的優勢
在產油量豐富的地區,如沙特、阿聯、伊拉克等中東國家,廣泛使用重油作為燃料生產水泥,這是重油與煤粉相比存在優勢的結果。
重油和煤粉相比,重油燃燒的熱值更高,重油作為石油冶煉的副產品之一,在富油的中東地區,相比之下更加經濟實惠。而且煤粉製備和儲存的時候,很容易自燃和引起爆炸,特別是在夏季溫度特別高的中東地區,重油比煤粉製備更加安全,所以套用更為廣泛。
重油罐的安裝施工
此項目的重油罐總計4個,罐體的內徑為20 m,每個罐體的容積為4 000 m3。罐體一共分為八層,罐體的材料為Q245-R,採用3 m高的定尺板,方便組對和焊接。根據儲罐頂部的結構,此重油罐屬於固定頂儲罐類別中的無支撐式錐頂罐,以工字鋼和槽鋼為骨架,然後上覆鋼板,採用邊柱倒裝法進行安裝。
邊柱倒裝法,即利用均布在罐壁內側帶有提(頂)升機構的邊柱提升與罐壁板下部臨時脹緊固定的脹圈,使上節壁板隨脹圈一起上升到預定高度,組焊第二圈罐壁板。然後鬆開脹圈,降至第二圈罐壁板下部脹緊、固定後再次起升。如此反覆,直至組焊完。邊柱倒裝法分為邊柱液壓提升倒裝法和邊柱葫蘆提升倒裝法。此重油罐使用的是邊柱葫蘆提升倒裝法。
程式與要求
(1)在罐壁板內側沿周向均勻設定提升柱,提升柱頂部設定手拉葫蘆或電動葫蘆。提升柱的數量、結構、規格根據提升需要的最大重量計算確定,背向壁板一側設定防傾覆斜拉撐。
(2) 設定人員進出罐內的通道。
(3) 脹圈用千斤頂或加緊絲與罐壁脹緊。
(4)起吊過程應平穩,各起吊點應同步上升。
重油罐的主要施工步驟
(1)土建基礎的施工要求和驗收。土建基礎的緩衝層對於重油罐的減震和防鏽極其重要,因為重油罐的底板是一層搭接一層焊接起來的,必須保證底板與基礎之間保持密實。為了達到緩衝層的效果,基礎一共分為四層。從下到上第一層為承重的鋼筋混凝土。第二層為連續壓實的砂礫層。第三層連續澆注的50 mm厚的瀝青砂漿層,由10%稀釋劑、10%波特蘭水泥和80%的乾沙組成。第四層為基礎表面鋪設的厚20 mm的連續瀝青塗層,這一層瀝青塗層的主要目的就是防鏽和緩衝重油罐底板形成空洞,同時基礎表面做1%的錐形放坡,基礎合格後進行後續的安裝工作。
(2)罐底板鋪設和焊接。首先鋪設弓形邊緣板,固定後點焊,然後再鋪設中幅板,其餘的鋼板分別搭接形成階梯形狀鋪滿,要保證和基礎之間密實。底板焊接順序為:中幅板焊縫→罐底邊緣板對接焊縫靠邊緣的300 mm部位→罐底與罐壁板連線的角焊縫(在底圈壁板縱焊縫焊完後施焊)→邊緣板剩餘對接焊縫→邊緣板與中幅板之間的收縮縫。
(3)頂層罐壁組對焊接和罐頂骨架安裝。底板鋪設完成後,進行頂層罐壁的組對和焊接。然後進行罐頂骨架的安裝,先設定臨時支撐再將罐頂的骨架安裝,要確保錐形罐頂的角度保持一致。
(4)手拉葫蘆裝置安裝和提升第一層罐體和其他各層罐體的安裝。根據邊柱倒裝法的施工方法進行手拉葫蘆裝置的安裝,包括脹圈的組對焊接以及立柱和斜撐的組對焊接。
立柱的高度必須要確保能夠順利提升兩層罐壁的高度,手拉葫蘆的額定載重量要經過核算能夠滿足使用要求。手拉葫蘆裝置安裝調試後,提升第一層罐壁,提升的時候,務必保持各個手拉葫蘆的受力保持一致。接著,按照同樣的方法進行剩餘七層罐體的安裝。各層罐體之間焊接採用手工電弧焊施工,順序為先焊縱向焊縫,後焊環向焊縫,即當焊完相鄰兩圈壁板的縱向焊縫後,再焊其間的環向焊縫。焊工應均勻分布,並沿同一方向施焊。
(5)罐體內部熱油管道支架和熱油管道安裝,以及罐頂蓋安裝。罐體按照倒裝法提升完畢後,將罐壁與罐底板之間焊接。為了保證罐內焊接時產生的有害氣體的流通,務必在罐頂蓋安裝之前進行熱油管道的施工。施工完畢後,做好直爬梯和走道樓梯,再進行頂蓋和罐頂欄桿的安裝,同時按照電氣、工藝等專業的要求進行各種測量孔的開設和防雷接地裝置的安裝。
(6)重油罐施工結束後,要按照相關規定進行充水試驗。 充水試驗前,所有附屬檔案及其他與罐體焊接的構件全部完工並檢驗合格。—般情況下,充水試驗採用潔淨淡水。充水試驗中應進行基礎沉降觀測。在罐壁下部圓周每隔10 m左右,設一個觀測點 ,點數宜為4 的倍數,且不得少於4 點。在充水試驗中,如基礎發生設計檔案不允許的沉降,應停止充水,待處理後方可繼續進行試驗。充水和放水過程中,應打開透光孔,且不得使基礎浸水。罐底嚴密性試驗:充水進行試驗,觀察基礎周邊。合格標準:無滲漏。
罐壁強度及嚴密性試驗:充水至最高設計液面試驗,保 持 48 h。罐壁無滲漏、無異常變形,方合格。
固定頂強度及嚴密性試驗:罐內充水到最高設計液位下l m ,將所有開孔封閉,緩慢充水升壓,升到試驗壓力時,暫停充水,在罐頂塗以肥皂水檢查。試驗後立即將罐頂孔開啟與大氣相通,恢復到常壓。合格標準:罐頂無異常變形,焊接接頭無滲漏。
固定錐形頂的穩定性試驗:充水到設計最高液位,將所有開孔封閉,用放水方法進行試驗,緩慢降壓,達到試驗負壓值時,停止放水,觀察罐頂。試驗後立即將罐頂孔開啟,與大氣相通,恢復到常壓。合格標準:罐頂無異常變形 。
重油罐安裝施工的注意事項
罐壁的板材尺寸是根據罐壁周長計算而採購的定尺板,對卷制要求很嚴格,卷板機卷制的時候一定要保證尺寸,不能對罐壁板材進行切割。
兩層罐體之間焊接時需要按照要求打坡口,需使用J507 低氫鈉型焊條進行焊接,焊前焊條須經300~350 ℃烘焙1 h,隨烘隨用,焊前必須清除焊件的鐵鏽、油污、水分等雜質,焊接時須用短弧操作,以窄焊道為宜。隨機抽取20%的焊縫進行著色滲透試驗(PT)。焊縫處理後續塗刷專用的焊縫油漆,以保護焊縫。
為了保證重油罐的使用壽命,鋪板之前,需要對以下部件噴塗專用防鏽漆:底板,罐頂骨架,頂蓋內壁,熱油管道和支架,與底板焊接的離地30 cm以內底層罐壁。對罐體外壁和頂蓋外壁噴塗普通油漆,油漆噴塗三層,分別為底漆、中間漆、藍色面漆,總漆膜厚度為240μm。
總結
該項目的重油罐採用邊柱葫蘆提升倒裝法安裝,和同規模的老線採用正裝法施工的重油罐相比,施工周期縮減為一個月,安裝質量好,過程控制中既安全又有條不紊,而正裝法施工的周期為兩個月。邊柱葫蘆提升倒裝法是一種經濟適用的儲罐施工方法 。