李智明

中國石化南京工程公司，江蘇南京 246002

中石化安慶化肥油改煤工程是用煤代替輕質(zhì)油作為原料的化肥生產(chǎn)改造工程，選用英荷殼牌公司粉煤氣化工藝技術(shù)，是國家“雙高一優(yōu)”重點(diǎn)項(xiàng)目和中國石化“十五”重點(diǎn)建設(shè)工程。中石化安慶化肥油改煤工程該工程主要由煤氣化裝置、凈化裝置、空分裝置和公用系統(tǒng)等組成，生產(chǎn)出的粗合成氣供給下游配套部分作為生產(chǎn)合成氨的原料。該工程由中石化安慶分公司承接煤氣化裝置、空分裝置的安裝工程施工，施工總產(chǎn)值達(dá)1.2億元。

1 油改煤工藝的先進(jìn)性

中國石油化工股份有限公司安慶分公司化肥原料結(jié)構(gòu)調(diào)整及煉油化工資源優(yōu)化工程，是以采用Shell（殼牌）粉煤氣化工藝技術(shù)生產(chǎn)粗合成氣為核心，進(jìn)行原料結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。即將原料結(jié)構(gòu)由輕油和煉廠干氣改造為煤，將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由“氨-尿素”拓展為“氨-尿素-工業(yè)氫氣”。

1.1 裝置系統(tǒng)整體布置及設(shè)計的先進(jìn)性

整個油改煤裝置布置及設(shè)計有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）裝置內(nèi)所有設(shè)備全部國產(chǎn)化，既降低了成本又加快了民族工業(yè)的發(fā)展；

2）裝置所有設(shè)備均布置在界區(qū)內(nèi)，滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求；

3）設(shè)備的布置與物料流向保持一致，既經(jīng)濟(jì)、安全，又便于操作和檢修；

4）空壓機(jī)空氣吸入口布置在界區(qū)內(nèi)的東北側(cè)，該方向?yàn)槿曜畲箫L(fēng)向的上風(fēng)向，減少了原料空氣被污染的可能性；

5）自動化水平高：全部新建和改造工藝裝置的儀表及控制系統(tǒng)引入主控室后采用DCS控制系統(tǒng)對全部裝置進(jìn)行集中監(jiān)控。裝置中的常規(guī)控制、順序控制和操作聯(lián)鎖由DCS完成，安全聯(lián)鎖由ESD完成。

1.2 煤氣化裝置系統(tǒng)布置及設(shè)計的先進(jìn)性

根據(jù)煤氣化工藝的特點(diǎn)及其特殊要求，在滿足工藝生產(chǎn)要求的前提下，按照不同的功能區(qū)，對煤氣化部分的設(shè)備進(jìn)行了布置，盡量減少占地面積。裝置布置符合工藝流程、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的要求，達(dá)到節(jié)省施工材料、便于施工的目的，最大限度地降低了工程投資。中間渣場位于整個裝置西側(cè)（下風(fēng)向），比鄰馬路，方便運(yùn)輸且減小了對人口聚居地環(huán)境的污染。

Shell（殼牌）煤氣化是以干煤粉為原料、純氧作為氣化劑、進(jìn)料采用氮?dú)饧訅狠斔?、液態(tài)排渣的工藝，屬加壓氣流床氣化，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）煤種適應(yīng)范圍廣；

2）碳轉(zhuǎn)化率高（超過99%）；

3）冷煤氣效率高（達(dá)80%～83%）；

4）有效氣成份（CO+H2）高（接近90%）；

5）煤耗及蒸汽耗量低、氧耗低；

6）運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，并且有利于環(huán)保。

1.3 空分裝置系統(tǒng)布置及設(shè)計的先進(jìn)性

該工程的空分屬大型空分裝置，采用全低壓、透平膨脹、氮水預(yù)冷、分子篩吸附、內(nèi)壓縮(液氧)工藝流程。具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）采用分子篩凈化空氣流程，空氣損失少，氧氣提取率高；

2）在水冷塔中利用污氮冷卻循環(huán)水，降低了空氣預(yù)冷系統(tǒng)所需要的冷量；

3）冷凍水循環(huán)使用，節(jié)約了能源；

4）利用污氮再生分子篩，充分利用了現(xiàn)有資源；

5）充分回收蒸汽冷凝液，降低了能耗。

2 安慶化肥油改煤工程施工質(zhì)量控制要點(diǎn)分析

2.1 工程的主要特點(diǎn)

2.1.1 新工藝，無經(jīng)驗(yàn)可循

煤氣化裝置采用殼牌粉煤氣化技術(shù)，對施工單位而言，許多工藝設(shè)備和儀表設(shè)備尚屬首次接觸，沒有施工經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。例如磨煤機(jī)的施工，磨煤機(jī)機(jī)組重達(dá)280t，高10m，需現(xiàn)場組裝，要達(dá)到其技術(shù)精度十分困難，儀表的順控調(diào)試系統(tǒng)太大，需要反復(fù)調(diào)試。

2.2.2 工程量大，施工難度大

1）油改煤工程煤氣化裝置的核心為磨煤框架和煤氣化框架，該框架為混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相混合的框架結(jié)構(gòu)形式，截面尺寸不一，對接和安裝難度大?？蚣軆?nèi)的大型設(shè)備、各類管線密集，部分設(shè)備重量特別重。其核心設(shè)備氣化爐、廢熱鍋爐和傳導(dǎo)段總重1 200t，分四段到貨，三段吊裝，安裝于煤氣化框架EL35～EL82標(biāo)高內(nèi)，吊裝空間狹窄，吊裝難度大；

2）煤氣化裝置管道主要材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、鉻鉬鋼、雙相鋼、鋁材、鎳基合金等，鋼材種類多，且特殊材質(zhì)的焊接量較大，焊接難度大。裝置中介質(zhì)為氧氣的管線較多，該部分管線焊接時其焊道內(nèi)部要求平滑，全部管線管件要求進(jìn)行脫脂，施工難度大；

3）空分裝置主要包括冷箱及壓縮機(jī)廠房區(qū)域。冷箱結(jié)構(gòu)為箱型密封結(jié)構(gòu)，冷箱內(nèi)安裝有分餾塔、粗氬塔、精氬塔、冷凝器等三臺塔器設(shè)備，均需要現(xiàn)場組焊。其附屬管線全部集中在冷箱內(nèi)，各種管線和閥門均通過活動支架安裝在冷箱內(nèi)。施工空間狹小，各專業(yè)深度交叉，施工技術(shù)要求高，焊接難度大；

4）工藝管線內(nèi)部清潔度要求極高，尤其是汽化爐的水汽系統(tǒng)管線，安裝時要求先與汽化爐接管斷開進(jìn)行系統(tǒng)沖洗，系統(tǒng)管線沖洗合格后再與汽化爐接管進(jìn)行焊接，最后再反復(fù)進(jìn)行沖洗，直至汽化爐內(nèi)換熱管的流速達(dá)到設(shè)定要求為止。氮?dú)夥创迪到y(tǒng)大，管道吹掃器多，如何保證管線內(nèi)部清潔度是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.2 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.2.1 實(shí)施全面質(zhì)量管理，完善質(zhì)量保證舉措

1）施工前明確質(zhì)量目標(biāo)

開工之前，建設(shè)單位、監(jiān)理單位及施工單位達(dá)成共識，根據(jù)工程特點(diǎn)，明確了項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)。

2）確保全面質(zhì)量管理落地實(shí)施

項(xiàng)目部建立健全了項(xiàng)目質(zhì)量保證體系，明確崗位職責(zé)，嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量責(zé)任制。根據(jù)工程實(shí)際情況編制了施工組織設(shè)計/質(zhì)量計劃、施工方案/作業(yè)指導(dǎo)書等針對性和操作性強(qiáng)的施工技術(shù)文件，制定并完善一系列項(xiàng)目質(zhì)量管理制度，規(guī)范施工技術(shù)質(zhì)量管理。加大圖紙匯審、技術(shù)交底的力度，不斷優(yōu)化施工技術(shù)方案。做好施工現(xiàn)場材料及施工過程的標(biāo)識管理，確保工程材料和施工過程的可追蹤性。嚴(yán)格執(zhí)行工序交接檢查制度、質(zhì)量控制點(diǎn)聯(lián)合檢查制度和隱蔽工程驗(yàn)收制度，加強(qiáng)過程監(jiān)控，保證工程最終質(zhì)量。通過采取這些措施，帶動了整個工程質(zhì)量的全面提高。

3）安全文明施工管控舉措

項(xiàng)目成立伊始就樹立了“安全第一”意識，建立健全了HSE管理體系，成立了HSE管理委員會，制定了安全生產(chǎn)規(guī)章制度并針對工程特點(diǎn)編制了《HSE實(shí)施程序》與《HSE管理規(guī)定》，在施工管理過程中，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)定。

2.2.2 重視對關(guān)鍵工序、關(guān)鍵分部工程、關(guān)鍵分項(xiàng)工程的過程控制

在施工中，重視對關(guān)鍵工序、關(guān)鍵分部工程、關(guān)鍵分項(xiàng)工程的過程控制，主要對煤氣化裝置鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備的安裝；工藝管線的焊接與安裝；空分裝置壓縮機(jī)機(jī)組的安裝；電氣、儀表施工等四個重要過程進(jìn)行重點(diǎn)管控。

1）煤氣化裝置鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備的安裝

（1）鋼結(jié)構(gòu)安裝

項(xiàng)目部提前做好技術(shù)準(zhǔn)備，針對鋼結(jié)構(gòu)框架安裝高度高、安裝單件重量重、腳手架搭設(shè)難和安全風(fēng)險大的特點(diǎn)，專門成立以項(xiàng)目經(jīng)理為首的《安慶油改煤大件吊裝》QA/QC領(lǐng)導(dǎo)小組，優(yōu)化、采用鋼結(jié)構(gòu)深度預(yù)制成框整體吊裝的施工方案，利用1 250t履帶吊進(jìn)行吊裝，其最大單件吊裝質(zhì)量達(dá)280t。針對框架梁和立柱截面和厚度大，焊接難度高，焊接工作量大的特點(diǎn)，項(xiàng)目部采用CO2氣體保護(hù)焊，用焊絲焊接，加快焊接速度，且施工質(zhì)量完全符合設(shè)計要求，成型良好。

（2）設(shè)備安裝

煤氣化裝置共包含動靜設(shè)備463臺，主要分布于煤氣化框架EL0～EL82標(biāo)高內(nèi)，部分設(shè)備質(zhì)量非常大、位置高，且所在區(qū)域設(shè)備、管線林立，吊裝非常困難。針對這些難點(diǎn)，項(xiàng)目部編制大型設(shè)備吊裝方案，確定大型設(shè)備的吊裝順序，以保證設(shè)備吊裝施工有計劃、安全而合理地進(jìn)行；同時編排詳細(xì)的大型吊車使用計劃，減少吊車的進(jìn)退場次數(shù)，達(dá)到合理利用大型吊車的目的。

（3）磨煤機(jī)的安裝

煤氣化裝置中有兩臺ZGM123G型立式中速輥式磨煤機(jī)，磨煤機(jī)連同附件重210t，機(jī)體為散件到貨，現(xiàn)場組裝。由于該磨煤機(jī)是煤氣化裝置的主要動設(shè)備，也是施工單位首次現(xiàn)場組裝及安裝，裝配精度要求高，施工難度大。為保證安裝質(zhì)量，項(xiàng)目部成立了磨煤機(jī)安裝QC活動小組，就磨煤機(jī)的安裝難點(diǎn)一一進(jìn)行討論、分析、匯總，形成初步方案交于磨煤機(jī)廠家代表及業(yè)主專業(yè)工程師共同探討確定施工方案，并在施工過程中不斷完善。

2）工藝管線的焊接與安裝

（1）煤氣化裝置工藝管線焊接

針對煤氣化裝置工藝管線特殊材質(zhì)多、焊接工作量大、焊接質(zhì)量要求高、焊接難度大等特點(diǎn)，項(xiàng)目部施工前組織專業(yè)工程師進(jìn)行探討、研究并編制施工方案，對有特殊要求的管線安裝編制相應(yīng)的特殊施工措施（如氧氣管線施工方案、氧氣管線試壓方案等），并在施工中不斷完善。

（3）空分冷箱鋁鎂管線焊接

針對空分冷箱鋁鎂管線焊接難度大的特點(diǎn)，項(xiàng)目部積極開展技術(shù)攻關(guān)和QC小組活動，采用焊口內(nèi)加襯圈的焊接工藝，并采用99.999%的氬氣，同時配備上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司的新型逆變式交直流方波脈沖氬弧焊機(jī)WSME-500，選用安慶石化廠的專用倉庫作為鋁管的預(yù)制場地，并先后派焊工到杭氧公司進(jìn)行焊工技能培訓(xùn)與考核，取得鋁材焊接上崗資質(zhì)后進(jìn)行焊接。

3）空分裝置壓縮機(jī)機(jī)組的安裝

空分裝置壓縮機(jī)機(jī)組為空分裝置的核心設(shè)備，是施工單位首次施工的最大壓縮機(jī)組。由于機(jī)組主機(jī)重量大，輔機(jī)多，所有的設(shè)備及殼體、隔板、氣封、轉(zhuǎn)子、軸承等部件均為散件到貨，現(xiàn)場裝配復(fù)雜，施工周期長。而且機(jī)組制造工藝不很成熟，需要邊安裝邊改進(jìn)，給安裝和試車帶來了風(fēng)險。針對這些難點(diǎn)，施工單位多次派專家從施工技術(shù)方案準(zhǔn)備、各類專用胎具制作、安裝條件的落實(shí)與實(shí)施等方面進(jìn)行指導(dǎo)，制定了切實(shí)可行的施工方案。在施工中嚴(yán)格控制每道工序，按照技術(shù)文件的要求精心裝配，并多次請專家到現(xiàn)場檢查與指導(dǎo)，最終使機(jī)組安裝質(zhì)量達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，試車一次成功。

4）電氣、儀表施工

（1）施工質(zhì)量管理

根據(jù)各裝置電氣、儀表的不同要求，項(xiàng)目部編制了煤氣化裝置電氣、儀表施工方案，空分裝置電氣、儀表施工方案，儀表調(diào)試方案，調(diào)節(jié)閥試壓及泄漏量試壓方案，儀表脫脂方案，核料位計（密度）儀表安裝方案和預(yù)案等針對性強(qiáng)的施工方案。在施工過程，嚴(yán)格執(zhí)行領(lǐng)料限額制及簽名制度，并從調(diào)試開始起就建立施工臺帳，使質(zhì)量控制責(zé)任落實(shí)到人。

（2）放射性核料位（密度）儀表安裝

由于放射源安全直接關(guān)系到環(huán)境安全、身心健康和社會穩(wěn)定，項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)多次開會宣傳放射源安全管理的重要性，要求項(xiàng)目每一位職工從運(yùn)輸、保管、安裝、投用等各個環(huán)節(jié)上予以重視，做好放射源的安裝和調(diào)試工作。

（3）儀表控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試

油改煤工程中各主項(xiàng)均屬于煤化工連續(xù)生產(chǎn)裝置，是全廠性化工生產(chǎn)用公用工程裝置，其特點(diǎn)是生產(chǎn)規(guī)模大、自動化水平高，生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，因此電氣設(shè)備的控制及聯(lián)鎖顯得更為重要，順控調(diào)試較為困難。為此，施工單位選派最優(yōu)秀的專業(yè)施工隊(duì)伍負(fù)責(zé)此項(xiàng)工作，編寫合理的施工方案，并加大過程控制力度。

（4）電伴熱帶安裝

根據(jù)工藝要求需對部分管道、設(shè)備進(jìn)行電伴熱，主要采用EMK和HSB兩種伴熱帶來實(shí)現(xiàn)，采用PT-100測溫，利用SIEMENS PLC （S7-300）來實(shí)現(xiàn)溫度控制。該電伴熱帶采用德國進(jìn)口產(chǎn)品，施工中和驗(yàn)收合格后的產(chǎn)品防護(hù)非常重要。為此，項(xiàng)目部編制電伴熱帶安裝方案并進(jìn)行多次施工技術(shù)交底。從材料進(jìn)場檢驗(yàn)到施工，都嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范來執(zhí)行。

3 結(jié)論

安慶化肥油改煤工程于2006年8月29日順利中交，并于同年12月13日產(chǎn)出合格的合成氨。該工程以技術(shù)進(jìn)步為先導(dǎo)，以節(jié)能降耗為中心，通過原料結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，通過流程優(yōu)化和采用先進(jìn)的節(jié)能降耗措施，大幅度降低了合成氨和尿素生產(chǎn)成本，同時拓展了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)了企業(yè)的抗風(fēng)險能力，達(dá)到了提高工廠整體經(jīng)濟(jì)效益的目的。

[1]盧光飛.結(jié)合實(shí)際探討油改煤技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2011(22).

[2]SH3532-95 石油化工換熱設(shè)備施工及驗(yàn)收規(guī)范.

[3]SH3521-2007《石油化工儀表工程施工技術(shù)施工規(guī)程》.

[4]GB50093-2002《自動化儀表工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》.

[5]GBJ50131-2007《自動化儀表安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》.