大型空分冷箱安装

浅谈大型空分冷箱安装

【摘要】本文是根据我们公司今年承建的中煤陕西榆林榆横煤化工60000m3/h空分装置施工经验，对冷箱的安装工艺、工序以及施工要点进行了归纳总结，希望为以后此类冷箱的施工提供参考。

【关键词】冷箱板冷箱内的设备施工工序

我公司承建的中煤陕西榆林榆横煤化工60000m3/h空分装置，现正在紧张建设中。这是我公司有史以来承建的最大空分装置，在国内同类空分装置中也属大型。而冷箱做为空分装置重点设备，是整个安装施工的主线，也是难点和重点。这套空分冷箱高度达到74米，不包括设备，总重达到600余吨。冷箱越高越重，安装难度和危险性越来越大。当然，冷箱内设备、管道等的安装难度也就随之提高了。现将冷箱板和附属梯子平台、冷箱内的设备、分二大部分进行叙述。

1 施工难点及特点

1.1 冷箱壳体

该冷箱由杭氧供货，主要由主冷箱、板式换热器冷箱、主冷凝蒸发器冷箱以及风力框架四部分组成。主冷箱外形尺寸：w12200×l8000×h73500mm；板式换热器冷箱外形尺寸：w12200×l8000×

h12000mm；主冷凝蒸发器冷箱外形尺寸：w12200×l7500×

h13000mm；风力框架高6500mm，重量12.66吨。

1.2 冷箱内设备

冷箱内共有设备18台，主冷箱有下塔、上塔（分上、下段到货）、

增效塔与粗氩冷凝器复合以及2台液空液氮过冷器，副冷箱内有8台低压板式换热器、3台高压板式换热器、1台气液分离器以及1台主冷凝蒸发器。

1.3 冷箱内管道

冷箱内管道主要由工艺管道、φ12仪表管、密封气管三部分组成，根据杭氧提供的管道材料表，冷箱内工艺管线共约1760米，其中不锈钢管道约230米，铝管道1530米；φ12仪表管2100米，其中不锈钢管300米，铝管1800米；密封气管目前未知。各类阀门282个，管线材质主要包括5052-h112、5083-h112以及0cr18ni9三种，管径规格包含φ18×2至φ1320×10mm。

1.4 冷箱施工程序

冷箱安装的基本程序为：

2 冷箱箱板及设备安装

冷箱板及冷箱内设备的安装采用“正装法”进行穿插施工，冷箱板成面进行吊装。并结合吊装设备的重量及到货时间，选用250吨履带吊和400吨履带吊作为主吊车，在吊装设备时，50吨履带吊作为辅助吊车。主履带吊的作业区域为冷箱南侧。

2.1 冷箱箱板安装

（1）如冷箱壳体外形所示，主冷箱外形尺寸为w12200×l8000×h73500mm，主冷箱共分七层，从下到上每层冷箱高度分别是12米、9米、12米、12米、12米、12米、4.5米，包括副冷箱冷箱板共159块。每块单重2.5-3吨。（2）为减少高空作业时间，且履

带吊的起重能力较大，第一、二、三层冷箱板先在地面上拼装成整面后进行吊装；第四层及以上冷箱板在地面组装成框，然后整体吊装组对。（3）考虑到冷箱内部塔器组对和管道安装，冷箱内部搭设整圈双排钢脚手架。冷箱立缝焊接采用含6层平台的挂梯，环缝焊接采用吊篮进行。作业人员从冷箱内部脚手架上到外部挂梯中进行立缝焊接。（4）冷箱内的检修直梯与每一层箱板安装同步。（5）根据设备到货计划，副冷箱中高压换热器明年三月到货。而副冷箱顶板必须封闭。否则主冷凝蒸发器冷箱以及风力框架安装不上去，所以板式换热器冷箱预留西侧一块冷箱板。

2.2 冷箱板安装技术要求

（1）每一块冷箱板在安装前须进行测量、校正、修正。（2）冷箱箱板分块出厂，现场组装，组装时按编号顺序采用地面组装分层进行。找正后，用螺栓和电焊的方法加以固定。（3）在安装时，基础框架与骨架型钢间，允许用薄钢板衬垫来调整箱板上端面水平，所衬垫的钢板，其宽度尺寸应与相应的型钢尺寸相同。每面冷箱板在地面组对时，要检查对角线长度误差及四边垂直度控制在规范之内。（4）骨架间的安装螺母与螺栓应点焊牢，骨架间的型钢其内侧用间断焊，间距150mm，焊缝长50mm，外侧用连续密封焊。焊接过程中使用千斤顶或斜铁等手段工具以及合理的焊接顺序，防止冷箱板发生焊接变形，确保冷箱板几何尺寸及平整度要求。并注意整个冷箱外的连续焊必须保证冷箱的气密性要求，连接螺栓应在外部满焊密闭。（5）冷箱板安装垂直度偏差≤1/1000，且冷箱总高度偏差

不得大于20mm。

2.3 冷箱内脚手架搭设

冷箱外形尺寸为12.2×8×73.5米，空间及高度大，为保证冷箱板内壁的焊接安全，根据杭氧冷箱结构的设计，冷箱内沿冷箱壁搭设整圈双排钢脚手架，脚手架规格φ48.3×3.6mm，材质为q235。根据脚手架的使用要求，安全系数取k≥3，使用与钢管相配套的直角扣件、回转扣件和对接扣件等。冷箱外侧立缝焊接使用总高为12米，含6层平台的挂梯，环缝焊接使用吊篮。

（1）冷箱内整体搭设双排脚手架，小横杆钢管长700mm，立杆横距lb=300mm，立杆纵距la=1.8m，步距h=1.4m。铺设钢脚手板，钢脚手板规格为3000mm×240mm×65mm。（2）为提高脚手架的整体稳定性，小横杆通过焊接到冷箱壁上的方法设置连墙件，其布置间距要满足规范要求。（3）脚手架搭设技术要求必须满足安全技术规定，并派专人检查管理

2.4 冷箱内设备安装

冷箱内共有设备18台，主冷箱有下塔、上塔（分上、下段）、增效塔与粗氩冷凝器复合以及2台液空液氮过冷器，副冷箱内有8台低压板式换热器、3台高压板式换热器、1台气液分离器以及1

台主冷凝蒸发器。这些设备的吊装组对与冷箱板的安装穿插进行。

根据tsg r0004-2009 ≤固定式压力容器安全技术监察规程≥1.4.1条文空分装置中冷箱内的压力容器，不需要安装告知，不需要办理使用登记手续。

冷箱内设备的现场试压，在大型空分设备安装技术要求中。对此没有明确要求。一般设备出厂前有合格证，并进行监检。运输当中没有明显损伤，到现场后不需要做压力试验。

冷箱内设备的安装应注意一下几点：

（1）在吊装铝制设备时，应采取保护措施以防止损伤表面，如索具外套橡皮管，索具间用平衡梁撑开。

（2）下塔吊装应用随机吊耳，就位后用铅垂线在塔四周检查其垂直度。若不垂直，可在其底座下面衬垫钢板，其尺寸应与支架面宽度相近。垂直度允差不大于1/1000（指下塔精馏塔板有效段。）且小于5 mm。如考虑底座下面衬垫钢板的方法难以精确调整塔体水平度，也可在设备支架底部用大型垫铁进行调整，不过必须校验采用垫铁总面积应能承载支架上所有设备安装后的重量。垂直度找准后，垫铁应与下塔支架的底板焊牢以免垫铁移动。

（3）上塔的安装：上塔与下塔组装焊接：对接焊缝首先用电动工具割去试压盲板或封盖，用机械方法清理焊接区，按图纸要求加工坡口，现场脚手架搭设安全牢固，脚手架平面至焊缝的高度以1400mm左右为宜；并准备四台手工氩弧焊机、预热用的乙炔及氧气瓶等。组对定位焊及正式焊接均采用两人同时双面横焊，δ≥8mm 时复盖层可采用单人焊接。组对定位焊必须保证板边错边量及塔体垂直度，上塔垂直度允差1/1000（指上塔精馏塔板有效段）。焊接顺序应根据定位焊后塔体的垂直度及塔板水平度确定，即充分利用焊后变形来进一步矫正设备垂直度及水平度。如果设计采用角焊