大型空分设备安装

大型空分设备安装

大型空分设备一般指每小时产氧量10000Nm3/h以上的空气分离设备（制氧机）。最近几年来，随着我国气体工业的迅速发展，冶金、石化等各行业的产业升级换代，各行各业对氧、氮、氩产品的需求量急增，纯度要求越来越高，促进了空分设备关键技术的不断发展。目前大型空分已经逐渐形成了自己的技术特点：巨型化、规整填料塔、全精馏无氢制氩、氧氩产品高提取率、高纯度、气液并产、高自动化、多种工况、低能耗、运行周期长等；空分设备采用规整填料上塔及无氢制氩工艺后，塔的高度显著增加，尤其是粗氩塔，其总高度达到50米以上。为保证氩馏分能顺利回流到上塔，通常将粗氩塔分成两段，即使这样整个冷箱的高度根据提取率的不同一般也在55~65m之间，比原来采用筛板塔的冷箱足足要高15~20m。冷箱作为壳体，要承受风载、内压、珠光砂等载荷，同时作为工业建筑，也需要考虑地震载荷。所以冷箱越高越重，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。

从施工工艺上讲，成套空分装置的安装一般按流程和作用分为机器安装、设备安装、阀门管道安装、电控系统、仪控系统安装和附属配套系统如循环冷却水系统、液体贮存汽化系统等的安装。由于分馏塔属于空分设备的关键设备，其低温密闭、超高超重、现场组合安装等特性使其在空分工程中地位十分特殊，故一般单独作为一个分部工程。机器部分有空压机组、氧压机组、氮压机组，水泵、循环氩泵、增压透平膨胀机等，不过一般习惯上都把循环氩泵和增压透平膨胀机归为分馏塔，因为他们都配置在冷箱基础上。设备有空气冷却塔、水冷却塔、分子筛吸附器、电加热器、防空消声器、冷却器等，通常冷箱内设备如主换热器、下塔、主冷凝器、上塔、、粗氩塔、粗氩塔都归到冷箱，因为它们都安装在分馏塔内。

分馏塔是空分设备的心脏部位，膨胀机的制冷、气体的分馏精馏、各类气液的冷热交换，都在分馏塔内进行。而由于分馏塔投入运行后，塔内设备、管道将从常温逐步冷却到深冷区（-150至-196℃）加温过程中又会从深冷状态回到常温，所以塔内设备、管道承受应力极大，必须得到足够的补偿。这就造成了塔内管道U型结构很多，布局复杂，加上大量管道须在空中安装，故安装质量要求和难度都很高。

阀门管道我们一般也分为冷箱内和冷箱外。因为塔内塔外管道安装难度及要求都差别很大，冷箱内管道因其特殊性我们将在分馏塔安装一节讲述，而塔外管道系统的安装，除氧气管道安装必须执行专门的标准规范外，其他管道的安装与一般工业管道安装相比并没有本质的不同。阀门的处理和安装要求也是如此。

电气控制系统是整个空分设备的动力部分，由变压器、高压柜、低压柜、就地控制柜、电缆桥架等构成，这里我们就不单独说明了。而仪表控制系统目前一般都采用了DCS集成控制系统，具有操作简单，界面直观等特点，与小型空分并无本质的区别。

各系统安装完毕，经检验合格，就可以进行单机试车了和联动试车了。只要在安装过程中质量经过了严格的控制检验，一次试车成功就成了顺理成章的事情。

下面我们分别谈谈大型空分安装各阶段的安装工艺和安装要求。

一、大型空分设备安装前的准备工作

“工欲善其事，必先利其器”，要想把一件事情做好，必须先有好的办法和工具。所谓准备工作，就是明确技术要求，做好施工工艺，完成安装前期工作。施工准备一般包括施工技术准备、机具材料准备和后勤准备。施工技术准备工作有施工组织设计的编制，施工方案的确定，施工技术措施的制定实施，施工计划的安排落实，设备的开箱检查和设备基础的检查验收，以及压力容器压力管道资料的收集和安装告知。施工组织设计由项目经理组织项目技术负责人、质保工程师等编制，它规定了工程项目的质量、工期、安全、管理、工艺、人员

配置。管理模式等项目施工组织、手段和要求。施工机具材料准备是根据施工组织设计的要求及工程施工需要，确定现场须用的施工机具并按时运抵现场投入使用，落实材料供货厂商及到达施工现场投入使用时间。这里“材料”的概念包含了安装用主材和工艺性材料，如枕木、脚手架管、扣件、踏板等，如果哪一种材料不能按期投入现场，都回对工程正常进行造成影响。后勤准备是指职工在现场的衣食住行，这个就不用多说了。为保证设备施工的正常进行，安装队进场前，所有影响工程安装的现场厂房、土建基础等基本设施均应施工完毕，主要设备已基本到达现场，工程能够无间断地进行。现场吊装位置要足够，路面情况符合吊装需要。建设单位除保证水电气三通（三相电源根据需要安接到安装指定位置）外，尚需提供预装、储存等必要场地。

特别强调一点：目前石油化工等行业工程安装普遍采用世界通行的项目管理模式和HSE 动态管理体系，HSE是健康（Health）、安全（Safety）和环境(Environment）管理体系的简称，HSE管理体系是将组织实施职业健康、安全与环境管理的组织机构、职责、做法、程序、过程和资源等要素有机构成的整体，这些要素通过先进、科学、系统的运行模式有机地融合在一起，相互关联、相互作用，形成动态管理体系。所以大型空分设备的安装，也必须按相关要求进行管理。另外还要注意压力容器和压力管道的安装都已纳入特种设备监检范围，安装前必须先进行告知和报检。

基础检查合格是设备正式安装前的先决条件。大型空分冷箱基础竣工后其表面应符合下列要求：

1、表面不应有裂纹等缺陷。

2、表面应清洁，不允许夹带木板、油毡等易燃物。

3、表面平面度 < 5/□1000

4、表面水平度<5/1000,全长不超过10m。其他设备安装前，也应进行基础检查清理，包括基础设施基本尺寸和施工质量，重点检查空压机组、氧压机组、氮压机组、透平膨胀机等工程重点设备基础标高、表面水平度及定位尺寸、螺栓孔等，并清理干净。

对于设备的开箱清点，要注意按照设备安装次序进行，检查质量，核实数量，并作好质量检查记录，将存在问题和缺件情况提交建设单位和设备供货单位。

压力容器安装就位前的压力试验按以下要求进行：

1、在保证期内具有合格证，且包装完好，在安装前，可不再单独进行压力试验。

2、在保证期外，具有合格证，且包装完好，在安装前须进行气密性试验。

3、没有合格证，或发现设备有损伤，或须在现场作局部更改的压力容器。在安装前须单独进行强度和气密性试验。

阀门安装前，按以下要求进行检验与调整：

1、在保证期内，具有合格证，且密封面完好无损者，在安装原则上可不再单独进行压力试验。

2、在保证期内，具有合格证，其密封面有锈蚀、损伤等缺陷，经处理后，须进行气密性试验。

3、在保证期外，具有合格证，且密封面完好无损者，在安装前须进行气密性试验。

4、没有合格证，或发现阀门有损伤等异常现象，在安装前须单独进行强度试验和气密性试验。

5、凡需现场脱脂、解体检查的阀门在安装前须单独进行气密性试验。

其他要求一般执行单体阀门安装规定。

阀门、管道试验用介质一般用清洁的生活用水。对不宜用水作介质的或结构复杂的容器如精馏塔、板翅式换热器、吸附器、过滤器等，则只容许作气压试验。试验介质为无油洁净的空气或氮气。使用氮气时，应特别注意安全，防止窒息。

清洗和脱脂要求：

1、所有的压力容器、阀门和管道及其管道附件，在安装前必须是清洁、干燥和不沾油污