大型空分项目冷箱安装技术

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大型空分设备冷箱施工

（中油吉林化建国际公司 ）

一、前言

由于钢铁工业、氮肥工业、火箭技术的发展，氧、氮耗量迅速增加，促进了大型空分设备制造的发展。近几年来我国的大型成套空分设备技术已经与世界发达国家的技术同步，在中国的大型空分设备厂中，各家的成套空分流程及原理基本相同，空分设备的安装也已经模式化，在安装过程中以冷箱及冷箱内设备安装难度最大。本文以辽阳石化分公司的10000m3/h空分设备安装为例介绍冷箱及冷箱内设备的安装，本套空分冷箱及冷箱内设备由中国杭州制氧机厂提供。

二、工程概况

辽阳石化分公司20万吨/年乙二醇及配套工程空分装置，冷箱总高+56米，长9.7米，宽7.2米，高57.5米，冷箱共有72块冷箱板，共重172.8吨，整个冷箱共分为主冷箱，板式冷箱。冷箱内设备有上塔、下塔、主冷凝蒸发器、粗氩塔Ⅰ、粗氩塔Ⅱ、精氩塔、粗氩塔冷凝器、精氩冷凝器、精氩蒸发器、主换热器、液空液氮过冷器、膨胀空气过滤器等设备，材质为铝镁合金。冷箱内工艺管线约为2000米，材质主要为LF2和LF4，冷箱外管线材质为20# 、0Cr18Ni9和部分铝镁合金。

三、冷箱安装施工程序

基础交接、验收及处理→钢结构及设备、材料验收→冷箱抗剪板安装找平→二次灌浆→下塔、粗氩塔Ⅱ、液空液氮过冷器底座安装找平焊牢→第一带冷箱板安装→换热器支架安装→换热器安装→氩泵小冷箱板放入大冷箱内→第二带冷箱板安装→下塔、粗氩塔Ⅱ下段、液空液氮过冷器吊装→第二带冷箱板安装→第三带冷箱板安装→第四带板安装→粗氩塔Ⅰ支架安装→氩Ⅱ塔拉架、精氩塔支架、粗氩液化器支架安装→上塔下段、粗氩塔Ⅱ上段安装→上塔上段安装→冷箱第五带板安装→粗氩塔Ⅰ拉架安装→精氩塔、粗氩液化器吊装→冷箱板进行焊接保证冷箱板有足够强度→其它冷箱板安装→冷箱内附属结构吊装就位→冷箱封顶→冷箱外梯子平台安装→液氩泵安装→冷箱内低温阀门安装→工艺内管线预制、安装→冷箱外管线、阀门安装→设备、管线、阀门气密性试验→冷箱内外管线吹扫→开车裸冷→阀门法兰冷紧→冷箱内清理→封闭人空→填充保温珠光砂→正式开车

四、基础验收及处理

机械、设备基础交接验收时，基础施工单位应提交质量证明书、测量记录及其它施工技术资料。基础上应有明显的标高基准线，纵横中心线，建筑物上应标有坐标轴线。基础外观不应有裂纹、蜂窝、孔洞及露筋等缺陷.基础混凝土强度应达到设计要求，周围土方应回填、夯实、整平，地脚螺栓的螺纹部分应无损坏和锈蚀。基础复测合格后，应由土建施工单位向安装施工单位办理中间交接手续；基础表面应进行修整。需二次灌浆的基础表面应铲出麻面，麻点深度一般不小于10mm，深度以每平方米内有3～5个点为宜，表面不允许有油污或疏松层；放置垫铁处的基础表面应铲平，其水平度允许偏差为2mm/m；螺拴孔内的碎石、泥土等杂物和积水必须清除干净。冷箱基础板安装为无垫铁安装，底板找平后，与临时

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钢筋焊接固定，交土建二次灌浆，灌浆时必须夯实，使凹处灌满。达到强度后，加上地脚螺栓垫板紧固螺栓，同时切断基础板与临时钢筋焊接点。冷箱基础板必须水平并且高度一致，水平度小于0.5mm/m；

五、冷箱板及设备安装

冷箱板及附属梁安装前，应对其质量进行全面严格的检查，吊装前应将上面的杂物清理干净。冷箱板安装时，需要将临时支架焊接在冷箱板上，用于临时平台的搭设。由于现场条件所限，＋24000mm标高以下冷箱板安装采用单片吊装、组对、安装。顶带冷箱板安装前，在地面组对成“┗”形，这样可以保证结构的稳定。冷箱板吊装就位后，应采用型钢或钢丝绳将板斜支（拉）固定。所有钢结构应为垂直、四方和水平安装，并且准确就位。冷箱板安装垂直度偏差≤1.5/1000，且冷箱总高度偏差不得大于20㎜。冷箱板安装与冷箱内设备安装交叉进行，待冷箱内设备吊装完毕后，再进行冷箱最后封闭。骨架间的安装螺母与螺栓应点焊牢。骨架间的型钢起内侧为间断焊，间距150㎜，焊缝长50㎜。其外侧为连续密封焊。整个冷箱外的连续焊必须保证冷箱的气密要求。、梯子、平台在地面进行组对，梯子斜支撑能在地面焊接的在地面进行焊接，冷箱板安装完后，完善支托架、梯子平台。冷箱上的安全阀、窥视镜、呼气孔等的安装能与冷箱同步安装的要同步安装，

上塔上段的封板和纯氮出口管帽，粗氩塔Ⅱ冷凝器粗氩出口管帽，必须在地面上切除，清楚干净铝屑后用干净白布或塑料布包扎后才能吊装就位。在吊装铝制容器时，应该采取保护措施，以防损伤表面，如索具外套橡皮管，索具间用支撑撑开。下塔塔吊装就位后用铅垂线在踏四周检查其垂直度，若不垂直，可在其底座下面衬垫薄钢板。起尺寸与支架宽度相近。垂直找正后，垫铁应与下塔支架面焊牢以免垫铁移动。塔腰缝焊接及坡口处理形式和方法参考焊接要求。

设备在安装前要确定好安装方位，确定设备方位要同时参照分馏塔总图、设备图工艺配管图。分馏塔垂直度要求≤0.5mm/1000m且总长度不超过10mm；板式换热器垂直度要求≤1.5mm/1000m且总长度不超过10mm。支架、拉架的安装要严格按照图纸施工，不允许任意改变其形式、尺寸、角度、材质等。

六、冷箱阀门试压

阀门必须具有出厂合格证和制造厂的铭牌,铭牌上应标明公称压力,公称通径,工作温度和工作介质等。对阀门的关闭位置进行检查，闸阀、截止阀、调节阀等阀门的关闭件应处于全关闭的位置、止回阀的阀瓣应关闭并予以固定。

阀门内应无积水、锈蚀、脏污、油漆脱落和损伤等缺陷，阀门两端应有防护盖保护。阀门外露的螺纹如阀杆、接管部分应有保护措施。铸件应表面平整光滑、无缩孔、毛刺、粘砂、夹砂、鳞屑、裂纹等缺陷。锻制加工表面应无夹层、重皮、裂纹、斑疤、缺肩等缺陷。阀门的手柄或手轮操作应灵活轻便，开闭时不得有卡阻现象，阀杆的全开与全闭位置应与要求相符合。主要零件如阀杆，阀杆螺母、连接螺母的螺纹应光洁，不得有毛刺、凹疤与裂口等缺陷。

输送设计压力大于1Mpa或设计压力小于等于1Mpa且设计温度小于-29℃或大于186℃非可燃流体，无毒流体管道的阀门均应逐个进行强度和严密性试验。输送设计压力小于或等于1Mpa且设计温度为-29～186℃的非可燃流体，无毒流体管道的阀门，应从每批(同制造厂、同规格、同型号)中抽出10%，至少一个进行强度和严密性试验，若有不合格者再抽出20%，如仍有不合格者，该批阀门不得使用。阀门安装前，应按设计文件中的“阀门规格书”对阀门的阀体和密封面，以及有特殊要求的垫片和填料的材质进行抽检，每批至少抽查一件。若不符合要求，该批阀门不得使用。阀门壳体试验压力不得小于公称压力的1.5倍，停压5分钟，以壳体无渗漏为合格。具有上密封结构的阀门，应逐个对上，试验压力为公称压力，试验时应关闭上密封面，并松开填料压盖，停压4分钟，以阀瓣密封面不漏为合格。阀门液体

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压力试验和上密封试验应以洁净水为介质。不锈钢阀门液体压力试验时，水中的氯离子含量不得超过100mg/L。公称压力小于1Mpa且公称直径大于或等于600㎜的闸阀，可不单独进行壳体压力试验。壳体压力试验宜在系统试压时按照管道系统试验压力进行。阀门的传动装置和操作机构应进行清洗检查，要求动作灵活可靠，无卡涩现象。安全阀在安装前，应按设计规定开启压力进行调试，调压时压力应平稳，起闭试验不得少于三次，调试合格后，应及时进行铅封。杭氧成套提供的阀门在保证期内，具有合格证，且密封面完好无损，在安装前原则上可不进行单独进行压力试验；在保证期内，具有合格证，其密封面有锈蚀、损坏等缺陷，经处理后，须进行气密性试验；解体检查的阀门在安装前须单独进行气密性试验；凡需现场脱脂的阀门，应在水压试验合格后解体脱脂，组装后进行气密试验（使用老装置的氮气），合格后应妥善封闭，防止二次污染，杭氧供的脱脂阀门安装前不应开封。 试验合格的阀门，应做好标识，并填写阀门试验记录。

三、阀门安装

所有入库或进入施工现场的各种阀门口应封闭，法兰面应保护好，不得进入杂物。安装前阀体内应清理干净。阀门安装前，应检查填料，其压盖螺栓应留有调节裕量。水平管道上的阀门，其阀杆及传动装置应按设计规定安装，动作应灵活。阀门必须在关闭状态下安装。注意阀门的安装方向，必须确保安装方向的准确性（应使阀体箭头的方向和流程图、单线图、配管图所标示的方向一致）。在特殊场合下，某些冷角式截止阀、冷箱外的直通加热阀，使其方向相反（按工艺流程图上的标记）。如加热进口阀、液空、液氧吸附器出口阀、透平膨胀机出口阀等。安全阀应垂直安装。安全阀的阀体应定位牢固，出入口管线固定可靠。防止安全阀起跳时管线震动。在震动较大管线上安装的阀门，特别是小口径管线上的阀门（如旁路阀、排放阀、仪表一次点活门等）要倍加注意牢固支撑，防止振动引起疲劳破坏。冷箱内的阀门，应在所有容器就位后，管路安装前进行安装。冷箱内的冷阀应与其相应的支架同时安装。并在与该阀相连管道的冷缩方向相反的方位上，使阀杆中心线与冷箱板上开孔中心线有10～15㎜的偏心。低温液体阀之阀杆应向上倾斜10～15o。当管道与阀体焊接时，要先把阀门关闭。采取降温措施，使得焊接时阀体温度不高于200℃，以免阀门密封件变形，影响阀门正常使用。切换阀安装时，其转轴要处于水平位置，法兰螺栓应均匀地交叉拧紧。凡用过的或生锈的螺栓不得再使用。与切换阀相连的管道在安装前，应彻底地清除赃物、灰尘及其他外来杂物。低温气动薄膜调节阀、带有套筒的冷角阀，在冷试过程中，需用专用工具紧固法兰螺栓。阀门在安装前要进行脱脂处理，经检验合格才能进行安装。

四、管线酸清和脱脂

本工程铝制材料管线的内部清洁度采用工业用三氯乙烯擦拭和蒸汽吹洗。蒸汽吹洗前将指定的蒸汽汽源引至现场合理位置，吹洗用蒸汽必须是无油蒸汽。用干净纯棉白布做成直径相当于管线内径的布球,一端用干净的铁线系牢.将此布球蘸好脱脂液--工业用三氯乙烯后,拉动铁线,使布球在管线内移动,擦拭管线内壁,反复几次.当擦拭后的布球外表面无油、干净时,再用干净的蒸汽进行吹扫。凡需现场脱脂的阀门，应在水压试验合格后解体脱脂，组装后进行气密试验，合格后应妥善封闭，防止二次污染，杭氧供的脱脂阀门安装前不应开封。吹洗时应缓慢升温暖管，且恒温一小时后进行吹洗，然后自然降至环境温度，再升温、暖管、恒温进行第二次吹洗，如此反复，直至吹洗合格。蒸汽吹洗检查方法及合格标准：用无油蒸汽吹洗脱脂件，取其冷凝液，放入一小粒直径1mm以下的纯樟脑粒，以樟脑粒不停旋转为合格。如果已经核审的部件再次受到污染，必须立即通报有关负责人，并清洁该部件，再次证明已达到规定的清洁度要求。脱脂合格后的管线要及时用干净的塑料布进行封口，做好保护，并将处理合格的管线吊装到无污染的空地集中摆放并作好成品的保护工作，以免脱脂后的管线被二次污染。脱脂合格的管线、阀门等要分开放置和做出脱脂合格标记，避免与未脱脂的混在一起分不出来。

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现场应搭设牢固可靠的通风防雨棚。清洗现场周围应清除一切易燃易爆物及其它杂物,划分清洗专责区域,无关人员不得进入，严禁烟火,消除一切可能发生火花的来源,并设置“严禁烟火!” 、“有毒物品!”等标示牌，清洗现场必须具有必要的防火、防毒设施，经常检查使之处于良好的备用状态。酸能侵害皮肤粘膜，用浓硝酸清洗人员应穿毛料、丝绸或胶质工作服，戴耐酸胶皮手套、防护眼镜和夹有小苏打的双层口罩，必要时应戴防毒面具。苛性碱能腐蚀皮肤粘膜，用碱液清洗时，操作人员应穿戴胶质工作服、围裙、手套、长筒套靴和防护眼镜。清洗剂应分别贮于密闭的玻璃瓶或铁桶内，避光保存于通风良好的干燥、凉爽仓库中。清洗剂不得与强酸或强碱接触。应防止清洗剂溅出和溢到地面上。溢出的溶剂应立即用木屑、砂子等将其吸干并和清洗用过的织物一起收集在专用的密闭金属容器内，但对溢出的酸、碱应立即用大量的水冲洗至中性。把溶剂从一个容器倒入另一容器时，应在露天，并且戴好防毒面具等防护用具后，方可进行。严禁不同的溶剂混合和不按适用范围使用。清洗后的水应排入指定的水井中。蒸汽吹洗的排气管应引至室外，并加以明显标志，管口应朝上倾斜，保证安全排放。排气管应具有牢固的支承，以承受其排空的反作用力。排气管直径不宜小于被吹洗管的管径，长度应尽量短捷。整个吹洗过程一定要注意安全，施工人员严格保证三保利用。管线脱脂溶剂三氯乙烯为剧毒化学用品、易燃，脱脂人员应穿戴好防护用品；脱脂过程中，应注意站在上风口，防止中毒。各工种严格遵守本工种安全操作规程，严防烫伤。

五、管线安装

每条管线预制和安装，在材料齐全时，必须按单线图一次全部施工完，特别是管道支架必须符合设计要求，没有施工完或没达到标准规定的，不得进行验收。每条管线施工完，由项目质检员、工号专责工程师、施工工号工程师、质检员共同检查验收，不合格者及时整改。由于客观原因暂设不能整改者必须在单线图注明，条件具备时及时整改，由项目专责工程师监督并签证见。管道安装前必须用压缩空气或其它办法清理干净，确保管内无杂物方可安装，特别是和设备口采用焊接连接的工艺管线安装前，应经施工单位和项目质检员、监理公司、建设单位共同检查并签证，安装后进行可靠的封闭。

进入施工现场的铝及铝合金、不锈钢材料必须单独放置，不得被碳钢污染或其它材料污染和划伤。所有用于配管工程的管材和管道组合件都必须有明显的不易消失的标识。没有标识或标识不全的不准使用于工程上。所有标识在规定的期限内都时可以追溯的。每条施工完的管线必须标注完整的管线号，按其长度应标注1－3处。在对管线进行组装焊接时，不得由于焊接损坏焊道附近的管线标识，如不可避免，应在焊前将此标志过渡到安全部位。

对螺纹联结接头采用密封焊时，螺纹外露部分应尽量缩短，外露部分的螺纹必须全部被密封焊所覆盖，螺纹连接部不得采用密封带。不论在预制厂或施工现场预制和安装的管线成线后都必须可靠封口，封口前应用压缩空气吹扫干净。对充气设备和铝板换热器，在正式配管前不应拆除管口盲板，拆除铝板换热器焊接盲板时，应采用机械方法切割，不准采用气割，严禁杂物掉入设备内，盲板拆除后应立即封闭管口，禁防雨水及杂物进入设备内。

与设备口直接焊接的工艺管线，要采取特别措施。在没有确定吹扫、试压方法前，不得直接和设备焊接。设备上用于和工艺管线的接口有焊帽，切割时严禁损坏，以备管线试压用。切割尺寸应准确，必须按设备制造图规定的切割线，实量实测进行其切割，不得随意切割，并留有充分的预留量。这类管线的施工要安排有实践经验、技术良好的管工和焊工进行。所有和动、静设备连接的管口，为防止杂物进入设备内管线安装时应加盲板垫隔离。过滤器两端若为焊接口，焊接时应防止焊接飞溅烧坏过滤网，焊接前应取出过滤器或采取其他措施。法兰连接时应保持平行，其偏差不大于法兰外径的1.5/1000。不得用强紧螺栓方法消除歪斜。法兰连接应保持同轴，并保证螺栓自由穿入。在管线试压前，RF密封的垫片要更换正式垫片，但对下列部位的RF法兰口不能更换正式垫片：调节阀、流量计、流量孔板、限流孔板、过滤器、安全阀、设备联接口，因为上述部位试压吹扫时要采用短管、盲板或与设备

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口断开。所有传动、静设备相连的管口，为防止杂物进入设备内管线安装时应加盲板垫隔离。过滤器两端若为焊接口，焊接前应取出过滤网或采取其它措施，防止焊接飞溅烧坏过滤网。对充气设备和铝板换热器，在正式配管前不准拆除管口盲板，拆除铝板换热器焊接盲板时，应采用机械方法切割，不准采用气割，严禁杂物掉入设备内，盲板拆除后应立即封闭管口，禁防杂物进入设备内。

要注意各类伸缩节安装的特殊技术要求，尤其是各种波形伸缩节，只有当完全了解其技术要求后，方可对其进行安装和定位，伸缩节两侧的管道支架，必须按设计要求一次到位（固定、滑动、导向均处于工作状态）。波形补偿器内套有焊缝的一端，在水平管道上应迎介质流向安装，在垂直管道上应置于上部。严禁采用使波形补偿器变形的方法，调整管线安装偏差。管系安装完成后（整个管系安装均符合设计要求）应拆除波形补偿器上的用于安装运输的辅助构件及紧固件，并应按设计要求将限位装置调整到规定位置，使管系在环境温度下有充足的补偿能力。波形补偿器的活动部件应移动灵活，不得有卡住现象。卷管的纵向焊缝应置于易检修的位置，且不宜在底部。环焊缝距支、吊架净距离不小于50mm。管子对口时应检查平直度，在距接口中心200mm处测量，允许偏差1毫米/米，但最大不超过10毫米。管道对口和焊缝位置应符合要求，不得强力对口，仪表点开孔和焊接应在管道安装前进行。

冷箱内低温流量孔板、容器支架、管架、阀架等设备，在拧紧螺母前，与其相配的铝合金螺栓或不锈钢制螺栓，其螺纹部分应先涂一层二硫化钼润滑脂，以免咬死。在流量孔板前后，须有足够的直管段。孔板前为20倍管径，孔板后10管径，且不允许存在影响测量精度的因素（如管接头等）。管道焊接其内表面亦应磨平，垫片不可伸入管子内径。并要仔细检查孔板的安装方向，不得装反。

安装铝管的工具不得生锈。冷箱内加温吹除管的安装：避免与其它低温管道和液体容器接触，其外壁间距离一般距离平行不小于300㎜、交叉不小于200㎜。管道外壁与冷箱型钢内壁距离应符合下列要求：低温液体管不小于400㎜；低温气体管不小于300㎜。冷箱内管道安装间距应≥100㎜。凡铝管壁厚δ≥5㎜，口径大于或等于80㎜（DN≥80㎜），对焊处均须加嵌不锈钢衬圈。φ12×2和φ18×2铝管加外套管环角缝。

板式换热器热端外露者，须在底板上均匀填装200～300㎜矿渣棉，以免使珠光砂漏出外面。液空、液氧吸附器硅胶充填和排放隔箱。透平膨胀机过滤器检修隔箱及其涡轮附近处。循环液氩泵检修隔箱和过滤器隔箱等要特别填实。

六、支吊架制作安装

在条件具备的情况下，管道的支吊架安装必须和工艺管线同步进行一次到位，结构形式正确，接触良好，牢固，可靠，不允许采用临时支撑，若客观条件不具备，必须采用临时支架时，应固定可靠，一但条件具备立即补齐。管道支吊架不允许焊在钢结构平台板上或钢格板上。导向支架、滑动支架不允许有卡涩、歪斜和悬空现象。弹簧支吊架安装应有安装记录，支吊架高度、弹簧工作高度、弹簧的予压缩量或调整值，应做记录。用于弹簧定位的临时固定件不要移动或丢失（以免弹簧失去正确的安装尺寸），在出库或安装时都要检查一遍。在管系正式投用前要拆除。

重要部位的管道支架（如较强振动、重要传动设备的出入口、波形补偿前后高温、低温管线、特殊材质和结构形式等）在制作和安装时都要仔细检查和做必要的记录。弹簧支吊架安装应有安装记录，支吊架高度、弹簧工作高度、弹簧的预压缩量（若设计和制造厂给定了数据）或调整值，应作记录。用于弹簧定位的临时固定件不要移动或丢失（以免弹簧失去正确的安装尺寸），在出库或安装时都要检查以便在管系正式投用前拆除。

支吊架安装时要充分考虑到热膨胀方向和补偿预留量。管架紧固在槽钢或工字钢翼板斜面上时，其螺栓有相应的斜垫片。在管道安装完后，将临时支吊、架予拆除。活动支吊、架的管托不得脱落。可调支、吊架的位置调整合适。冷箱内管架的设置：保持被设管架的管道

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