1、冷箱系统施工及方案鄂尔多斯西北能源化工有限责任公司甲醇项目空分系统工程冷箱系统施工方案 编 制： 审 核： 审 批： 中国化学工程第六建设有限公司西北能化项目经理部2013年6月1 工程概述1.1 工程内容本工程是鄂尔多斯市西北能源化工有限责任公司120万吨/年（一期20万吨）甲醇项目空分系统工程，由东华工程科技股份有限公司设计，英泰克工程顾问（上海）有限公司监理。冷箱作为一个整体设备是该装置的关键设备之一，由开封空分集团有限公司提供成套设备、管道、结构的全部材料。按照空分装置施工要求，开封空分集团有限公司指导冷箱及内部设备、管道施工。根据开空集团提供的图纸和资料，冷箱由主冷箱和副冷箱两部分组
2、成，材质大部分Q235A。冷箱内塔器、管道材质为铝镁合金，冷箱结构设计参数如下：（1）主冷箱，尺寸为8mx8m，高度为55m, 箱体由四面冷箱板、三块顶板和底部支撑桁架组成，总计105块箱板，总重约170T，平台、梯子、栏杆重38吨。冷箱板每6米一层（第二层板7米），共9层，采用螺栓及焊接两种连接形式。（2）副冷箱：冷箱钢结构外壳由侧墙、顶板、吊架等组成。冷箱直接坐在基础上。副冷箱的尺寸为13mx11m，高度约为13.2m，总计44块箱板，重量约86T。 冷箱及附属主要设备一览表序号设备名称尺寸型式重量()台数安装标高1冷箱Q235A大幅面组合板3000001套EL+10002液空液氮过冷器1
3、200*2100*340042463EL+56653高压板式换热器2EL+98704主换热器铝制板壳式93164EL+104005主换热器铝制板壳式94051EL+104006上塔上段442814090筒体5083-112371641EL+372207上塔下段433214850筒体5083-112409311EL+223708下塔424021295筒体5083-112553431EL+22009系统内管道及阀件1套10透平膨胀机2套11液氧泵2EL+320012消音器27321EL+28013喷射蒸发器506114分离器1901EL+820015换热器800555469192EL+500016
4、过滤器435217过滤器86521.2 工程特点1.2.1冷箱结构高大，空中组对施工难度大，垂直度要求高。1.2.2 冷箱分片组装，吊车站位时间长，预计吊装时间为2个月。1.2.3 冷箱为四周封闭的钢结构框架，箱内塔、容器，管道密集布置，部分设备悬置在冷箱壁上，箱内施工作业狭窄，高空作业多。1.2.4 冷箱结构大部分由开空直接预制成型，小部分在施工预制场地内完成。1.2.5 冷箱的安装应与冷箱内设备的安装交叉进行，施工中应做好工序安排，加强协调，并注意安全防护和施工成果保护，确保冷箱和设备的施工安全和质量。1.2.6 冷箱管道工程量大、现场施工环境恶劣，质量要求高、工期紧，铝镁合金焊接施工难度
5、较大(极易氧化、需强热源焊接、易产生气孔、热裂纹等)，高压氧气管道是厚壁不锈钢，要求参加施工的工程管理及施工人员、焊工高度重视，周密部署，熟悉规范，精心施工。2 编制依据2.1 开空提供的冷箱部分的设计施工图及工艺流程图2.2 开空提供的冷箱安装施工说明2.3 大型空分设备安装技术规范 HTA1107-20032.4 铝制空分设备安装焊接技术条件 HTA5411-20082.5 机械设备安装工程施工及验收通用规范 GB50231-20092.6 工业金属管道工程施工及验收规范 GB50235-20102.7 制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范 GB50274-19982.8 现场设备
6、、工业管道焊接工程施工及验收规范 GB50236-20112.9 铝制空气分离设备安装焊接技术规范 JB/T 6895-20063 主要施工技术措施3.1施工准备3.1.1 设计图纸及其它技术资料齐全，并经过图纸会审和设计交底。3.1.2 项目技术负责人组织技术人员对施工作业班组进行技术交底3.1.3 材料、施工力量、机具等已准备就绪，能正常施工并符合质量要求。3.1.4特殊工种必须持证上岗，做好技术操作人员的技术培训工作，所有进场人员必须接受安全培训。3.1.5 施工现场的水、电、气、道路具备安装条件，各种安全、防护措施齐全并到位。3.2 施工流程基础验收冷箱结构分片拼装冷箱结构分片吊装三面
7、设备支架、管架制作设备安装管子、管件脱脂冷箱内脚手架搭设冷箱第三面散装长管道安装管 道 预 制冷箱第四面结构安装管道、阀门安装冷箱防腐面漆工艺扫尾系统试压、吹扫气密试验、裸冷珠光砂充填冷箱顶部封闭总体交工验收4 冷箱设备、结构施工工艺及操作技术4.1冷箱设备、结构安装施工顺序4.1.1 主冷箱基础验收主冷箱东侧和副冷箱南侧1层冷箱板安装，搭设内脚手架 ，进行找正施工准备脚手架搭设，安装副冷箱南侧第2层板安装并找正主冷箱安装1层西侧冷箱板安装，并整体找正脚手架搭设，依次安装主冷箱板第2、3层安装并找正脚手架搭设，依次安装下塔和冷凝蒸发器组合件，找正依次安装4、5、6、7、8、9层东、北、西侧冷箱
8、板，并找正。安装3层南侧冷箱板，并找正。安装冷箱顶板安装南侧冷箱板安装精馏塔上段基础验收4.1.2 副冷箱安装冷箱板东、西、北侧安装南侧冷箱板安装中间隔板安装安装设备安装13.2米冷箱板顶板4.2 场地处理设备摆放应根据现场场地的实际情况而定，并将场地平整夯实完毕，便于车辆进出，同时放白灰线保证各设备的摆放及吊车的站位正确；大型吊车行走的路线必须满足其宽度12m；路面抗压强度应达到20tm，以保证吊装时地面对吊车负载的支撑力。吊车行走路面必须铺垫碎石并用压路机压实。4.3 冷箱底板的安装 在冷箱底板安装前，会同业主现场代表、监理工程师及土建队对基础进行验收。在基础上应明显地标识标高基础线和纵横
9、中心线，并应有沉降观测点，基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞、露筋等缺陷，按照东华工程公司的图纸对基础的尺寸进行复测检查，其允许偏差应符合设计图纸及GB50231-2009规范要求。 基础处理：基础验收合格后，用水准仪测量基础底板标高,应满足设备图纸的要求，冷箱基础表面混凝土水平度不应超过5/1000，全长不应超过15mm。基础底板及底板间的水平度不应超过1/1000。然后将基础上的碎石、泥土、积水等杂物清理掉。如果基础底板的水平度超过图纸的要求，那就需要用钢板在基础底板上面找平，钢板的宽度要与冷箱板的骨架的型钢相同，找平后，用水准仪测量，水平度不应超过图纸要求且全长不应超过2mm。4.4 冷箱板
10、的安装4.4.1基础底板标高校正好后，即可进行冷箱板的安装，在安装冷箱板时，在组装平台（二座每座100m2）上进行组装，一座用于箱板平面拼装组对焊接用，一座用于立式拼装用。每片对角线长度误差及四边垂直度误差如下：冷箱组片钢结构安装的允许偏差序号尺 寸（mm）允许误差（mm）1100020003220004000434000800054800012000651200016000761600020000872000094.4.2基础框架与骨架型钢间可用薄钢板衬垫调整箱板上端面水平。衬垫的钢板其宽度应与相应的型钢尺寸相同。骨架间的安装螺母与螺栓应点焊牢，骨架间的型钢其内侧为间断焊，间距为150mm，
11、焊缝长50mm。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封性要求。下部冷箱板安装完毕，并再次校正无误后，即可进行基础框架灌浆。冷箱安装垂直之偏差1.5/1000，但冷箱总高垂直偏差不得大于20mm。焊接连接组装的允许偏差项目允许偏差对口错边（）T/10且不大于3.0间隙（a）1.0搭接长度(a)5.0缝隙()1.5高度(h)2.0垂直度（）b/100且2.0中心偏移(e)2.0型钢错边连接处1.0其它处2.0箱形截面高度（h）2.0宽度（b）2.0垂直度（）b/200且3.0H型钢柱梁的牛腿加强肋、连接孔与对接焊缝的间距应符合以下规定。牛腿、加劲肋、连接孔与对接焊缝间距项 目允许
12、值（mm）牛腿与对接焊缝的间距500加强板与对接焊缝的间距100连接孔与对接焊缝的间距300立柱H型钢的允许偏差（mm）项 目允许偏差截面高度（h）h10004.0截面宽度（b）3.0腹板中心偏移（e）2.0翼板垂直度（）b/300 3.0弯曲矢高1/1000 5.0扭曲h/250 5.0腹 板局部平面度(f)t10mL/1000且8.03柱底板挠曲变形3.04.4.3构件经检查验收合格后，应标出构件安装方位及位号，并及时涂刷防锈底漆。构件堆放场地应平整坚实，无积水，构件底层垫木应有足够的支承面，并且防止支点下沉及构件变形。构件运输应支承绑扎牢固，严防变形。钢结构构件预拼装允许偏差 构件类型项
13、目允许偏差（mm）多节柱预拼装总长5.0弯曲矢高L/1500，且10扭曲矢高L/200，且5.0接口错边+2.0任意一牛腿间距2.0梁桁架两端支承面最外侧距离+5.0-10.0接口截面错位+2.0拱度设计要求起拱L/5000设计未要求起拱0L/2000节点处杆线轴线错位+3.0构件平面总体拼装各层柱间距4.0相邻层梁与梁之间距离3.0各层间框架两对角线之差H/2000，且5.0任意两对角线之差H/2000，且8.04.4.4梯子、平台、栏杆预制件要求：(1)平台的内外环行圈梁应采用煨制，合乎设计要求。(2)梯子、平台、栏杆预制件的平台梯子预制允许偏差和梯子示意图。平台梯子预制允许偏差序号项 目
14、允 许 偏 差1平台长度A每1000mm长度取值为 2 mm，且全长为10 mm2平台宽度B3.0mm3两对角线长度之差|F1-F2|6mm4平台各侧面挠曲矢高（当平台长度6m时）6mm5平台各侧面挠曲矢高（当平台长度6m时）10mm6梯子长度L5.0mm7梯子宽度H3.0mm8梯子纵向挠曲矢高梯子长度的0.1%9斜梯踏步与边梁夹角1010梯子踏步间距t2.0mm 梯 子 示 意 图(3)相互连接的构件，宜在预组装时配钻。螺栓孔成孔后，同一组内任意两孔孔间距的允许偏差，应符合下表的规定；相邻两组的端孔间距的允许偏差为1.5 mm。同一组内任意两螺栓孔间距的允许偏差（mm）孔 间 距500500
15、1200120030003000同一组任意螺栓孔允许偏差1.01.5-相邻两组端孔距离1.52.02.53.05 冷箱内设备安装冷箱南侧冷箱板预留，以便于精馏塔下塔安装，其余三面冷箱板与基础底板牢固焊接好，冷箱板的标高及垂直度调整好。 在吊装铝制压力容器时，应采取保护措施，吊装10T以下设备使用吊带，吊装10T以上使用钢丝绳，钢丝绳与设备之间采用胶皮隔开，以防止损伤表面。5.1 设备验收5.1.1设备验收所应具备的文件资料有：（1）出厂合格证（2）质量检验证书（包括：随机附件的质量证明文件；压力容器产品质量证明书等）。（3）设备图、安装图、易损件图及产品使用说明书，装箱清单等；5.1.2设备的
16、检验应在与业主、监理、厂家有关人员参加下按照装箱单逐次进行，并做出记录。应对其外观（不得有伤痕、锈蚀、变形）、主要几何尺寸、机械加工质量、管口方位、内件、密封面、紧固件、清洗脱脂、氮封等做出相应的检查；应核对底座上的地脚螺栓孔距离尺寸应与基础地脚螺栓或预留孔的距离尺寸是否一致。5.1.3 塔体分段处的几何尺寸的检查（1）塔体分段处不圆度DN/100且25mm；（2）塔体分段处圆周长度允许10mm，任意部位直径误差2mm；（3）塔体分段处端面不平度DN/100且2mm；（4）塔体应标有中心标记和方位标记外，还应有内件安装基准圆周线且应准确无误；（5）每节筒体上下口应采用“米”字形临时加固措施，加
17、固件应支撑在圆弧加强板上，且应避开焊道。5.2吊装方法1） 吊车站在设备基础的南面进行吊装。2） 正式起吊前，应进行一次试吊，用以检查起重机的运输情况，待一切正常后，方可正式起吊。3) 正式起吊工作应缓慢进行，设备随着主吊吊车起升的同时，溜尾吊车应随之落钩，待设备完全垂直时，方可撤走溜尾吊车。4) 主吊车经过回转，变幅、提升，将设备移至基础正上方。按上述步骤操作，直至设备处于垂直状态。5) 主吊车缓缓落钩，找正方位，设备就位，紧固地脚螺栓。设备就位后，及时带上地脚螺栓螺母，塞上垫铁组并调整斜垫铁调平，使用经纬仪在互成90的两条线上检测设备垂直度，直至符合要求。6) 吊装索具解索、设备脱钩7)
18、吊装动态示意图5.3 吊装参数的确定具体吊装参数的确定：序号名称规格尺寸（mm）数量 （台/套）重量（kg）吊车选型吊装时间1冷箱1350T7月209月202下塔424021295155343350T/100T7月253上塔下段442814090140931350T/100T7月263上塔上段433214850137164350T/100T7月304主换热器铝制板壳式49316350T8月55主换热器铝制板壳式19405350T8月56液空液氮过冷器1200*2100*340034246350T8月67高压板式换热器212000350T8月68换热器800555426919100T7月279分
19、离器1190100T7月2710系统内管道及阀件1套350T8月79月2011喷射蒸发器1506100T12消音器12732100T13液氧泵2100T7月2214过滤器2435100T7月2215过滤器2865100T7月2216透平膨胀机2套100T7月205.3.1 吊装核算：5.3.1.1精馏塔下塔吊装核算根据以上列表中设备重量的计算结果，结合现场实际情况，查吊车性能表，选用350t履带吊吊装就位，吊车型号为LR1350。根据吊车性能表，取吊车工作半径16m，吊车臂杆长度72m，此时额定荷载为80t，大于吊装荷载，满足吊装要求，在设备吊装竖立过程中，采用一台100吨液压吊车提吊设备尾部
20、，按提吊设备尾部的荷载为设备重量的一半，则尾部提吊荷载为31t，根据液压吊车性能表取吊车工作半径8m，吊车臂杆长度17.5m，此时额定荷载为42.8t，大于提吊设备尾部的荷载，满足吊装要求。1）吊装机械性能选用吊装用350t吊车选用性能如下：LR1350吨吊车 基本型主臂L=72米 作业半径R=16m，此时额定荷载为80t。设备本体重量55.343吨，100吨钩头1.8t，机索具及工装2t。吊装荷载Q=K1Q1。（K1-动载系数；Q1-承受静荷载。）K1、取1.2。Q=K1Q1=1.2（55.343+1.8+2）=70.97吨)因此所选吊车按拟定操作半径站位及吊臂工作能达到吊装要求。副吊车选型
21、：100吨汽车吊 臂长L=17.5米 工作半径 R=8米 额定起重量 Q=42.8吨2）吊装平面图5.3.2 吊装索具选择与核算1）钢丝绳的受力分析2） 钢丝绳的直径计算公式：Sp=KSmax, Sp=t (Sp-钢丝绳允许破断拉力； K-安全系数取6； Smax-钢丝绳最大拉力； -换算系数取0.82；t -钢丝绳破断拉力总和)钢丝绳采用二弯四股，选定钢丝绳为38-631WS-FC。吊装时每股钢丝绳最大拉力为70970240.866=10244（以最大拉力计算）。Sp=t =0.8284300（查表得）=69126。K=Sp Smax =69126 10244=6.75即所选用的钢丝绳能满足
22、吊装要求。3）对平衡梁的选择：截面为219*6钢管：截面积F=40.15c平衡梁所受水平力Pz=Q/2tan60=7097021.732=20488Kg；平衡梁所受的压应力= Pz / F=2048840.15=510Kg/ c即所选用的平衡梁能满足吊装要求。4）索具配备卸扣：30t 4 个吊索 631-38 2根 每根长度40m，两弯四股提吊设备尾部吊索：637-38 一根长度20m一弯两股5.4 设备的组对焊接 冷箱内设备对口的焊缝二条 上塔下段与下塔一条，上塔上段与上塔下段一条。 脚手架必须安全牢固，塔组对焊接时脚手架平面至焊缝的高度以1400mm为宜。焊缝组对采用千斤顶和专用工卡具进行
23、找正对口。 主冷与上塔对接的焊口采用双人双面同时横焊，担任塔体环缝焊接的焊工应按规定要求经考试合格持证上岗。双面横焊前应焊接模拟焊接试板，焊接试板的焊接环境、工艺条件、焊工、氩气等应与实际产品施焊时一致。模拟试板焊接应进行100%X射线照相，不低于JB4730级要求。模拟试板合格后方可进入塔的组对、焊接。5.4.1 施焊前的准备工作1）设置焊材库及烘烤房，由专人负责烘烤、发放、回收，并建立焊材管理制度。2）为了冷箱板面板及塔组对、管道安装的焊接，沿着冷箱四周随着冷箱板安装而搭设内脚手架，一直搭设至顶部，冷箱内空间比较狭窄，里面设备、管道交错，具体位置依据现场实际情况而定。3）机具为4台手工氩弧
24、焊机，预热用的乙炔及氧气，需在平台固定牢固。4）设备对接焊口附近的周长要复查一遍，以防止周长偏差超标而无法焊接。坡口准备，用机械方法清理焊接区域。5.4.2 塔体的焊接1）定位焊及正式焊接不得在雨天或相对湿度80%以上的环境下进行。2）组对定位焊必须保证板边错边量及塔体垂直度，上塔垂直度允许偏差1/1000且不得超过8mm。3）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，利用焊后变形来进一步矫正垂直度及水平度。4）组对定位焊及正式焊接均采用两人同时双面横焊，覆盖层采用单人焊接。5）焊后经外观检验后须对焊缝作100%X射线检查，并应符合JB/TQ601附录D的级标准的规定6）如焊缝经X射
25、线检查不合格而需返修时，应用机械方法清除缺陷后补焊，返修不得超过三次。返修二次以上应得到安装单位总工程师批准才可进行。5.4.3 塔体焊接中的其他要求1）焊接环境：环境温度低于-5时，冷箱内应有取暖措施。2）坡口加工采用机械方法，并确保组对、定位焊时有足够的、均匀的间隙组对、定位焊及正式施焊必须在模拟试板合格后进行。3）正式施焊开始后，中途焊接中断时间不得超过15分钟。4）焊接时用气焊枪预热时，应在塔外侧预热，且应避免焊接区氧化。当母材厚度6时，预热温度约为100，厚度8时，约为100150。预热温度要控制在150以内。5）应尽量设法缩短氩气管，可将氩气瓶放在接近施焊区域的平台上，用绳索固定在
26、固定支撑上。6）应选择合理的焊接顺序，保证塔体的垂直度。7）下塔垂直度不大于0.5/1000，下塔固定后方能与上塔组对焊接。6 冷箱管道施工工艺6.1 施工流程管道加工预制材料检验管道脱脂管道焊接管道安装交工裸冷、试漏管道检验、检查和气密性试验 6.2 材料检验 冷箱内管道全部由开空厂家提供，其所提供的阀门、管道等应是进行脱脂后的材料；为避免污染其外包装应完备；其管道直管段长度必须6米。 材料到场后，应组织业主、监理、供货厂家对材料的质量证明文件、阀门试压记录、材料的脱脂记录、管段长度等进行联合检查验收。6.3 管道预制6.3.1铝及铝合金应采用锯子切割，当个别情况下无法用锯子切割时，允许用不锈钢切割片切割，但切割后应用风动工具式锉刀修整切口。6.3.2在进行无损探伤之前，预制好的管段应标上以下信息： -施工区号 -管线号 -单线图与材料表页码（单线图与材料表不止一张时） -管段顺序号(如根据管线号中有多少个预制管段) 每个预制管段的分段口应在单线图或管路布置图上做好标记，铝制管道这些信息可打印在法兰的外侧，如无法兰，则可用黑色记号笔书写在离管口200mm处。6.3.3 对采用螺纹接头进行连接的管道或接头（如冷箱内温度计接头，取压接头）在螺纹上应涂上密封胶。6.3.4因空分装置区内场地狭小需利用甲方机修
