散装冷箱结构现场拼装新技术

田玉华 液化空气（杭州）有限公司，杭州 310012

在当今空气液化分离行业中，领先于市场的企业外有法国液化空气公司、林德气体公司、美国气体公司，国企有杭氧气体公司等，对比上述几家气体公司，从分离技术工艺及设备上来看，其核心技术是空气液化蒸馏分离技术，根据工艺模块划分称为冷端，俗称为冷箱。

冷箱是一套整体设备，包括外部框架钢结构、内部容器（精留塔、换热器）、工艺管道、仪表等，这里讲述的是冷箱设备外部框架钢结构现场安装技术。

从设备采购费用节省及运输条件上考虑，目前大型空风旋转冷箱结构多以散件形式运达现场组、拼装为主。其拼装方式有：整体地面拼装法、直接搭接法、单面拼装法等，直接拼装法是其他拼装方法的基础。整体地面拼装法是框架结构横置地面上、内组装设备、管道，完成整体吊装就位于基础之上，其组、拼装方法是工厂冷箱加工方法现场的复制，尽管降低高空作业难度，但它对场地要求较为苛刻，需要有大型的吊装机械作为前列条件。单面拼装法仅是直接拼装法的简单改良，相比较来说，在进度管理上稍有提升。而今天我们所推荐的拼装方法，是对直接拼装法改进而生的较新、较值得推广的拼装方法——结构分段模块法，目前，它具有竞争代表性。

结构分段模块法是从直接拼装法基础上发展而来。直接拼装方法：当冷箱结构构件在结构加工车间通过简单地下料、焊接、加工处理，以散件的方法运达现场后，从设备基础顶部开始分段按图向上，按柱→梁→附件→面板→柱→重复工序顺序，由下向上拼接直至结构最顶部。为说明问题现举例，就一个生产能力为60000NM3/H的空分装置来说，主氩冷箱尺寸为14300×6700×62200（主氩冷箱分离式，混合式类同），结构以散件（柱、梁、面板、附件）的形式运达现场，由于公路运输能力限制，结构柱通常按设计要求，以8.5～12.5米分段到达，在设备基础上开始按如下拼装顺序向上拼装：第一段结构拼装（施工顺序：内脚手架搭建→柱→梁→附件→结构调整→外脚手架搭建→面板安装），完成验收后，进行第二段结构拼装（施工顺序：跟第一段相同）对接，完成验收后，再进行下一段拼装对接……直至结构顶部，见上图。

此方案的优点在于：1）由于内外脚手架的搭建，作业人员上下通行便利；2）便于质量、安全控制人员检查工作；3）150吨～200吨内吊车能够独立完成作业。

缺点在于：1）工期长；2）需要搭建内、外脚手架，措施费用高；3）高度作业量大，质量、安全管控工作量大。

考量如上不足问题，液空公司现推行一种新改良的冷箱结构拼装法——结构分段模块法，该方法（参考上例尺寸）是在设备基础邻近准备2块面积约分别为200（20×10）平方米的空地，表面平整固化处理后，其中一块空地按冷箱基础施工图位置预设8个临时基础（基础大小能够承载最大的结构模块重量），基础预埋钢板及安装固定卡具（可用4段角钢），另一块空地制作3个均匀分布的支撑鞍櫈（鞍櫈可用H200型钢进行加工，能够承载最大的结构模块重量），鞍櫈长度约7米。当结构材料散件运达现场后，按图从主冷箱的第一段（从下至上倒序为一、二、三、四、五，一般设计分为5段）开始，在鞍櫈上横向拼装A轴单片工作，完成单面框架的拼装、调整、检查、面板安装焊接后，移开置空地，之后开始完成C轴单片拼装工作，完成拼装、调整、检查、面板安装焊接（A、C、2、4、5、7等位置编号见下图）。

主氩冷箱结构拼装场地示意图

接下来的工序是开始在临时基础上竖向完成第一段组、拼装工作，工序如下：竖向吊装就位C轴单片、缆风绳可靠固定→竖向吊装就位A轴单片、缆风绳可靠固定→内脚手架搭建→2、4轴柱、梁、部件拼装、检查、调整→2、4外侧脚手架搭建→2、4面板安装、焊接→第一段整体尺寸检查→第一段整体吊装就位于冷箱设备上进行正式安装（保留临时脚手架，作为下一段拼装工作平台）；接下来，按同样工序、方法完成氩冷箱的第一段组、拼装及正式吊装就位工作，然后再回到主冷箱的第二段组、拼装，及正式吊装就位、对接（与第一段模块对焊）工作，转至氩冷箱第二段组、拼装，正式吊装、对接工作……如此循环，直至完成主、氩冷箱第5段的拼安装工作。在组、拼装以及正式吊装就位或对接过程中，多项工作可同步在地面上展开，极大地推动了工作进程。

经过经济数据对比，结构分段模块拼装法与直接拼装法相比较，其优势在于：1）脚手架措施费用节约40%以上；2）由于多项工作同时开展，流水作业，进度至少加速10%；3）由于拼装作业基本在地面完成，有利于工程质量、安全管控。

在使用本方案时，应当注意：在结构安装高度达到约30米高度后，第4、5段结构的重量（当冷箱设计尺寸越大时）一般会超过200吨吊车的起吊能力，此时当考虑容器吊装使用吊车提前进场，辅助完成结构最后2段的吊装、对接作业。