淺談空分冷箱施工工藝

【摘? 要】根據(jù)歷年不同氣體公司的冷箱產(chǎn)品特點和配套的施工工藝，尋求最佳的冷箱設計和施工工藝來降低成本。冷箱的設計決定了冷箱的施工工藝，施工工藝反之推動冷箱設計的改變。項目不同，冷箱的施工工藝會不同。但是冷箱模塊化，機械化以及管理精細化是發(fā)展趨勢。

【關鍵詞】冷箱，施工工藝，模塊化

引言

隨著我國冶金、石化、煤化工等產(chǎn)業(yè)十多年來對空分設備大型化需求的日益增加，空分設備規(guī)格朝著大型、特大型方向發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，大型空分項目由單臺的1萬Nm3/H氧裝機量，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為單臺15萬Nm3/H氧裝機量。

作為空分裝置的重點設備，單套空分冷箱高度可以達到70米，重量可達950噸。冷箱越來越重，形狀也越來越大，安裝難度和危險性越來越大。這就要求冷箱的施工工藝在此大環(huán)境影響下也要不斷的改變和調(diào)整。

1.我國的基本國情

改革開放初期，我們是貧困國家。相比機械成本和材料成本，人力成本相對極為便宜，大型吊裝機械價格昂貴。同時因為大型機械資源稀少，容易造成吊裝檔期和施工進度不匹配。所以此時的冷箱施工工藝以散裝到現(xiàn)場，現(xiàn)場立式安裝為主。這和當時歐美發(fā)達國家機械便宜，人工昂貴的國情截然不同。

進入本世紀10年代，隨著大型機械的資源越來越多。機械的臺班單價和人工單價比越來越小。越來越多的大型空分項目會施工更多的機械作業(yè)來減少人力作業(yè)。

2.冷箱施工工藝的改變因素

2.1項目進度需求

從項目投資角度來講，越早投產(chǎn)越能帶來利益。項目的進度就成為項目是否成功的一個關鍵考核因素。這就促進了冷箱朝向模塊化設計，各個專業(yè)施工齊頭并進同時進行。

2.2施工人力成本要求

隨著人工紅利的消失，技術工種需求量與實際供給量不對稱。人力成本大幅度增加。負責冷箱安裝的安裝公司希望工程進度更緊湊，工作效率更高效，降低施工成本。同時空分項目建設單位也希望降低成本來提供市場競爭力。

2.3國家監(jiān)管力度

國家安全監(jiān)察部門也越來越加大對有高風險的高空作業(yè)的控制。同時隨著國民安全意識的提高和現(xiàn)場管理的精細化，越來越多的施工人員開始重視安全文明施工。

3.冷箱的施工工藝

3.1冷箱主要組成部分有以下3個部分

（1）作為保溫箱的鋼結(jié)構(gòu)外殼。（鋼結(jié)構(gòu)，冷箱面板）

（2）內(nèi)部核心設備（熱交換器/塔器）。

（3）管道工程，儀表工程。

3.2冷箱主要組成部分的施工特點

（1）在大型空分項目中，鋼結(jié)構(gòu)施工比較繁瑣，難度比較大。高空作業(yè)多，安全風險高。如何降低鋼結(jié)構(gòu)施工難度和安全風險是考慮方向。

（2）冷箱內(nèi)塔是安裝重點。需要大型吊機。同時，塔的到貨時間受到一定條件限制。如何把鋼結(jié)構(gòu)施工和塔吊裝綜合考慮一直是降低施工成本的一個重要環(huán)節(jié)。

（3）管道工程和儀表工程的施工周期比較長。從歷年冷箱施工質(zhì)量事故分析中。管道工程和儀表工程的施工質(zhì)量問題占據(jù)絕大部分。所以如何控制管道工程和儀表工程的施工一直也是施工質(zhì)量關注的重點。從施工質(zhì)量控制難易程度來看，一般是地面整體預制冷箱要優(yōu)于立式安裝冷箱。車間制造冷箱由于施工現(xiàn)場制造冷箱。

3.3目前的冷箱施工工藝

舉空分冷箱最重的精餾塔冷箱為例。目前國內(nèi)的冷箱施工工藝主要有以下3個方向：

（1）冷箱框架材料在工廠預制成梁，柱，板散件。發(fā)到現(xiàn)場后搭設滿堂腳手架高空拼接。在鋼結(jié)構(gòu)安裝到一定高度后，整體吊裝冷箱內(nèi)設備精餾塔或者高空分段組對冷箱內(nèi)設備精餾塔。管道地面預制，高空立式安裝。典型的有法國液空公司產(chǎn)品。

優(yōu)點：①降低鋼結(jié)構(gòu)材料規(guī)格。②最大噸位的吊機噸位相對小一些。

缺點：①高空作業(yè)比較多，高空作業(yè)風險比較高。②進度比較慢。③施工質(zhì)量保證相對難度大。④吊車臺班相對多一些。

（2）冷箱框架材料的預制加深模塊化。工廠制造時，已經(jīng)把鋼結(jié)構(gòu)制造成片。流水線作業(yè)發(fā)到項目施工現(xiàn)場，直接吊裝，或地面拼裝成面或段。冷箱內(nèi)設備精餾塔整體吊裝或者分段吊裝在高空中進行組對安裝。工藝管道部分地面預制，立式安裝。典型的有德國Linde公司和國內(nèi)的龍頭杭氧等。

優(yōu)點：①在一定程度上減少了高空作業(yè)風險。②在一定程度上提高了工作效率。③最大噸位的吊車噸位相對小一些。

缺點：①工藝管道作業(yè)效率低。工期相對水平制作冷箱要長。②施工進度受到土建進度影響。③冷箱鋼結(jié)構(gòu)施工時需要施工作業(yè)空間，影響周圍其他施工作業(yè)。④油漆質(zhì)量和焊接質(zhì)量相對水平制造冷箱更難控制。⑤吊車臺班相對多一些。

（3）冷箱框架材料的預制繼續(xù)加深模塊化。（現(xiàn)場）水平制造整體/分段冷箱，現(xiàn)場直接一次吊裝或者對接。典型的有美國空氣化工產(chǎn)品公司。

優(yōu)點：①施工難度低，高效，不占用現(xiàn)場施工空間。②質(zhì)量容易控制。③高空作業(yè)相對少，施工比較安全。④節(jié)省工期，可以和打樁/土建施工同步進行，大大節(jié)省工期。尤其對于產(chǎn)品線冷箱。⑤大型吊車臺班相對少一些。

缺點：①受到陸路運輸限制，尤其對于內(nèi)陸大型空分項目。所以促進了在現(xiàn)場預制區(qū)水平制作冷箱，冷箱短駁后整體吊裝。②對于多套空分裝置，在設計時，需要考慮設備布置。指定施工計劃時，需要考慮冷箱吊裝區(qū)的其他作業(yè)的先后順序。③由于整體吊裝，冷箱的框架材料強度上會考慮的多一些。④在這三種主流冷箱施工工藝的基礎上會推動一些設計改變，如對于超大型空分項目，把精餾塔冷箱分成兩個冷箱來降低冷箱的重量和尺寸。如冷箱形狀有矩形和圓形。

4.冷箱施工工藝的制約因素

（1）氣體公司的戰(zhàn)略考慮，氣體公司的戰(zhàn)略考慮不同，相應的設計和施工工藝也就不同。

①對于氣體僅供貨不負責施工的項目，為了降低合同總價，增加投標競爭力，把施工部分剝離出去。同時把冷箱供貨的鋼結(jié)構(gòu)部分材料費降低，施工難度會考慮的相對少一些。

②對于高附加值的電子氣項目，進度要求非常高。基本上會采用水平制造整裝冷箱（車間或者現(xiàn)場制造），一次性吊裝的施工工藝來滿足項目進度需求。

（2）企業(yè)文化。①氣體公司的施工安全管理文化不同。對工效考核指標不同。

②氣體公司是否愿意主動改變冷箱概念設計和施工工藝的動力和阻力不同。

（3）項目特點。運輸限制，尤其對于超大型空分，冷箱水平運輸受到陸運的限制。

①場地限制，施工現(xiàn)場不具備冷箱施工場地。

②關鍵設備供貨進度限制。

③產(chǎn)品線項目。

④供貨范圍和客戶需求。

5.結(jié)論

每個項目會有自己的特殊性，不能絕對的說某一種施工工藝在任何項目都是最好的。第2種冷箱安裝模塊化在國內(nèi)空分項目上雖然為冷箱施工工藝主流。但冷箱制造模塊最大化的整裝冷箱依然受到市場的青睞。保留制造車間的氣體公司一般都會保留整裝冷箱制造工藝。

所以隨著人口紅利的逐漸消失，冷箱的施工機械化，制造模塊化，管理精細化是冷箱施工工藝發(fā)展趨勢。

作者簡介：梁書光（1981.12-），男，漢族，安徽蕭縣人，學士，冷箱施工工程師。