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略论6000m3/h空分塔施工技术
空分塔是制氧站的核心设备。江阴钢厂6000m3/h空分塔由哈尔滨制氧机厂生产,其型号为KDON-6000/13000—Ⅱ。该空分塔长8.5m,宽5.2m,高40m,由冷箱、塔内设备、管道、阀门、仪表等组成。
空分塔施工先进行冷箱拼装、设备吊装,再进行管道安装、系统试气试压,最后进行系统吹扫、整体冷试和充填珠光砂。
空分塔施工区域狭小,高空立体交叉施工多,施工技术要求高,施工难度大,必须做好充分的施工准备。
一、冷箱和塔内设备安装
冷箱是空分塔的外壳,由型钢和钢板组焊成的冷箱板拼装而成,各相邻冷箱板之间由安装螺栓连接,外面采用密封连续焊,里面采用间断焊。
冷箱安装采取将两块冷箱板在地面拼接、然后吊装的施工方法。冷箱板拼接的尺寸误差直接影响整个冷箱的拼装质量。因此,在施工现场利用钢平台设置一个拼接平台,拼接平台找平以后用小钢板将每块钢平台连接起来。为减小冷箱板拼接过程中的变形量,拼接时采取了反变形法:即当冷箱板骨架内侧焊接时,让两块冷箱板呈自由状态,间断焊接完毕后,将两块冷箱板翻身,调整好尺寸,然后将其四角刚性固定,先间断焊,最后满焊,使两面的变形尽量抵消掉,从而保证冷箱板的拼接质量。
冷箱内一般有分馏塔、主热交换器、粗氩塔、精氩塔等多台设备,在冷箱拼装和设备吊装时,要充分考虑施工方法的可行性、安全性、合理性和经济性,合理安排冷箱板的拼装和设备吊装的顺序。
每层第一块冷箱板吊装就位后,为安全起见,必须及时采取临时稳固措施,一般采取拉缆绳与刚性斜撑固定相结合的方法。设备吊装前,在设备上需安装吊耳。如需捆扎设备时,必须对设备本体采取保护措施,避免钢丝绳与设备本体直接接触。
二、管道脱脂、配管和焊接
空分塔低温深冷,氧气助燃,遇油易爆。因此,必须对空分塔内设备、管道、阀门、管件等进行脱脂处理。铝制件的脱脂,严禁使用四氯化碳溶剂,必须用聚氯乙烯或三氯乙烯溶剂,非铝制件均用四氯化碳进行脱脂。脱脂后的管道、阀门、管件等均用白布扎口密封。
空分塔内管线错综复杂,管道安装必须按照以下原则:先大管,后小管,先下部,后上部,先主管,后辅管;先预制,后配置;加热管与低温管、液体容器壁面距离不小于300mm;管线安装从分馏塔上部开始向下进行。
管道预制场的地面上须铺设4mm厚的橡皮垫,工具使用不锈钢丝刷、铝制水平尺、木榔头、尼龙绳等。补偿管道不得随意改动,液体管的水平走向按流向倾斜5%。仪表管在安装过程中要编号、挂牌,每装一根都要认真核实,避免漏装或错装。
铝制管道焊接与其他材质相比,具有特殊性。为保证焊接质量,应严格按焊接工艺规定执行。焊接铝合金的焊工均须经过严格培训,考试合格后,发上岗证书,方可上岗操作。
交流钨极手工氩弧焊机在正式使用前要全面检查并调试好,保证水气无漏、无阻,电流稳定及高频引弧,氩气纯度不低于99.9%。
清洁的焊丝和接口是保证质量的前提。铝合金焊丝的一般处理过程为:碱洗—清水冲洗—中和—烘干。接口边缘一般用电动刮刀将接口两侧各20mm内的氧化膜除去,清理好后不得再接触脏东西,并尽可能当天焊完,如隔天焊接再用不锈钢刷除去新的氧化膜。
焊接时,不允许钨棒与工件接触引弧,应将钨极在引弧板上燃烧炽热后,再到焊缝处引弧。熄弧时应将弧坑填满,缩小熔池,避免产生缩孔,终点结合处应焊过头20~30mm。
配焊口应避免强制进行,以减小焊接后产生较大的残余应力。对口应做到内壁剂平,错边量不得超过管壁厚度的10%,且不大于1毫米,内壁同样要求光洁,不得有毛刺、粒屑。内部不加衬圈焊口,要求间隙尽可能等于零,特别是仰焊部位,管内壁应倒1~1.5毫米的圆角。使用衬圈时,衬圈必须与管壁贴紧。
三、空分塔管路压力试验
空分塔内所有管道安装结束,拍片合格后,即可作系统压力试验。根据工作压力,空分塔压力试验共分低压、中压和膨胀前空气系统三个系统。试验介质采用干燥无油的压缩空气。气源由仪表空气压缩机提供,通过高压皮带将气源和试压系统连接起来。
试压顺序先膨胀前空气系统,再中压系统,最后低压系统。试压检漏剂采用中性无脂肥皂粉。检漏步序:冲压至0.02MPa—焊口、发兰等连接件外检漏—处理后升压至0.05MPa—再检漏—保压1小时—减压至设计压力保证1小时—检查外部泄露情况—合格后减压。
试压主要的泄漏点有以下几种情况:管道焊缝处漏,多为气孔缺陷;连接发兰处漏,多为垫片质量或螺栓未均匀拧紧所致;阀门外漏,压盖发兰或阀杆处漏;阀门内漏,阀门关闭不严,需研磨加工。
四、空分塔系统吹扫、整体冷试和充填珠光砂
空分塔系统吹扫一般应先吹扫塔外系统,后吹扫塔内系统,要一部分接一部分进行。吹扫压力中压系统应保持0.25~0.4MPa,低压系统保持在0.04~0.05MPa,各系统吹扫应反复多次,时间不少于4小时。
整体冷试前,应对空分塔进行全面加温和吹冷,冷试应依次将分馏塔、冷凝蒸发器等主要设备冷却到尽量低的温度,各保持1~2小时,然后冷却整个分馏塔,使所有的压力容器和管道外表面结上白霜,并保持3~4小时。
整体冷试合格后,即可充填珠光砂。充填时,各容器和管道内均充气,并保持0.25MPa,然后微开各计器管小阀,各温度计均通电,以便检查计器管路和温度计电缆在充填珠光砂过程中是否受损。此外,在充填口处应采取安全防护措施。
五、实施效果
整个空分塔从开始施工到调试成功共历时6个月,无论在工程进度、安全、质量方面,还是在成本和效益方面均取得了较好的成效。
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