撬装技术在空分行业的应用浅析

撬装技术在空分行业的应用浅析

1王连喜 2 贾坤 3何靖 4郭旭魁 5马仲巧

西安陕鼓动力股份有限公司工程技术分公司 陕西西安 475002

【 摘 要】 撬装设备是一种新型的设备组装形式， 在空分工程设计应用时其总图专业、 管道专业、管道专业、结构专业要符合各个专业的布置原则， 同事满足空分工艺需求， 达到撬装空分设备设计紧凑，现场安装简便、 工期短， 质量可靠等诸多优点。

【 关键词】 撬装； 布置； 设计

随着空分冶金、化工的产业升级步伐不断加快，用户对空分工期、质量要求也随之提高，空分工程总包面临着技术升级的挑战，撬装设计以其占地面积小、质量可靠、建设周期短、重复利用率高等优势，越来越受到诸多企业及用户的关注。撬装设计技术逐步在新的工业发展时代绽放光彩。撬装是指一组设备固定在一个角钢或工字钢制成的底盘上，移动、就位可以使用橇杠。撬装是设备框架和设备整体组合的一种形式。

空分的撬装技术是通过合理的谋划，将能够独立完成某一具体功能相对独立系统内的阀门、设备、管道、仪表统一做成整体式集合，撬块上管道等其他设备连接时，无需再在中间安装阀门、仪表等设备。从而有效减少现场工作量，只需完成管线和电气的对外联通。撬装设备结构紧凑，占地小，大大节约了空间。撬装设备可以整体迁移，设备再利用率高，同时对工厂后期设备搬迁、改造节省了大量施工工作。撬装设备外观美观，更能体现现代化工厂的特点。

空分装置由多个系统组成，包括压缩系统、预冷系统、纯化系统、分馏塔系统、贮存气化系统等组成。大中型空分由于设备重量、体积较大，大范围的实施撬装，在运输、现场吊装和安装存在诸多困难，撬装技术的优点无法充分体现。但在关键位置也能发挥一定的技术优势。分子筛纯化系统区域实现管道（包括原料空气管道和再生气管道）阀门的撬装。在氧气调压站区域也可以实现调压站的整体撬装。使氧气不锈钢管道、氧气专用阀门、阻火器、过滤器整体组装成撬。在一定程度上实现现场安装工作转移到工厂内。实现安装质量提高和工期的缩短。

撬装技术在小型空分的优势比较明显。由于小型空分的动静设备质量体积都比较小。纯化系统、预冷系统（仅指冷气机形式）可以实现撬装。其中纯化系统可以将两台分子筛吸附器、两台电加热器、水分离器及切换阀、仪表等统一设计成撬。预冷系统可将冷气机与部分水管道设计成撬。

在确定空分具体的撬块区域后，由于设备、 管道、 阀门、 仪表等均布置在一个或者多个撬块上， 需要严格根据空分工艺流程的详细要求将全部设备合理分配到几个撬块上， 并确定各撬块所承担的工艺功能来确定相对位置， 然后将各个撬块放置在用户提供的场地界区内， 从而初步完成撬块的布置方案。 在撬装设备的总图布置中应同时严格执行HG/T20649《化工企业总图运输设计规范》、GBJ16《建筑设计防火规范》、GB50160《石油化工企业设计防火规范》、GB50030《氧气站设计规范》、GB16912《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》等国家或行业规范。撬块之间之间的距离不宜小于0.6m,以保证巡检、维修需要。

管道设计合理的基础是设备布置的合理。设备布置直接决定了撬装设计的核心内容， 空分撬块设计受空间限制，在做设备布置方案时，需要充分发挥三维设计软件的优势，对关键 设备进行详细建模，满足工艺需要的基础上， 考虑设备布置方案，为了防止设备、 管道、 仪表无法布置，影响装置的工艺性能，应先直径较大的管道进行建模，根据大直径管道、阀门占据空间的情况，来确定设备的位置。撬装主体方案的确定主要按以下原则执行： 原则上能放在撬块上的设备尽量放在撬块上，减少运输安装的工作强度。 以减少拆装和运输的工作量， 除体积重量较大设备或无法承受运输条件（震动、灰尘等）设备。另外配套的较小口径的管道、 阀门及仪表现场安装工作量不大，也可考虑单独布置， 到现场进行安装； 设备之间的布置间距需要符合环境保护、 防火及其它安全生产的要求，运行时经常需要查看的仪表， 开关频繁的阀门尽量布置的撬块周围。管壳式换热器需要充分考虑检修时的抽芯空间。部分较小设备或特殊设备也可从撬块的顶部吊出进行检查维修。

撬架设计在橇装设备设计中是关键，其计算不是难点，但其结构合理设计是难点，即要结构简单美观满足功能要求（如管支架，线槽桥架等合理布置），又要满足撬内安装、检维修空间要求，还要使整撬安装空间满足施工场地的要求。撬架是指底座或框架，由各种型钢组成， 主要用于承载安装空分设备、 工艺管道、 仪表， 满足整体运输及安装需要。 撬架结构专业在设计时主要遵循以下设计原则：首先应结合《超限运输车辆行驶公路管理规定》 及运输方式，确定成撬的长宽高。 一般来讲，这对国内项目，由于生产安装均在国内实施，主要考虑公路运输要求， 运输车辆的总高度如超过4m； 宽度超过2. 55m； 长度超过18. 1m。或者高度从地面算起超过4. 5m， 宽度超过3. 75m， 或者货车总长度超过28m均属于超限货物运输车辆。 因此撬块尽量控制在宽度2. 55m，高小于3. 0m， 长度小于14m， 否则属于超限货物运输， 如运输受限，则运输车辆的运输时间、 路线、 速度行驶公路受限， 造成运输成本提高， 运输时间增长。

撬块的结构强度应充分满足撬装设备制作、 吊装、 运输、 运行过程中的荷载和振动等； 因考虑现场安装时吊装，撬块上合适位置必须单独设计吊装用支耳； 撬块之间应设置定位销， 并在工厂内进行与安装， 纯化系统撬块上应设置切换阀门检修所需的平台及相应的梯子， 如空间过小，也可考虑现场撬块就位后，再进行安装爬梯。

空分撬块内管道设计要求做到安全可靠经济高效，同时力求整齐美观； 设计时遵守常规管道设计原则，在管架、管墩上布置管道时,宜使管架或管墩所受的垂直荷载、水平荷载均衡；管道布置应使管道系统具有必要的柔性.在保证管道柔性及管道对设备、机泵管口作用力和力矩不超出过允许值的惰况下,应使管道最短,组成件最少 。应在管道规划的同时考虑其支承点设置.宜利用管道的自然形状达到自行补偿； 气液两相流的管道由一路分为两路或多路时,管道布置应考虑对称性或满足管道及仪表流程图的要求. 管道走向尽量不影响设备功能发挥； 管道上的阀门、 仪表等应有充分的安装巡视维修空间； 由吸收振动、 热膨胀及冷收缩等特殊要求的管道支吊架应设置成固定架、 限位架等。 撬装设备出撬块界区的管口的位置， 并尽量集中布置。以方便现场连接。

结束语

总之撬装一种新型的工程设计形式， 各个专业在遵守国家行业强制性规范的同时要满足撬装设备的特殊要求， 以期体现出撬装空分占地面积较小、 现场安装便捷、 拆除移动方便迅速等优点， 在海外市场及国内中小型空分设计中应用会建立一定市场优势。撬装技术是一种综合性较强的工程设计技术，需要多专业紧密协作，密切配合，才能提供较为合理布置方案，否则无法达到保证工艺合理性，同时保证连接管道成本最低，还要考虑操作性等要求。设计时需要设计者加强专业间的互联互通，通过多种撬装方案的比选，最终实现最优设计。