大型空分制氧工程設(shè)計經(jīng)驗

商玉龍

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176)

大型空分制氧工程設(shè)計經(jīng)驗

商玉龍

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176)

本文結(jié)合工程實際分析了大型空分制氧工程設(shè)計需要注意的一些問題,并根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗,就如何管理好一個大型空分制氧工程設(shè)計,給出了一些建議。

空分制氧 設(shè)計 管理

1 前言

近些年,空分制氧設(shè)備在化工、冶金等企業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用?？辗种蒲踉O(shè)備的良好運行是化工、冶金企業(yè)保證生產(chǎn)的必要條件。一套制氧設(shè)備要想充分發(fā)揮其功效,除了有性能可靠的設(shè)備、合理正確的安裝、細(xì)心及時的維護(hù),設(shè)計單位對于該制氧工程的工廠設(shè)計也是極其重要的。并且隨著科技的進(jìn)步、設(shè)備的不斷更新,制氧站規(guī)模趨于大型化,多樣化。

因而,對一個合格的制氧空分工程設(shè)計者提出了更高的要求。

2 大型空分工程設(shè)計需要注意事項

(1)總平布置 總平布置要控制好安全距離。內(nèi)部重點控制對象有:甲類車間、液氧貯槽、氧氣球罐、變電站;外部重點控制對象有:重要公用建筑、鐵路、可燃?xì)怏w儲罐、民用建筑。

設(shè)備及管線布置要以工藝流程舒暢、操作維護(hù)方便與站區(qū)整潔美觀、符合安全規(guī)范為原則,布置方案要盡量滿足流程順序。

(2)主廠房主廠房跨度選擇要考慮空壓機(jī)冷卻器的檢修。在廠房跨度不能滿足空壓機(jī)冷卻器檢修,又不宜擴(kuò)大跨度的情況下,可在廠房的墻上開門,但要避開廠房柱,或局部調(diào)整空壓機(jī)所在位置的廠房柱距。主廠房設(shè)置吊車規(guī)格按照檢修最重件或者設(shè)備安裝時起吊最重件選擇,設(shè)計師亦要考慮業(yè)主要求。軌面標(biāo)高需要根據(jù)設(shè)備的高度和起吊件的特點計算確定。如果是汽輪機(jī)驅(qū)動的空壓機(jī),往往安裝在比較高的二層平臺,需要抬高軌面,以滿足檢修要求。如果需要的軌面標(biāo)高很高,造成了投資的不合理增加,可考慮局部采用活動屋面。例如由中冶京誠工程技術(shù)有限公司設(shè)計完成的某鋼廠40000Nm3/h空分,廠房屋面設(shè)計了可拆卸的檢修孔,檢修時使用汽車吊。

(3)空氣過濾、壓縮系統(tǒng)過濾器的反吹氣源一般用儀表空氣,壓力0.5MPa,但要核實過濾器廠家資料。有的過濾器要求反吹壓力為0.8MPa,儀表氣壓力不能滿足,需要用滿足壓力要求的空氣或氮氣反吹。過濾器管口標(biāo)高應(yīng)與空壓機(jī)入口標(biāo)高一致,減小阻損。入口管道宜采用不銹鋼管,防止管道銹蝕?？諌簷C(jī)排氣管道由于溫度高、應(yīng)力大,需要進(jìn)行應(yīng)力計算,避免出現(xiàn)排氣管道上補(bǔ)償器拉裂的情況。另外不同廠家的設(shè)備,其流程亦有不同,排氣管路上的止回閥、流量計及空冷塔進(jìn)口等的安裝要求需要細(xì)心核實資料。

(4)氧壓機(jī)系統(tǒng) 氧壓機(jī)的保安和試車用氮氣管道必須除銹脫脂。氧壓機(jī)放空閥與安全閥在配管時盡可能使排出氣流的方向朝向放空消音器,減少彎頭,以緩沖高速氣流的沖擊,消除安全隱患。氧壓機(jī)放空消音器放散口的標(biāo)高不宜低于10米,對于大型氧壓機(jī),氧氣放散量大,在不利氧氣擴(kuò)散的大氣條件下,會造成放空消音器附近氧氣濃度大幅升高,形成安全隱患,因此放散口標(biāo)高要現(xiàn)場情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)募痈摺?/p>

(5)空氣預(yù)冷系統(tǒng) 對于室內(nèi)布置,一定要核實空、水冷塔的人孔、爬梯與屋面梁、構(gòu)造梁的關(guān)系。分餾塔出來去水冷塔的氮氣、污氮氣管道往往比較大,穿屋面、或墻面時需與廠房土建圖紙細(xì)細(xì)核實,避免碰撞?？绽渌菈毫θ萜?設(shè)計往往需要增設(shè)貼板以進(jìn)行管道支架的安裝,這就需要設(shè)計人員在設(shè)備審查階段告知設(shè)備廠家。冷凍機(jī)冷卻器需要定期抽芯檢修,設(shè)計需留出足夠空間。

(6)分子篩純化系統(tǒng)分子篩吸附器的進(jìn)出口空氣、污氮管道盡可能對稱布置,以均衡管道阻力。場地布置緊張的項目,建議提前跟業(yè)主溝通采用立式吸附器,節(jié)約占地。如果建設(shè)地點在冬季嚴(yán)寒地帶,建議系統(tǒng)閥門設(shè)置在有采暖的廠房內(nèi),如嚴(yán)寒地區(qū)某鋼廠15000Nm3/h空分,在分子篩吸附器下面設(shè)計成了封閉的房間,冬季有采暖,分子篩系統(tǒng)的閥門布置在該房間內(nèi)。分子篩系統(tǒng)管道直徑大(如6萬空分為DN1400)、溫度高(加熱器后可達(dá)170℃以上)、應(yīng)力大,因而設(shè)計時需要進(jìn)行應(yīng)力計算,達(dá)到管系的合理布置。分子篩系統(tǒng)管道支架多、型式多樣,有滑動支架、單片支架、彈簧支架等,提土建任務(wù)和會簽時一定要仔細(xì)、慎重。

(7)空分塔/膨脹機(jī)系統(tǒng)空分塔與主廠房的距離以方便操作為宜,一般情況下空分冷箱壁與廠房距離為3～4米。對于膨脹機(jī)布置在室外,且空分塔、膨脹機(jī)是垂直于廠房的情況,膨脹機(jī)系統(tǒng)與廠房間應(yīng)留出2米左右通道。進(jìn)出換熱器冷箱的空氣、氧氣、氮氣等管道如果有若干支管,配管時要盡量對稱布置,保證氣流均勻分配。換熱器冷箱的配管不僅考慮外部管道變形量,亦要考慮內(nèi)部管道變形量,進(jìn)行管系的柔性計算,通過加設(shè)彈簧支架或者設(shè)置補(bǔ)償器來解決。對于室外布置的膨脹機(jī),要設(shè)計防雨棚。防雨棚可以設(shè)計成承重鋼平臺,作為空分系統(tǒng)的閥門操作平臺,節(jié)省占地。

空分出來的低壓氧氮產(chǎn)品進(jìn)入氧、氮壓縮機(jī)廠房的路由要提前考慮,與廠房吊車梁及輔助間屋面的設(shè)計有很大關(guān)系。

(8)液體貯存系統(tǒng) 液氧貯槽的布置要考慮區(qū)域內(nèi)外設(shè)施的安全距離。液體貯槽區(qū)要設(shè)置圍堰,當(dāng)發(fā)生液體泄漏時,盡可能把泄漏的液體控制在圍堰內(nèi)逐漸蒸發(fā),避免引發(fā)事故。

(9)站區(qū)管線系統(tǒng) 制氧站站區(qū)管線往往設(shè)計成管廊形式,首先根據(jù)工藝管道中大口徑管道的跨距來確定管廊的跨距,以減少落地支架的數(shù)量,小口徑管道由于跨距小,可通過增加管廊中的橫梁數(shù)量來解決。但要注意的是管廊跨距如果選的過大,勢必要加大管廊框架的桿件截面,增加鋼材消耗。為了確保經(jīng)濟(jì)合理,可與鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商,進(jìn)行優(yōu)化。

(10)氧氣調(diào)壓站 氧氣調(diào)壓站應(yīng)設(shè)防護(hù)墻,防護(hù)墻上方不宜設(shè)頂蓋或雨棚,應(yīng)保證一定的通風(fēng)面積,氧氣閥門的閥桿穿防護(hù)墻開洞的縫隙應(yīng)用鋼板封堵。電氣儀表電纜不得穿越防爆墻。

3 空分制氧項目管理的幾點建議

以往設(shè)計院面對的客戶主要為鋼廠、化工企業(yè)等,而近些年來我們的主要客戶是各類氣體公司。為了適應(yīng)不同的客戶需求,我們需要對自己提出更高要求,主要就體現(xiàn)在工程設(shè)計的項目管理上。

由于空分項目的工藝流程較為復(fù)雜,專業(yè)性強(qiáng),所以體現(xiàn)在設(shè)計項目的管理上,最好的是由工藝負(fù)責(zé)人兼任設(shè)計經(jīng)理,作為項目技術(shù)和管理的核心,專人從頭負(fù)責(zé)到底。讓合適的工藝負(fù)責(zé)人統(tǒng)領(lǐng)全局,基本上就有了勝算的把握,剩下就要各專業(yè)的積極協(xié)同配合。

其次重視與業(yè)主的溝通,一個優(yōu)秀的設(shè)計是以對工藝流程的透徹領(lǐng)悟和與業(yè)主的良好溝通為基礎(chǔ),形成一個有業(yè)主特色的優(yōu)秀設(shè)計理念,然后在各專業(yè)的協(xié)同配合下,將其轉(zhuǎn)化成優(yōu)秀的設(shè)計成果。

再次合理簽訂進(jìn)度表,進(jìn)度表有其嚴(yán)肅性,同時也有很大的局限性。當(dāng)初按計劃制訂的進(jìn)度表,難免會有事先的估計不足,在進(jìn)度控制過程中必須要及時更新。進(jìn)度表是綜合內(nèi)部、外部條件和需求的產(chǎn)物,有強(qiáng)制性也有靈活性。合理的進(jìn)度表能夠保證設(shè)計有序開展,而僵化的進(jìn)度表會暗藏設(shè)計質(zhì)量隱患。

做好成品的會簽工作也很重要。工藝負(fù)責(zé)人在對各專業(yè)的設(shè)計圖紙進(jìn)行會簽的同時,要確認(rèn)各專業(yè)成品是否符合工藝設(shè)計思路,是否滿足了甲方的要求,是否執(zhí)行了會議紀(jì)要,把好成品發(fā)送的質(zhì)量關(guān)。

最后良好的設(shè)計現(xiàn)場服務(wù)是很必要的。設(shè)計指導(dǎo)現(xiàn)場施工,而施工反饋的問題亦能有助設(shè)計,這是個相輔相成的過程。

4 結(jié)語

筆者是站在一個工藝負(fù)責(zé)人的角度結(jié)合多年的工作經(jīng)驗,就空分制氧分系統(tǒng)設(shè)計注意事項和項目管理給出了自己的看法。一個優(yōu)秀的制氧工程項目,是需要各專業(yè)設(shè)計師、業(yè)主、施工方等群策群力共同完成的,要把項目當(dāng)做是自己的作品,認(rèn)真對待。希望本文對于剛涉足此領(lǐng)域的年輕同志有所幫助,也歡迎各位同仁提出誠懇意見及分享寶貴經(jīng)驗。

[1]深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程,GB16912-2008.

[2]建筑設(shè)計防火規(guī)范,GB50016-2006.