模塊化建設(shè)在化工工程中的運(yùn)用分析

武廣召

(山東瑞皇化工有限公司,山東 德州 251500)

0 引言

隨著社會(huì)多領(lǐng)域全面發(fā)展，當(dāng)前在新時(shí)期化工工程建設(shè)發(fā)展中要注重對(duì)高處施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控。全面提升安裝施工質(zhì)量，控制施工工期。要注重基于傳統(tǒng)施工組織順序，做好鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制、安裝施工、設(shè)備安裝、工藝配管、水壓試驗(yàn)、防腐保溫等，最大程度控制工程隱患。模塊化施工操作要注重做好工程進(jìn)度、安全、質(zhì)量、成本等方面綜合管控。在模塊化施工中要注重轉(zhuǎn)變施工作業(yè)順序，對(duì)關(guān)鍵施工路徑進(jìn)行調(diào)控。均衡工程進(jìn)度控制，調(diào)節(jié)項(xiàng)目建設(shè)壓力，全面提升施工效率、資源應(yīng)用效率，控制多項(xiàng)安全隱患、質(zhì)量問題。在我國整體設(shè)計(jì)水平快速發(fā)展、各項(xiàng)工藝技術(shù)日益成熟基礎(chǔ)上，諸多產(chǎn)品供應(yīng)鏈逐步完善，對(duì)模塊化施工發(fā)展能提供較大動(dòng)力。

1 模塊化施工的發(fā)展

模塊化建設(shè)就是在工程設(shè)計(jì)階段對(duì)項(xiàng)目建設(shè)以及相關(guān)裝置展開有效策劃、評(píng)估、分析，之后展開可管理的模塊化分解和設(shè)計(jì)，這樣能有效調(diào)控現(xiàn)場安裝任務(wù)量。在采購階段要注重基于設(shè)計(jì)功能模塊展開集中訂貨、運(yùn)輸、供貨等。在施工過程中基于深度預(yù)制加工確立模塊，將其運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，再運(yùn)用吊裝方式展開模塊拼裝。模塊化施工實(shí)踐，起初是諸多專利商針對(duì)自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，在技術(shù)壁壘中逐步構(gòu)建成套的組合模塊，用于規(guī)范現(xiàn)場施工作業(yè)活動(dòng)。其模塊化施工規(guī)模以及施工數(shù)量受到專利商實(shí)際供應(yīng)范圍影響，也會(huì)受到運(yùn)輸?shù)跹b條件限制，僅限于核心部分的設(shè)施模塊化?，F(xiàn)階段，諸多國外工業(yè)裝置選址主要是偏離于人口密集區(qū)域，處于城鎮(zhèn)地區(qū)。此區(qū)域加工制造業(yè)發(fā)展難以適應(yīng)項(xiàng)目建設(shè)發(fā)展需求。諸多區(qū)域處于惡劣自然環(huán)境中，施工工期要求較多，施工作業(yè)復(fù)雜性與環(huán)境惡劣情況突出，要注重全面轉(zhuǎn)變此類工程建設(shè)模式。所以，要注重積極整合組合模塊建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，注重在制造廠中運(yùn)用各類特殊材料以及特殊技術(shù)工藝，這樣能全面提升模塊化施工成效。在國內(nèi)石油化工安裝領(lǐng)域中運(yùn)用模塊化施工還處于發(fā)展階段，此階段是在存有特殊需求基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)局部、少量的設(shè)施模塊化施工。比如催化裂化裝置余熱鍋爐、乙烯裝置裂解爐對(duì)流段、大型塔器整體制作等。加上現(xiàn)場二次組裝產(chǎn)生的模塊化施工，比如管道工廠預(yù)制、框架分段吊裝等。在社會(huì)發(fā)展新時(shí)期，要注重做好模塊化施工，在工業(yè)化工程安裝過程中注重展開深度模塊化施工[1]。

2 模塊化建設(shè)的優(yōu)勢

在模塊化建設(shè)中，能有效縮短項(xiàng)目建設(shè)工期，實(shí)現(xiàn)土建施工以及工藝模塊施工同步展開。在預(yù)制工廠內(nèi)展開模塊化建造，但是會(huì)受到天氣要素以及場地環(huán)境影響。模塊化建設(shè)還能有效降低現(xiàn)場工作量，提升裝置焊接、組裝施工成效，調(diào)試活動(dòng)均是在制造廠內(nèi)展開，現(xiàn)場主要是負(fù)責(zé)模塊搭接以及各類裝置系統(tǒng)安裝調(diào)試。在諸多偏遠(yuǎn)的化工工程建設(shè)區(qū)域，此地區(qū)人力資源不足，展開模塊化施工有助于控制現(xiàn)場施工量，節(jié)約較多人力資源[2]。在模塊化施工中有助于對(duì)高空作業(yè)進(jìn)行控制，便于調(diào)節(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)。充分整合應(yīng)用模塊化制造廠具備的人力資源與物力資源優(yōu)勢，這樣能有效解除現(xiàn)場施工作業(yè)條件限制。在模塊制造廠內(nèi)部展開焊接、吹掃、試壓、調(diào)試等操作，有助于提升現(xiàn)場施工質(zhì)量，對(duì)現(xiàn)場變更進(jìn)行控制。

3 模塊化建設(shè)的技術(shù)要點(diǎn)

裝置模塊化技術(shù)運(yùn)用中包含多項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容，涉及到裝置模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。主要包含三維配管設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、管道應(yīng)力分析設(shè)計(jì)、裝置模塊拆分方案設(shè)計(jì)、裝置布置設(shè)計(jì)、模塊吊點(diǎn)設(shè)計(jì)等。此外，還包含裝置模塊化建造技術(shù)，要重點(diǎn)運(yùn)用施工組織管理技術(shù)、成型焊接技術(shù)等[3]。

大型設(shè)備模塊化施工，要在制造廠內(nèi)完成壓制、焊接、檢驗(yàn)、焊后熱處理、水壓試驗(yàn)、防腐操作等。之后做好地面梯子、平臺(tái)、電線照明、防腐管控、保溫操作等。注重整體吊裝，實(shí)現(xiàn)模塊化施工管控。這樣有助于調(diào)節(jié)設(shè)備分段、分片焊接現(xiàn)場的焊接質(zhì)量。有助于提升熱處理成效。在裝置模塊化安裝中，要發(fā)揮運(yùn)輸技術(shù)應(yīng)用作用，主要包含公路、水運(yùn)、鐵路等。在模塊化裝置常用的運(yùn)輸方式中，主要有鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸與海上運(yùn)輸。其中公路運(yùn)輸中要運(yùn)用專用的液壓平板運(yùn)輸車進(jìn)行操作，但是可運(yùn)輸模塊尺寸偏小、耗時(shí)較短、產(chǎn)生費(fèi)用較高。海上運(yùn)輸是應(yīng)用大規(guī)格平板運(yùn)輸船來實(shí)現(xiàn)，要注重對(duì)海上環(huán)境惡劣條件進(jìn)行判定。選取針對(duì)性預(yù)防控制措施調(diào)節(jié)運(yùn)輸階段會(huì)產(chǎn)生的損壞問題，海上運(yùn)輸費(fèi)用偏低、運(yùn)輸消耗時(shí)間較長，可運(yùn)輸尺寸較大[4]。

4 模塊化施工的約束條件

在工業(yè)工程裝置中展開模塊化施工的基礎(chǔ)就是適應(yīng)設(shè)計(jì)條件要求，在模塊化施工中，要注重保持較高的獨(dú)立度、集中度，對(duì)周邊設(shè)施有效拆分。促使建造的模塊化設(shè)施、結(jié)構(gòu)更具有較大的穩(wěn)定性，能適應(yīng)模塊吊裝施工要求。模塊化施工思路要在詳細(xì)設(shè)計(jì)擬定之前提出，模塊劃分要在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段形成產(chǎn)生。在模塊化施工中要注重展開制造廠形成模塊、現(xiàn)場預(yù)制模塊供貨方式。針對(duì)模塊化采購，要注重提供技術(shù)規(guī)格書、合同約束。后者是工廠化預(yù)制，要注重提前做好各類管道、設(shè)備、材料采購，為模塊化施工奠定基礎(chǔ)條件。當(dāng)現(xiàn)場缺乏大型車輛、大規(guī)模吊裝設(shè)備，模塊化施工難以實(shí)現(xiàn)。所以要為個(gè)別模塊租用大規(guī)格運(yùn)輸?shù)跹b器械，但是會(huì)導(dǎo)致施工成本擴(kuò)大。在模塊化施工中要注重形成建設(shè)規(guī)模，注重和各類大規(guī)模吊裝設(shè)備規(guī)范化搭配運(yùn)用，突出各類運(yùn)輸?shù)跹b機(jī)械整體應(yīng)用價(jià)值，突出經(jīng)濟(jì)性特征。在模塊化施工中可實(shí)現(xiàn)性主要是取決于設(shè)計(jì)條件，但是要最大程度滿足現(xiàn)場安裝條件，突出可行性特征。比如在模塊運(yùn)輸?shù)跹b中運(yùn)用的支撐、吊耳設(shè)計(jì)、模塊本體局部強(qiáng)度核對(duì)、加固措施要規(guī)范化設(shè)定[5]。

5 模塊化建設(shè)在化工工程中的運(yùn)用探究

某外資公司液化天然氣項(xiàng)目建設(shè)中，項(xiàng)目首期建設(shè)工程中包含兩套LNG裝置，實(shí)際產(chǎn)量為890萬噸/年。此項(xiàng)目實(shí)際投資超出450億美元，是較大規(guī)模項(xiàng)目。此項(xiàng)目建設(shè)中OSBL部分在中國設(shè)計(jì)制造，之后再海運(yùn)到澳大利亞附近港口廠內(nèi)展開組裝。此類模塊采取海運(yùn)，能船運(yùn)的模塊尺寸偏大，對(duì)設(shè)計(jì)方面沒有什么較大限制，要將部分裝置設(shè)計(jì)在框架之內(nèi)便于與模塊框架實(shí)施同步運(yùn)輸，這樣不需要展開額外的鋼梁柱進(jìn)行模塊分割，空間相對(duì)充足，有助于設(shè)計(jì)安裝操作進(jìn)行。此項(xiàng)目OSBL模塊較多，項(xiàng)目建設(shè)中運(yùn)用相對(duì)廉價(jià)的人力資源參與到加工制造中，之后將模塊運(yùn)輸?shù)絿鈭龅剡M(jìn)行對(duì)接組裝。模塊化建設(shè)促使各區(qū)域化工廠生產(chǎn)運(yùn)用能被有效調(diào)動(dòng)，有助于控制化工工程生產(chǎn)建造成本。

在外資公司的某水氫氧化鋰項(xiàng)目中，此項(xiàng)目建設(shè)投資在美國。主要是LBT承接的EPC模塊化建設(shè)項(xiàng)目。在該項(xiàng)目建設(shè)中主要是在LBT加工廠展開模塊化制造，之后海運(yùn)到美國。在美國陸運(yùn)時(shí)期，對(duì)模塊尺寸要求較高，所以要參照規(guī)定尺寸要求進(jìn)行模塊分割。與傳統(tǒng)化工項(xiàng)目對(duì)比，此模塊化項(xiàng)目框架模塊分界位置運(yùn)用雙柱雙梁，詳細(xì)設(shè)施布置如圖所示。項(xiàng)目中有較多設(shè)備受到模塊尺寸限制，不能裝在模塊中，之能進(jìn)行散運(yùn)。將諸多設(shè)備結(jié)構(gòu)框架散運(yùn)，運(yùn)輸?shù)浇ㄔ飕F(xiàn)場之后進(jìn)行組裝操作。此類設(shè)備僅僅是分布在2個(gè)至3個(gè)模塊之間，當(dāng)設(shè)備不能在模塊位置進(jìn)行拆卸，各類設(shè)備僅僅只能運(yùn)用散運(yùn)[6]。

與傳統(tǒng)項(xiàng)目對(duì)比，在此模塊項(xiàng)目中導(dǎo)致項(xiàng)目設(shè)計(jì)量增大。在模塊分界位置斷開管道便于運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后展開對(duì)接，具體連接方式主要是參照管材以及管材介質(zhì)、溫度合理選取，技術(shù)人員能運(yùn)用焊接、法蘭連接等。在該項(xiàng)目建設(shè)中管道選取法蘭連接，有助于現(xiàn)場安裝操作。但是針對(duì)蒸汽管道，受到高溫要素影響要選取焊接。在設(shè)計(jì)中要注重將法蘭管道放置在模塊的邊緣，促使關(guān)鍵法蘭廉潔作為模塊分界。這樣能有效控制多余的焊點(diǎn)、法蘭，節(jié)約成本。為了控制現(xiàn)場施工量，要對(duì)散運(yùn)的管材鋼梁運(yùn)用螺栓對(duì)接。在結(jié)構(gòu)模塊框架運(yùn)輸中，在柱子底端周邊要及時(shí)搭建臨時(shí)橫梁連接的柱子，要補(bǔ)充多個(gè)現(xiàn)場組裝施工方案[7]。將柱子運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場之后要及時(shí)將柱間底端臨時(shí)梁有效拆除，再將柱子與施工現(xiàn)場施工完成的柱腿連接好。在第二類施工方案中，要注重將框架運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目現(xiàn)場，之后將柱子之間的臨時(shí)連接梁埋設(shè)到地下環(huán)境中。這兩類方案實(shí)施中各有優(yōu)劣勢，首個(gè)方案能臨時(shí)拆卸柱間連接梁，整體拆卸施工量較大。第二類方案就是將整體埋設(shè)在地下環(huán)境中，施工中需要大范圍挖坑，人工消耗量偏大。通過綜合分析對(duì)比，能選取第一類方案。

6 結(jié)語

綜合上述，近年來在物流業(yè)發(fā)展促進(jìn)中，模塊化建設(shè)發(fā)展應(yīng)用范圍在逐步擴(kuò)大。目前有諸多公司會(huì)將諸多成熟的工藝作為整體展開設(shè)計(jì)、制造。之后運(yùn)輸?shù)巾?xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行安裝對(duì)接，為了能提升模塊化項(xiàng)目建設(shè)實(shí)施成效，管理部門要針對(duì)性展開統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管控，注重同步規(guī)劃、綜合設(shè)計(jì)、采購管控、施工實(shí)踐，遵循模塊化建設(shè)發(fā)展理念。在今后化工工程施工建設(shè)中模塊化建設(shè)屬于重要發(fā)展趨勢，當(dāng)前深入研究與運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)建造、安裝技術(shù)，具有重要實(shí)踐價(jià)值。