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。空分制氧設(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、細心及時的維護,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、可燃氣體儲罐、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冷卻器的檢修。在廠房跨度不能滿足空壓機冷卻器檢修,又不宜擴大跨度的情況下,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。如果是汽輪機驅(qū)動的空壓機,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。過濾器管口標高應(yīng)與空壓機入口標高一致,減小阻損。入口管道宜采用不銹鋼管,防止管道銹蝕。空壓機排氣管道由于溫度高、應(yīng)力大,需要進行應(yīng)力計算,避免出現(xiàn)排氣管道上補償器拉裂的情況。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、流量計及空冷塔進口等的安裝要求需要細心核實資料。

(4)氧壓機系統(tǒng) 氧壓機的保安和試車用氮氣管道必須除銹脫脂。氧壓機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。氧壓機放空消音器放散口的標高不宜低于10米,對于大型氧壓機,氧氣放散量大,在不利氧氣擴散的大氣條件下,會造成放空消音器附近氧氣濃度大幅升高,形成安全隱患,因此放散口標高要現(xiàn)場情況進行適當(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細核實,避免碰撞。空冷塔是壓力容器,設(shè)計往往需要增設(shè)貼板以進行管道支架的安裝,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)地點在冬季嚴寒地帶,建議系統(tǒng)閥門設(shè)置在有采暖的廠房內(nèi),如嚴寒地區(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170℃以上)、應(yīng)力大,因而設(shè)計時需要進行應(yīng)力計算,達到管系的合理布置。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、慎重。

(7)空分塔/膨脹機系統(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。對于膨脹機布置在室外,且空分塔、膨脹機是垂直于廠房的情況,膨脹機系統(tǒng)與廠房間應(yīng)留出2米左右通道。進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,進行管系的柔性計算,通過加設(shè)彈簧支架或者設(shè)置補償器來解決。對于室外布置的膨脹機,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)品進入氧、氮壓縮機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)濟合理,可與鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)協(xié)商,進行優(yōu)化。

(10)氧氣調(diào)壓站 氧氣調(diào)壓站應(yīng)設(shè)防護墻,防護墻上方不宜設(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,所以體現(xiàn)在設(shè)計項目的管理上,最好的是由工藝負責(zé)人兼任設(shè)計經(jīng)理,作為項目技術(shù)和管理的核心,專人從頭負責(zé)到底。讓合適的工藝負責(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。

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

做好成品的會簽工作也很重要。工藝負責(zé)人在對各專業(yè)的設(shè)計圖紙進行會簽的同時,要確認各專業(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.