蒸发结晶装置模块化施工实例

刘公智

（四川川化永鑫建设工程有限责任公司，四川 成都 610301）

模块化施工是目前控制施工安全、质量、进度、费用等方面比较有效的方式之一，它将施工项目的两大专业——土建和安装，由传统的依次施工工艺流程（即土建施工完毕后再进行工艺安装）改为平行施工或安装提前施工的工艺。模块化施工工艺中，土建为现场施工，安装则采用模块化深度工厂化预制后再在现场组装，这样不仅把后序工作前移了，而且工厂化模块预制在安全、质量、工期等方面更易保证。采用模块化施工，可避免传统施工工艺工期长、工作效率低、安全与质量方面易存在隐患、资源消耗大等弊病。简言之，模块化施工改变了传统作业顺序，提高了工作效率和资源利用率等，从而可提高项目的综合效益，这也是工程项目管理追求的目标。

1 某蒸发结晶装置工程概况

某天然气净化厂需配套建设1套蒸发结晶装置（属化工装置），装置位于其厂区的东南角（见图1）。本项目施工现场场地狭小，周边均有已建成的建（构）筑物及管廊等，大规模施工受限；由于蒸发结晶装置必须在半年内交付使用，即其土建施工、安装施工及调试工作均须在此期间内完成，工期紧、任务重；蒸发结晶装置高达30m左右，高空作业多，安全监护要求高。

图1 蒸发结晶装置平面布置图

2 施工工艺的选择

（1）本项目由四川川化永鑫建设工程有限责任公司承揽施工，据蒸发结晶装置的特点，须满足施工场地、最大限度地减少高空作业以降低安全风险、保证安装质量、缩短工期以使投资及早得到回报等要求，若采用传统的施工工艺（土建完成后再进行工艺安装）模式达不到项目的要求。经综合考虑，我们决定将后序的工作——工艺安装施工前移，与土建施工平行进行，由此可缩短关键路径，扩展场外工作面，均衡工程全过程进度安排，减少工程收尾压力，提高工作效率和资源利用率；同时，避免施工过于集中的高峰期，减少安全、质量隐患。

（2）对于后序的工艺安装工作，采用近年来比较先进的模块化施工工艺，即把装置划分成若干模块，每个模块按模块化装置进行设计、制造、安装，最后在现场组装为一个整体，完成整个系统所要求的功能，形成整套装置。

3 模块化施工的总体设计思路

（1）据选择的施工工艺，在设计上考虑为，土建部分负责地平面及以下的基础施工，地平面以上采用钢结构框架厂房，设备、管道及电仪等布置于其中。

（2）单元模块的设计必须根据蒸发结晶装置的特点、模块安装的方法及要求，以及构件在预制、运输、吊装等环节所存在的特殊状态与特殊受力情况等，并综合考虑模块尺寸、重量等，以实现模块的预制施工、运输作业及现场组装。

4 模块化施工工程实例

4.1 模块划分

蒸发结晶装置的三维效果图见图2，据设计思路，综合考虑制造、运输及现场组装等因素，将蒸发结晶装置按约17.0m（长）×3.5m（宽）×3.5m（高）划分成如表1所示的20个模块，每个模块内在制造厂内完成设备、管道及电仪等的安装。

图2 蒸发结晶装置三维效果图

表1 蒸发结晶装置模块划分及安装顺序表

4.2 模块预制要求

（1）蒸发室模块与循环管模块结构相连（蒸发室已装入模块内，见图3），要求其结构连接螺栓能全部装入。

图3 蒸发室模块与循环管模块结构相连示意图

（2）4组蒸发室完全拼接（蒸发室顶、中、底3点定好位，见图4），要求所有钢结构能完全连接，蒸发室所有支耳螺栓全部连接好，蒸发室顶部、底部管口定位误差＜5mm。

图4 4组蒸发室完全拼接示意图

（3）循环管就位组对焊接（循环管顶、中、底3点定好位，见图5），要求循环管顶、中、底定位误差＜5mm，循环管支耳先不焊接，循环管上端与蒸发室组对好并完全焊好。

图5 循环管就位组对焊接示意图

（4）加热室模块就位（加管室顶、中、底3点定好位，见图6），要求加热室模块与下面的模块结构能完全连接，加热室中部支耳螺栓连接好，上、下定位点固定好，顶部与底部检测管口中心定位误差＜5mm。

图6 加热室模块就位示意图

（5）二次蒸汽管预装（蒸发室顶到加热室中部，见图7），二次蒸汽管需要做临时定位支架；蒸发室顶部法兰开始预制焊接，2个弯头处全部焊好，中间断开法兰处一端留活口。

图7 二次蒸汽管预装示意图

（6）斜管预装（蒸发室底部到循环管，见图8），要求3条斜管预装，手阀一侧法兰处预留一处活口。

图8 斜管预装示意图

4.3 其他要求

模块制造时，必须采取加固措施，以避免制造、运输及现场安装时模块变形，从而影响安装精度或出现现场无法安装的局面；模块按设计制造完成后，必须在制造厂进行预组装，对模块进行消缺及完善，并经设计、运输、安装等单位联合验收合格后，方可出厂，以免影响施工现场的安装进度和质量。

5 现场安装

（1）据现场的实际情况，从质量、安全、工期及费用等方面考虑，现场安装采取从中间向四周及由低处向高处的方式来组合模块。

（2）蒸发结晶装置的安装顺序按4个大的安装批次进行安装，各安装批次内的安装顺序为细分到模块的安装顺序（具体划分如表1）。

蒸发结晶装置竣工后的照片见图9。

图9 蒸发结晶装置竣工后的照片

6 结束语

本蒸发结晶装置采用模块化施工工艺，圆满地完成了建设安装任务，建设安装期为2014年7—11月，建成后装置一次性投料成功，各项工艺指标符合要求，迄今运行平稳。

本项目施工中，模块化组装在地面进行，大大减少了高空作业量和脚手架施工作业量，改善了施工作业条件，降低了安全风险，减轻了现场安全管理的负荷；主要工作在地面上进行，便于检查和控制，施工质量容易得到保证；相较于传统施工工艺，模块化施工在工期上可以缩短约1／3，其综合效益显而易见。但模块化施工同时对设计、制造、运输及现场安装都提出了更高的要求，这几者之间必须统筹考虑。如今，模块化施工已被众多项目施工所采用，获得了良好的效益。期望上述蒸发结晶装置模块化施工实例的介绍能为类似项目的施工提供一些参考和借鉴。