浅谈空分冷箱施工工艺

【摘  要】根据历年不同气体公司的冷箱产品特点和配套的施工工艺，寻求最佳的冷箱设计和施工工艺来降低成本。冷箱的设计决定了冷箱的施工工艺，施工工艺反之推动冷箱设计的改变。项目不同，冷箱的施工工艺会不同。但是冷箱模块化，机械化以及管理精细化是发展趋势。

【关键词】冷箱，施工工艺，模块化

引言

随着我国冶金、石化、煤化工等产业十多年来对空分设备大型化需求的日益增加，空分设备规格朝着大型、特大型方向发展。据不完全统计，大型空分项目由单台的1万Nm3/H氧装机量，现在已经发展为单台15万Nm3/H氧装机量。

作为空分装置的重点设备，单套空分冷箱高度可以达到70米，重量可达950吨。冷箱越来越重，形状也越来越大，安装难度和危险性越来越大。这就要求冷箱的施工工艺在此大环境影响下也要不断的改变和调整。

1.我国的基本国情

改革开放初期，我们是贫困国家。相比机械成本和材料成本，人力成本相对极为便宜，大型吊装机械价格昂贵。同时因为大型机械资源稀少，容易造成吊装档期和施工进度不匹配。所以此时的冷箱施工工艺以散装到现场，现场立式安装为主。这和当时欧美发达国家机械便宜，人工昂贵的国情截然不同。

进入本世纪10年代，随着大型机械的资源越来越多。机械的台班单价和人工单价比越来越小。越来越多的大型空分项目会施工更多的机械作业来减少人力作业。

2.冷箱施工工艺的改变因素

2.1项目进度需求

从项目投资角度来讲，越早投产越能带来利益。项目的进度就成为项目是否成功的一个关键考核因素。这就促进了冷箱朝向模块化设计，各个专业施工齐头并进同时进行。

2.2施工人力成本要求

随着人工红利的消失，技术工种需求量与实际供给量不对称。人力成本大幅度增加。负责冷箱安装的安装公司希望工程进度更紧凑，工作效率更高效，降低施工成本。同时空分项目建设单位也希望降低成本来提供市场竞争力。

2.3国家监管力度

国家安全监察部门也越来越加大对有高风险的高空作业的控制。同时随着国民安全意识的提高和现场管理的精细化，越来越多的施工人员开始重视安全文明施工。

3.冷箱的施工工艺

3.1冷箱主要组成部分有以下3个部分

（1）作为保温箱的钢结构外壳。（钢结构，冷箱面板）

（2）内部核心设备（热交换器/塔器）。

（3）管道工程，仪表工程。

3.2冷箱主要组成部分的施工特点

（1）在大型空分项目中，钢结构施工比较繁琐，难度比较大。高空作业多，安全风险高。如何降低钢结构施工难度和安全风险是考虑方向。

（2）冷箱内塔是安装重点。需要大型吊机。同时，塔的到货时间受到一定条件限制。如何把钢结构施工和塔吊装综合考虑一直是降低施工成本的一个重要环节。

（3）管道工程和仪表工程的施工周期比较长。从历年冷箱施工质量事故分析中。管道工程和仪表工程的施工质量问题占据绝大部分。所以如何控制管道工程和仪表工程的施工一直也是施工质量关注的重点。从施工质量控制难易程度来看，一般是地面整体预制冷箱要优于立式安装冷箱。车间制造冷箱由于施工现场制造冷箱。

3.3目前的冷箱施工工艺

举空分冷箱最重的精馏塔冷箱为例。目前国内的冷箱施工工艺主要有以下3个方向：

（1）冷箱框架材料在工厂预制成梁，柱，板散件。发到现场后搭设满堂脚手架高空拼接。在钢结构安装到一定高度后，整体吊装冷箱内设备精馏塔或者高空分段组对冷箱内设备精馏塔。管道地面预制，高空立式安装。典型的有法国液空公司产品。

优点：①降低钢结构材料规格。②最大吨位的吊机吨位相对小一些。

缺点：①高空作业比较多，高空作业风险比较高。②进度比较慢。③施工质量保证相对难度大。④吊车台班相对多一些。

（2）冷箱框架材料的预制加深模块化。工厂制造时，已经把钢结构制造成片。流水线作业发到项目施工现场，直接吊装，或地面拼装成面或段。冷箱内设备精馏塔整体吊装或者分段吊装在高空中进行组对安装。工艺管道部分地面预制，立式安装。典型的有德国Linde公司和国内的龙头杭氧等。

优点：①在一定程度上减少了高空作业风险。②在一定程度上提高了工作效率。③最大吨位的吊车吨位相对小一些。

缺点：①工艺管道作业效率低。工期相对水平制作冷箱要长。②施工进度受到土建进度影响。③冷箱钢结构施工时需要施工作业空间，影响周围其他施工作业。④油漆质量和焊接质量相对水平制造冷箱更难控制。⑤吊车台班相对多一些。

（3）冷箱框架材料的预制继续加深模块化。（现场）水平制造整体/分段冷箱，现场直接一次吊装或者对接。典型的有美国空气化工产品公司。

优点：①施工难度低，高效，不占用现场施工空间。②质量容易控制。③高空作业相对少，施工比较安全。④节省工期，可以和打桩/土建施工同步进行，大大节省工期。尤其对于产品线冷箱。⑤大型吊车台班相对少一些。

缺点：①受到陆路运输限制，尤其对于内陆大型空分项目。所以促进了在现场预制区水平制作冷箱，冷箱短驳后整体吊装。②对于多套空分装置，在设计时，需要考虑设备布置。指定施工计划时，需要考虑冷箱吊装区的其他作业的先后顺序。③由于整体吊装，冷箱的框架材料强度上会考虑的多一些。④在这三种主流冷箱施工工艺的基础上会推动一些设计改变，如对于超大型空分项目，把精馏塔冷箱分成两个冷箱来降低冷箱的重量和尺寸。如冷箱形状有矩形和圆形。

4.冷箱施工工艺的制约因素

（1）气体公司的战略考虑，气体公司的战略考虑不同，相应的设计和施工工艺也就不同。

①对于气体仅供货不负责施工的项目，为了降低合同总价，增加投标竞争力，把施工部分剥离出去。同时把冷箱供货的钢结构部分材料费降低，施工难度会考虑的相对少一些。

②对于高附加值的电子气项目，进度要求非常高。基本上会采用水平制造整装冷箱（车间或者现场制造），一次性吊装的施工工艺来满足项目进度需求。

（2）企业文化。①气体公司的施工安全管理文化不同。对工效考核指标不同。

②气体公司是否愿意主动改变冷箱概念设计和施工工艺的动力和阻力不同。

（3）项目特点。运输限制，尤其对于超大型空分，冷箱水平运输受到陆运的限制。

①场地限制，施工现场不具备冷箱施工场地。

②关键设备供货进度限制。

③产品线项目。

④供貨范围和客户需求。

5.结论

每个项目会有自己的特殊性，不能绝对的说某一种施工工艺在任何项目都是最好的。第2种冷箱安装模块化在国内空分项目上虽然为冷箱施工工艺主流。但冷箱制造模块最大化的整装冷箱依然受到市场的青睐。保留制造车间的气体公司一般都会保留整装冷箱制造工艺。

所以随着人口红利的逐渐消失，冷箱的施工机械化，制造模块化，管理精细化是冷箱施工工艺发展趋势。

作者简介：梁书光（1981.12-），男，汉族，安徽萧县人，学士，冷箱施工工程师。