CN109455418A - 一种冷箱钢结构及预制和运输所述冷箱钢结构的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷箱钢结构及预制和运输所述冷箱钢结构的方法。该冷箱钢结构是长方体架构，具有长度分别为L、W和H的长、宽、高三边，其中L>W且L>H，所述冷箱钢结构包括第一和第二矩形基面，其是包含长和宽两边的长方体架构的外表面，所述冷箱钢结构以平行于矩形基面的平面为界被预制成两部分组件，其第一部分冷箱钢结构组件以第一矩形基面作为第一运输底面的总高为h1，第二部分冷箱钢结构组件以第二矩形基面作为第二运输底面的总高为h2，若运输底面与地面或水面的高度差为h，那么(h1+h)对应于第一部分冷箱钢结构组件的运输高度，(h2+h)对应于第二部分冷箱钢结构组件的运输高度，所述任意一个冷箱钢结构组件的运输高度均应小于最大允许运输高度hmax。

Description

一种冷箱钢结构及预制和运输所述冷箱钢结构的方法
技术领域
本发明涉及一种冷箱钢结构，还涉及一种预制和运输所述冷箱钢结构的方法。
背景技术
冷箱是为封装在内部的低温空气分离设备提供绝热的一种箱体。它由起支撑作用的钢结构架构及做面板围护的钢板组成，为了绝热，通常会向箱体内填充珠光砂或岩棉等绝热材料。
传统的空分冷箱采用散件式发货至现场，再根据到货情况进行现场安装，而各种零件、设备、管道和仪表等数量多，经常会有零件丢失或找不到，或运输途中遗失零件的情况，又或发货工厂发货有误，都会给现场安装带来很大的麻烦，甚至发生延误工期的情况。此外，现场安装条件受场地条件、设备、人员和天气等因素的限制，与车间组装条件相比差很多，质量也不容易保证。
技术人员从而提出了一种在车间预制适于模块化运输的冷箱箱体的方式，即“封装体单元”，将待绝热的设备部件，例如至少一个精馏塔设置在所述冷箱钢结构内部，并用钢板做面板围护，形成密闭的箱体，将该箱体连同设备部件一起运输。所述钢板不仅在箱体被运输的同时为该箱体内部的设备部件提供机械保护，而且保护设备部件不受天气的影响。待运输至现场之后，绝热效应可通过以绝热材料填充设备部件与冷箱箱体之间的空隙实现。这在一定程度上最小化了在现场安装的工作量。
在预制冷箱箱体的情况下，冷箱箱体的外部尺寸通常决定封装体单元的整体运输尺寸。冷箱箱体一般是长方体，通常在它的纵向轴线平行于地面的状态下运输。若运输底面与地面的高度差为h，冷箱箱体的运输高度(H+h)必须满足公路的运输尺寸限制。
按照国家相关强制规定，公路、城市道路、铁路的限高通常是5.5米以下，而现在一般公路涵洞的标高都在4.5米以下。所以考虑运输车辆的高度，当冷箱箱体在运输车辆上的运输高度等于或大于运输尺寸限制时，难以进行冷箱箱体的整体运输，在此类情况下，设备部件例如塔体必须单独运输，当塔体到达现场以后再在设备部件周围建造冷箱箱体。这需要在现场安排大量的人力，并且可能需要使用昂贵的起重机将塔体安装入冷箱箱体。而如果通过水路运输或海运，只要桥梁净空满足、船只运输能力满足、码头装卸能力满足，一般都能整体运输。
综上所述，随着空分设备的大型化发展，空分内塔体等设备部件直径越做越大，从而导致整体预制的冷箱钢结构的尺寸变大，而在运输过程中极易超过运输尺寸限制。倘若设备部件单独运输，再在现场建造冷箱箱体，又将增加现场安装的工作量，甚至发生延误工期和影响安装质量的情况，还会增加人力和物力的开支。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，公开了一种冷箱钢结构，及一种预制和运输所述冷箱钢结构的方法。通过这种结构和方法，可以充分利用“封装体单元”的理念，在车间预制模块化冷箱钢结构的组件，并将设备部件组装在所述冷箱钢结构组件内部，将冷箱钢结构组件连同设备部件一起运输至现场，大大减少了在现场散件式安装空分冷箱的工作量。同时，由于将一个整体冷箱预制成两部分冷箱钢结构组件，每个冷箱钢结构组件的运输高度均能够满足公路或水路的运输尺寸限制，避免了冷箱箱体整体运输时极易超过高度限制的情况，提高了运输质量，保证了运输安全。
上述目的主要通过以下方式来实现：
一种冷箱钢结构，所述冷箱钢结构是长方体架构，具有长度分别为L、W和H的长、宽、高三边，其中L>W且L>H，所述冷箱钢结构包括第一和第二矩形基面，所述第一和第二矩形基面是包含长和宽两边的长方体架构的外表面，所述冷箱钢结构以平行于矩形基面的平面为界被预制成两部分组件，其第一部分冷箱钢结构组件以第一矩形基面作为第一运输底面的总高为h1，第二部分冷箱钢结构组件以第二矩形基面作为第二运输底面的总高为h2，若运输底面与地面或水面的高度差为h，那么(h1+h)对应于第一部分冷箱钢结构组件的运输高度，(h2+h)对应于第二部分冷箱钢结构组件的运输高度，任意一个所述冷箱钢结构组件的运输高度均应小于最大允许运输高度hmax。
优选地，所述冷箱钢结构适于容纳一组低温空气分离设备。
优选地，所述第一和第二矩形基面安装有做面板围护的钢板。
优选地，任意一个所述冷箱钢结构组件的运输高度(h1+h)和(h2+h)均比最大允许运输高度hmax至少小10mm。
优选地，所述第一部分冷箱钢结构组件适于容纳所述低温空气分离设备的至少一个部件。
优选地，所述低温空气分离设备的部件是至少一个精馏塔和/或至少一个热交换器和/或至少一组管道。
优选地，至少四个侧面架构垂直固定于所述第一部分冷箱钢结构组件的第一矩形基面。
优选地，所述第一部分冷箱钢结构组件的侧面架构和第一矩形基面之间设置有若干斜角支撑。
优选地，至少四个侧面架构垂直固定于所述第二部分冷箱钢结构组件的第二矩形基面。
优选地，所述第二部分冷箱钢结构组件是盖板结构。
优选地，所述第二部分冷箱钢结构组件适于容纳所述低温空气分离设备的附加装置。
本发明同时还公开了一种预制和运输所述的冷箱钢结构的方法，在预制车间用型材分别预制总高为h1的所述第一部分冷箱钢结构组件和总高为h2的所述第二部分冷箱钢结构组件，将两部分冷箱钢结构组件分别以第一和第二矩形基面作为运输底面地搁置在运输装置上，待运输至现场之后，在分界面重新连接成一个完整的冷箱钢结构，其高度为H。
优选地，所述型材是U形型材和/或H形型材和/或圆形管。
优选地，所述第一部分和第二部分冷箱钢结构组件分界面的连接方式可以是焊接、铆接、螺栓连接中的一种或几种。
优选地，在车间完成所述低温空气分离设备的至少一个部件的组装，其组装在第一部分冷箱钢结构组件内部进行。
优选地，在车间完成所述低温空气分离设备的附加装置的组装，其组装在第二部分冷箱钢结构组件内部进行。
优选地，所述任意一个冷箱钢结构组件在运输过程中用三防布和尼龙网加以覆盖。
本发明相对于现有技术所具有的有益效果如下：
1.本发明充分利用“封装体单元”的理念，在车间预制模块化冷箱钢结构的组件，大大减少了在现场散件式安装空分冷箱的工作量，并且避免了由于各种零件、设备、管道和仪表等数量多，而发生零件遗失或发货有误的情况。
2.与设备部件例如塔体单独运输，当塔体到达现场以后再在设备部件周围建造冷箱箱体的方案相比，本发明将设备部件组装在所述冷箱钢结构组件内部，将冷箱钢结构组件连同设备部件一起运输至现场，减少了现场安排大量的人力和使用昂贵的起重机将塔体吊装进冷箱箱体的开支。
3.本发明将一个整体冷箱预制成两部分模块化冷箱钢结构组件，每个冷箱钢结构组件的运输高度均能够满足公路或水路的运输尺寸限制，避免了冷箱箱体整体运输极易超过高度限制的情况，提高了运输质量，保证了运输安全。
附图说明
图1是本发明所述第一部分冷箱钢结构组件的立体结构示意图。
图2是本发明所述第二部分冷箱钢结构组件是盖板结构的立体结构示意图。
图3是本发明所述两部分冷箱钢结构组件运输至现场之后连接成一个完整的冷箱钢结构的立体结构示意图。
图4示意了本发明所述第一部分冷箱钢结构组件在运输车辆上的运输高度。
图5示意了将塔体吊装进冷箱钢结构的步骤。
下文将参考图1～5进一步描述本发明的实施例，此附图通常是示意性的并且为了清楚的缘故并不按比例绘制。
具体实施方式
本文中“低温空气分离设备”指的是利用低温法进行空分分离所需要的设备。低温法是利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现。低温空气分离设备主要由空气压缩系统、杂质净化和换热系统、制冷系统和液化精馏四个主要系统组成。相应的机械设备有空气透平压缩机、空气冷却塔、透平膨胀机和精馏塔等。本文冷箱钢结构内的设备部件有上塔和/或下塔和/或两塔之间的冷凝蒸发器，除以上主要设备外，还有连接流体的工艺管道，管道上的阀门、仪表和仪表电缆等附加装置。
本文中“冷箱钢结构”是长方体架构，采用桁架结构，具有长度分别为L、W和H的长、宽、高三边，其中L>W且L>H。所述冷箱钢结构包括第一和第二矩形基面，所述矩形基面是包含长和宽两边的长方体架构的外表面。
冷箱钢结构是纵向布置于现场的，即以长方体架构的长边垂直于地面布置的。冷箱钢结构的底面设置有供塔体支撑的底梁结构，顶面设置有顶梁，中间无楼层板，所述的桁架结构有四根垂直布置的冷箱柱，两两冷箱柱之间依垂直方向均匀固定的、围合成矩形平面框的多根冷箱横梁，在由上中下三根冷箱横梁组成的桁架单元中安装有两根交叉布置的冷箱斜撑，且交叉点位于中间根冷箱横梁的中点，冷箱斜撑的两个端点分别固定在上下两根冷箱横梁与冷箱柱的连接节点上。所述冷箱柱由型钢材料制成的多根柱单元上下焊连而成，位于两冷箱柱之间的冷箱横梁通过两端的梁翼缘与冷箱柱之间采用剖口熔透焊焊连，其中梁腹板和冷箱柱采用角焊缝焊接；所述冷箱斜撑通过两端的连接板与焊接在梁柱单元上的连接板用螺栓连接；所述的冷箱底梁由底横梁通过梁翼缘间的剖口熔透焊连接而成，且底横梁的梁腹板间采用角焊缝焊接而成；所述冷箱柱和柱底板间采用剖口熔透焊连接。
本文“冷箱整体运输”指的是在车间完成完整的冷箱钢结构，冷箱内设备、管道等的组装和面板围护，以密闭箱体的形式，在它的纵向轴线平行于地面的状态下运输至现场。冷箱内塔体直接落在冷箱钢结构的底梁上，在塔体的适当位置设置塔体的两个鞍座支撑，另在塔体的外围设置有3-4道与冷箱连接以保持塔体水平横向水平稳定的、待现场安装完成后可拆除的临时拉杆。待运输至现场之后，在冷箱箱体内部填充绝热材料，绝热材料可以是珠光砂或岩棉。
本文中“冷箱钢结构组件”指的是上述整体冷箱钢结构在车间以平行于矩形基面的平面为界被预制成两部分模块组件，亦或是在车间制造好一个整体冷箱钢结构，再切割成两部分模块组件。设备、管道等的组装在第一部分冷箱钢结构组件内部完成，实施例中将具体介绍通过在冷箱钢结构内部设置轨道用于塔体推进冷箱内的组装，以及塔体的鞍座支撑与冷箱钢结构的焊接固定。
与整体冷箱运输相同，冷箱钢结构组件也是在它的纵向轴线平行于地面的状态下运输的，即以冷箱钢结构组件的长边平行于地面运输的。第一部分冷箱钢结构组件以第一矩形基面作为第一运输底面搁置在运输装置上，第二部分冷箱钢结构组件以第二矩形基面作为第二运输底面搁置在运输装置上。
本文中“分界面”指的是平行于第一和第二矩形基面，并且介于第一矩形基面和第二矩形基面之间的一个平面。整体冷箱钢结构以这个平面为界分为第一和第二部分冷箱钢结构组件，这两部分模块组件的外部轮廓仍然是长方体。
本文中“四个侧面架构”与第一矩形基面上的所有桁架单元共同构成第一部分冷箱钢结构组件。四个侧面包括沿着包含长和高两边的长方体架构的外表面延伸的对称的两个面，和沿着包含宽和高两边的长方体架构的外表面延伸的对称的两个面，这四个侧面上的桁架结构是垂直于第一矩形基面的。运输前在所述第一矩形基面和/或四个侧面架构上均安装有做面板围护的钢板，为了防止雨水或海水的堆积，在运输过程中通常用三防布和尼龙网加以覆盖整个钢结构组件。
本文中“h1”是从第一矩形基面到第一部分冷箱钢结构组件的最高点的垂直高度。由于三防布和尼龙网的厚度可以忽略不计，L、W和h1构成了第一部分冷箱钢结构组件运输时的外部尺寸。
本文中“h2”是从第二矩形基面到第二部分冷箱钢结构组件的最高点的垂直高度。附加装置如电缆和/或仪表的组装在第二部分冷箱钢结构组件内完成，在运输过程中亦用三防布和尼龙网加以覆盖整个钢结构组件。L、W和h2构成了第二部分冷箱钢结构组件运输时的外部尺寸。
本文中“最大允许运输高度hmax”是根据从车间到现场之间的路况决定的。如果仅考虑公路运输，则取公路、城市道路、铁路的限高及公路涵洞的标高中的最小值作为hmax。如果是公路和水路联运，则取公路的限高及实际桥梁涵洞的标高中的最小值作为hmax。运送大件重型物品时，必须考虑以下因素：所需经过的公路桥梁的承载力限制；公路桥涵的高度限制；宽度限制；沿途道路的最大允许转弯半径，这决定了运送的大件物品的长度。本发明的前提是冷箱钢结构的宽度、长度和重量均满足运输限制，旨在解决其高度不能满足公路或水路的运输尺寸限制的情况。
公路运输时h是冷箱钢结构组件的运输底面与地面的高度差，即卡车装载冷箱钢结构组件的支撑面与地面的距离。水路运输时h是冷箱钢结构组件的运输底面与水面的高度差，即船舶装载冷箱钢结构组件的支撑面与水面的距离。从而可见，h随着实际路况发生变化。(h1+h)对应于第一部分冷箱钢结构组件的运输高度，(h2+h)对应于第二部分冷箱钢结构组件的运输高度，(h1+h)与(h2+h)的数值亦随着实际路况发生变化，但是要求任意一个数值均应小于最大允许运输高度hmax，否则会发生超过高度限制的情况。
下文将参考图1～5进一步描述本发明的实施例，该实施例对本发明的内容和精神仅具有示范作用，而无限定作用。
图1是本发明所述第一部分冷箱钢结构组件的立体结构示意图。第一矩形基面1是包含长和宽两边的长方体架构的外表面，第一矩形基面上的所有桁架单元由U形型材和/或H形型材和/或圆形管构成，并且在第一矩形基面上安装做面板围护的钢板。垂直于第一矩形基面的侧面架构2和第一矩形基面1之间设置有若干斜角支撑3。如图所示h1是从第一矩形基面到第一部分冷箱钢结构组件的最高点的垂直高度。在车间预制好第一部分冷箱钢结构组件之后，在第一部分冷箱钢结构组件内部完成塔体、管道等的组装(图1未示出)，图5将具体介绍通过在冷箱钢结构内部设置轨道用于塔体推进冷箱内的组装，以及塔体的鞍座支撑与冷箱钢结构的焊接固定。
图2是本发明所述第二部分冷箱钢结构组件是盖板结构的立体结构示意图。此实施例中的第二部分冷箱钢结构组件并没有垂直于第二矩形基面的侧壁结构，也就是说，第二矩形基面4上的所有桁架单元和做面板围护的钢板共同构成了一个作为第一部分冷箱钢结构组件的盖板结构。如图所示h2是从第二矩形基面到第二部分冷箱钢结构组件的最高点的垂直高度，也就是本实施例中盖板结构的高度。在车间预制好第二部分冷箱钢结构组件之后，在第二部分冷箱钢结构组件内完成附加装置如电缆和/或仪表的组装(图2未示出)。
图3是本发明所述两部分冷箱钢结构组件待运输至现场之后连接成一个完整的冷箱钢结构，并用钢板做面板围护的密闭箱体的立体结构示意图，L、W和H构成了整体冷箱钢结构的外部尺寸，其中H＝h1+h2。
图4示意了本发明所述第一部分冷箱钢结构组件在运输车辆上的运输高度。第一部分冷箱钢结构组件以第一矩形基面1作为第一运输底面的总高为h1，若运输底面与地面的高度差为h，那么(h1+h)对应于第一部分冷箱钢结构组件的运输高度，h随着实际路况发生变化，要求任意一个(h1+h)的数值均应小于最大允许运输高度hmax。
图5示意了将塔体吊装进冷箱钢结构的步骤。按照冷箱钢结构内轨道尺寸及塔体重量准备好坦克轮托架，用平板车5将塔体6短驳至冷箱钢结构附近，在确保塔体与冷箱钢结构的中心在一条直线上后，将塔体的一个鞍座支撑7放在坦克轮托架8上并且间断焊，使枕木托架9与另一个鞍座支撑10相适应。用两台移动式起重机11吊起塔体，并向冷箱钢结构内移动，塔体上管道不能与冷箱钢结构相碰。驱动平板车，使塔体通过坦克托架沿轨道缓慢朝冷箱钢结构内移动，确保塔体放置在合理的位置后，将塔体的鞍座支撑从坦克托架上移开，并使之与冷箱钢结构焊接固定。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种冷箱钢结构，所述冷箱钢结构是长方体架构，具有长度分别为L、W和H的长、宽、高三边，其中L>W且L>H，其特征在于：所述冷箱钢结构包括第一和第二矩形基面，所述第一和第二矩形基面是包含长和宽两边的长方体架构的外表面，所述冷箱钢结构以平行于矩形基面的平面为界被预制成两部分组件，其第一部分冷箱钢结构组件以第一矩形基面作为第一运输底面的总高为h1，第二部分冷箱钢结构组件以第二矩形基面作为第二运输底面的总高为h2，若运输底面与地面或水面的高度差为h，那么(h1+h)对应于第一部分冷箱钢结构组件的运输高度，(h2+h)对应于第二部分冷箱钢结构组件的运输高度，任意一个所述冷箱钢结构组件的运输高度均应小于最大允许运输高度hmax。
2.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述冷箱钢结构适于容纳一组低温空气分离设备。
3.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述第一和第二矩形基面安装有做面板围护的钢板。
4.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：任意一个所述冷箱钢结构组件的运输高度(h1+h)和(h2+h)均比最大允许运输高度hmax至少小10mm。
5.根据权利要求2所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述第一部分冷箱钢结构组件适于容纳所述低温空气分离设备的至少一个部件。
6.根据权利要求5所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述低温空气分离设备的部件是至少一个精馏塔和/或至少一个热交换器和/或至少一组管道。
7.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：至少四个侧面架构垂直固定于所述第一部分冷箱钢结构组件的第一矩形基面。
8.根据权利要求7所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述第一部分冷箱钢结构组件的侧面架构和第一矩形基面之间设置有若干斜角支撑。
9.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：至少四个侧面架构垂直固定于所述第二部分冷箱钢结构组件的第二矩形基面。
10.根据权利要求1所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述第二部分冷箱钢结构组件是盖板结构。
11.根据权利要求2所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述第二部分冷箱钢结构组件适于容纳所述低温空气分离设备的附加装置。
12.根据权利要求11所述的冷箱钢结构，其特征在于：所述低温空气分离设备的附加装置是电缆和/或仪表。
13.预制和运输根据权利要求1至12中任意一项所述的冷箱钢结构的方法，其特征在于：在预制车间用型材分别预制总高为h1的所述第一部分冷箱钢结构组件和总高为h2的所述第二部分冷箱钢结构组件，将两部分冷箱钢结构组件分别以第一和第二矩形基面作为运输底面地搁置在运输装置上，待运输至现场之后，在分界面重新连接成一个完整的冷箱钢结构，其高度为H。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述型材是U形型材和/或H形型材和/或圆形管。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述第一部分和第二部分冷箱钢结构组件分界面的连接方式可以是焊接、铆接、螺栓连接中的一种或几种。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：在车间完成低温空气分离设备的至少一个部件的组装，其组装在第一部分冷箱钢结构组件内部进行。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：在车间完成低温空气分离设备的附加装置的组装，其组装在第二部分冷箱钢结构组件内部进行。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于：所述任意一个冷箱钢结构组件在运输过程中用三防布和尼龙网加以覆盖。
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