CN1322216C - 低温空气分离设备及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于低温空气分离设备的部件的壳体。垂直于壳体的基面延伸的侧壁各用一个由多个拼板(1a，1b，2a，2b)组成的金属板罩覆盖。一个侧壁的这些拼板(1a，1b，2a，2b)的各个接合处彼此之间均具有相同的距离。

Description

低温空气分离设备及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于低温空气分离设备的一些部件的壳体，该壳体具有一些垂直于壳体的基面延伸的侧壁，其中壳体的垂直于基面的延伸定义了它的高度，及其中这些侧壁分别用一个由多个拼板组成的金属板罩来覆盖。此外本发明还涉及一种制造壳体的方法，该壳体具有一些垂直于壳体的基面延伸的侧壁。
背景技术
在通过精馏进行的低温空气分离时待分离的原料空气被事先冷却及至少部分被液化。该空气然后在一个或多个塔中在约100K的温度下通过精馏被分离。
为了隔热这些冷的部件如塔，机组，管道或阀被设有壳体。具有这些待隔热部件的壳体也被称为冷箱(Coldbox)。对于壳体在以下尤其可理解为外罩或外壳，它适合容纳一个低温分离设备的一个或多个部件及将它们相对周围环境隔热。该壳体或本身是隔热的或可填充适合的隔热材料。
这种通常为长方六面体的壳体迄今具有钢结构，它的顶及其侧壁用金属板覆盖。
为了隔热，该冷箱通常填充了珍珠岩(Perlite)。在冷箱的设计中应考虑到外部的影响、如风及可能的地震以及内部的影响如金属板罩、内装件和管道以及珍珠岩-隔热结构的自重及冲洗气体压力。
发明内容
本发明的任务在于，开发一种壳体，它能快及效率高地被装配，并能灵活地适配这些待隔热的内装件的不同尺寸，尤其能适应工地的状况。
根据本发明，该任务将通过开始部分所述类型的冷箱来解决，其中，在壳体的高度方向上一个侧壁的这些拼板的各个接合处彼此之间基本上均具有相同的距离。
本发明的、用于制造壳体的方法，该壳体具有垂直于壳体的基面延伸的一些侧壁，其特征在于：这些侧壁各由多个拼板构成，每个拼板具有一个设有金属盖板的框，其中，将这些拼板定位及彼此连接。
出于运输技术的原因，壳体的这些侧壁应分成多个单个的元件。根据本发明这样实现该划分，即这些侧壁在壳体高度方向上即在垂直方向上由多个元件-以下称为拼板-组成。
通过根据本发明的侧壁划分使冷箱的运输明显变得容易，因为所有单个拼板均具有相同高度。仅是在被设计的冷箱的最下面或最上面位置上设置的拼板或一些个别例如设有专门穿通部分的拼板在将来的冷箱高度方向上具有不同的延伸尺寸。在此，最好所有拼板的最大高度由多数拼板的高度来确定，这就是说，多数拼板具有同一高度及其它拼板的高度小于该高度。
合适的是，一个侧壁的这些拼板在垂直于壳体高度的方向上分别具有相同的延伸距离。在这些拼板的尺寸相同的情况下使向安装地点的运输变得容易。具有矩形基面的壳体被证明合适的是，一个侧壁的这些拼板被这样定尺寸，即这些拼板分别延伸在该侧壁的长度或宽度上。在此，长度及宽度通过基面的边界来确定。最好一侧的几乎所有拼板具有相同尺寸。通常仅是最上排和/或最下排的拼板具有不同的高度，尤其用于补偿冷箱所需高度与基于网格(Raster)的可能高度之间的差别及用于构成屋顶倾斜。
这些拼板在壳体的高度方向上优选地具有一个2至4米，最好为3米的延伸尺寸。通过这些拼板的最佳定尺寸可避免运输中的问题、例如超出通常的运输宽度。例如3米的宽度可使用标准的载重卡车运输。在3.5米的宽度时还需要有伴送载重卡车运输的机动车。
此外3米的高度网格符合上楼梯的在许多规章中的最大允许高度。在壳体上需加入的查看设施因此可在壳体最终装配前与相应的拼板连接，由此可进一步提高预制的程度。
这些拼板有利地具有一个由四侧环绕的U形型材作成的框，该框设有一个盖板。
这些拼板的框被这样地定尺寸，即可承受冷箱自身的负荷及在安装地点出现的力，这些力可由风或地震引起。最好这样进行框的构造，即U形型材的腿总是向内伸，即该框由一些U形型材的基部及腿构成对外的边界。因此该拼板具有三个平滑的外侧，由此一个拼板与相邻拼板的连接可通过拧装接合来实现。
为了改善板盖的承载能力设置了垂直的加强部分，例如为L形钢型材的形式。
为了接收水平的力最好在框上设置斜撑。这些斜撑可由圆管、H或U形型材制成。对此尤其是圆管被证明是有利的，因为它对于抗弯强度具有特别适合的面积及由此重量的比例关系。因此它是抵偿压力的最佳型材。此外具有不同横截面的圆型材到处容易获得，因此对于已预制的框可事后进行对在安装地点出现的负荷影响的适配。
圆管斜撑可在相同外部尺寸即相同外径的情况下通过壁厚来适配所需的横截面。对其它机构、如管道系统的适配与该变化无关。
可变换地，在相对小的水平力时，所述加强也可不用斜撑，而对此通过盖板来实现。
最好这些框延伸在壳体的一个侧面的整个长度或宽度上。壳体的自重及由外部作用的垂直力可有利地由框的位于壳体角部的垂直的U形型材来承受。中间支架被尽可能避免。如果垂直的U形型材的横截面不足以承受这些力，则这些角部支架通过焊接上的型材被再加强。在支架少的情况下壳体的自重被集中削减，每个支架分别承受较高的压力。由外部的干预影响、如风及地震产生的拉力将由此得到更好的补偿，锚固部分可具有小的尺寸。
有利地，作为盖板使用3至5mm厚的钢板。在确定板厚时将在板的静态负荷能力、其可加工性及其重量之间作出折衷。就此而论，4mm的板厚被证明是特别有利的。
各个拼板最好彼此用螺钉(栓)连接。为了达到壳体的气密密封，还附加地要求将这些拼板的接触处密封。对此最好使用焊缝。这可通过很小的缝横截面来实现，因为通过螺钉连接承受了静态力，而焊缝的设置仅用于密封之目的。
本发明的壳体相对现有技术具有多种优点。该壳体可适配于各种不同的设备技术的边界条件，例如不同的塔高度或热交换单元的可变尺寸。原则上根据本发明也可制造圆柱形箱(Bopxen)。工程技术上的处理可通过封闭空间及静力学需要的元件的适当划分或通过封闭空间的元件易于被加强的可能性来并行地进行。通常的处理顺序(首先是基础工程，接着是静力学计算，然后是车间图纸及最后是材料采购及工作准备)不必被遵循。广泛的重叠处理是可能的，例如车间图纸与静力学计算可并行地处理。由此得到了处理时间的节约及也缩短了交付时间。
用于框封闭所需的横截面及尺寸、尤其是拼板的U形型材一般可与具体项目无关地确定。与安装地点相关的部件可通过板罩壁厚参数或通过附加的加强型材来考虑。由此可事先确定横截面的大部分，制造拼板的材料采购工作可与壳体的静力学计算无关地进行。
拼板可被预制好及基于其尺寸易于运输到壳体的安装地点。此外壳体具有基于到处可提供的部件的结构及由此对结构无大的影响地可广泛由现场可得到的型材来制造。
通过本发明可使壳体的制造优化，因为需制造多个相同的拼板。不仅在设计、静力学计算及实施图纸的产生上而且在壳体制造上、无论在一个项目内还是项目重叠地可利用重复效应。项目专用的静力学计算成本可明显地下降。
一些预组装段的尺寸及重量可根据现场设有的吊车能力及现有的装配能力、即在很晚的时刻来确定。因此不再需要早期的协调(在基础阶段)。对于达到气体密封所需的焊缝可在任意时刻补充，因为通过这些拼板的螺钉连接实现了承载的连接。吊车的使用时间可被减少。
附图说明
以下将借助附图中所示的实施例来详细地描述本发明及本发明的其它细节。附图为：
图1：本发明的、由拼板构成的壳体的一部分，
图2：本发明的一个拼板，
图3：两个拼板的角连接部分的详细视图，
图4：一个由多个拼板预制成的组件(Feld)，
图5：由多个拼板组成的一个预制圈，及
图6：根据本发明的由多个拼板预制成的单元(Schuss)。
具体实施方式
图1中表示出一个本发明壳体的一个部分结构，该壳体被用作容纳一个低温空气分离设备的多个部件用的冷箱。在该冷箱中例如安装具有相应附件的低压塔和/或主冷凝器和/或原料氩塔。
图示的冷箱具有其长度为L及宽度为B的一个矩形基面。它在垂直于基面的方向上的延伸被称作该冷箱的高度。冷箱的这些侧壁由多个拼板1a，2a，1b，2b构成。拼板1a与2a或1b与2b分别被作成相同的并且分别延伸在相应冷箱侧壁的整个延伸L或B上。
图2中详细地表示出一个拼板。该拼板由钢制的U形型材3，4作的一个矩形框架组成。在其安装在冷箱中后水平延伸的U形型材4的长度在所示的例子中相应于冷箱的边长L。这些用于具有宽度B的侧面的拼板被相应地构成。在安装状态中垂直延伸的U形型材3的长度最好为3m。
这些U形型材3，4被连接成一个矩形框架。由圆管作的一些斜撑7用来抵偿水平负荷。整个框架最后被罩上一个板8，该板具有3与5mm之间的厚度，最好为4mm及该板被用垂直设置的型材6加强。
在所计划的冷箱安装地点上建立一个地基，在该地基上安装最下面的拼板1a，1b。将两个在一个角上彼此贴靠的拼板1a，1b安置到位及彼此用螺钉/栓固定。
可与在地基上的安装无关地，最好在地基的附近，将设在一个底框之上的一些拼板预组装成一些段。
在图3中详细地表示出拼板1a及1b的连接。这些拼板1a及1b被这样地设置，拼板1a的所述垂直的U形型材3a的基部与拼板1b的垂直的U形型材3b的一个腿彼此相贴靠。这两个U形型材3a及3b在接触处通过螺钉连接9彼此连接。两个U形型材3a及3b的接触处被接着设置一个焊缝10，以便达到两个拼板1a及1b的气体密封的连接。
这两个垂直的U形型材3a及3b以及位于它们上面的拼板-例如拼板2a及2b(图1)-的相应垂直的U形型材构成了冷箱的这些角部支架。为了加强冷箱的这些角，当静力学需要时，附加地焊上一个L形型材11，它延伸在多个拼板1a，2a的高度上或延伸在冷箱的整个高度H上及可根据静力学要求设置阶梯。
在最下面的拼板圈1a，1b完成后将下批拼板2a，2b定位在最下面的拼板圈1a，1b上并与其连接。为此，下面的拼板1a与位于其上的拼板2a的相叠置的水平U形型材4彼此用螺钉/栓连接。为了产生一个气体密封的冷箱，在两个拼板1a及2a的接触处也设置焊缝。上面的拼板圈的拼板2a及2b的角连接通过上面借助图3所述的方式方法来实现。
如果需要，可在冷箱内附加地安装一些支架12(见图1)，并且它们固定在这些拼板上，以便在它们上安装例如管道或其它的组件。类似地，可在壳体的外侧设置一个查看设施(Begehungseinrichtung)13。
也可使用一些由多个拼板组成的预制段来替代所述的由一些单个拼板1a，1b，2a，2b组成的冷箱结构。
在图4中表示一个例如由三个拼板14，15，16组成的预制元件，即一个所谓的组件(Feld)。这些拼板14，15，16在装入冷箱前彼此就用螺钉连接好及这些连接处用焊缝密封。然后将该由三个拼板14，15，16组成的完成组件作为一个单一部件装入冷箱的侧壁中。一个组件的拼板数目可根据工地现场的情况，例如根据现有的吊车能力来选择。
图5中也可看到一个由多个拼板17，18，19，20预制成的段。在该实施例中各个拼板17，18，19，20不是彼此上下叠置，而是这样地彼此并排(nebeneinander)布置及彼此连接，即它们构成一个与冷箱的尺寸相应的圈。然后将该完成的圈定位在冷箱的预定位置上及与位于其下面的拼板用螺钉连接。
图6中表示预制单元的第三变例。由多个拼板预制形成的壳体的一个单元。这些彼此并排布置的拼板构成了壳体的外部尺寸L及B，而彼此上下叠放布置的拼板构成整个高度的一部分。该单元可以或者由一些单个拼板、由预制成的组件或者由一些圈组成。所述单元的高度主要由现有的吊车的能力来确定。
当然，在这些预制的元件上可以象在各个单个拼板上那样在装入冷箱前安装上一些设备部件或附加装置，例如管道、电缆井筒、阀或查看设施及支架。
除了上述的方案即在工地建立壳体及逐步地装配内装件外，所提出的方案还适用所谓的集装单元方案，即卧着地组装壳体、装入内装件及布置管道系统及接着将整个冷箱运输到安装地点。

Claims (11)

1.低温空气分离设备，它具有一个用于容纳该低温空气分离设备的部件的壳体，其中，该壳体具有垂直于壳体的基面延伸的一些侧壁，其中壳体的垂直于基面的延伸定义了它的高度，其特征在于：这些侧壁分别由多个拼板组成，这些拼板分别具有一个设有一个板罩的框，在该壳体的高度方向上，一个侧壁的这些拼板(1a，1b，2a，2b)的各个接合处彼此之间基本上均具有相同的距离。
2.根据权利要求1的低温空气分离设备，其特征在于：在壳体的高度方向上一个侧壁的这些拼板(1a，1b，2a，2b)的各个接合处彼此之间均具有相同的距离。
3.根据权利要求1或2的低温空气分离设备，其特征在于：一个侧壁的这些拼板(1a，2a)在垂直于壳体高度的方向上分别具有相同的延伸距离。
4.根据权利要求1或2的低温空气分离设备，其特征在于：壳体具有一个矩形的基面，通过该基面的边界确定了壳体的长度及宽度，其中一个侧壁的这些拼板(1a，1b，2a，2b)分别延伸在该侧壁的整个长度或宽度上。
5.根据权利要求1或2的低温空气分离设备，其特征在于：拼板在壳体的高度方向上具有2至4米的延伸距离。
6.根据权利要求1或2的低温空气分离设备，其特征在于：拼板设有一个由一些U形型材(3，4)作成的四侧环绕的框。
7.根据权利要求1或2的低温空气分离设备，其特征在于：拼板在壳体的高度方向上具有3米的延伸距离。
8.制造根据权利要求1至7中一项所述的低温空气分离设备的方法，其特征在于：将这些拼板(3，4)定位及相互连接。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于：这些拼板彼此用螺钉连接，由此形成了一个承载的连接结构。
10.根据权利要求8或9的方法，其特征在于：由至少两个拼板(14，15，16)预组装成一个段及该段被组合至侧壁中。
11.根据权利要求8或9的方法，其特征在于：在安装到侧壁中前在一个拼板或段上安装一些设备部件或附加装置(12，13)。
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