專利名稱：空分冷箱分層扒砂方法
技術領域：
本發(fā)明涉及管道內介質的扒除方法，特別指一種空分冷箱分層扒砂方法。
背景技術：
空分裝置冷箱設備管道內的介質一般為液氧或液氮，均是在超低溫的工作狀態(tài)下 進行運行。因此，為了保證冷箱內設備和管道的正常工作，必須在冷箱內填充保冷材料， 目前，冷箱內用于保冷用的的材料主要是珠光砂(膨脹珍珠巖)，珠光砂是一種白色、顆粒狀 松散材料，具有良好的保溫隔熱性能，珠光砂的密度較小，正常情況下，珠光砂松散密度為 35 55Kg/m3，流動性好。一旦冷箱內的管道或設備在使用過程中出現(xiàn)故障，首先需要將冷 箱內的珠光砂全部卸出(扒砂)，才能進行冷箱內設備管道的檢修作業(yè)。一般來說，大型空分 主冷箱高度較大，隨著無氫制氬技術的應用與空分設備規(guī)模不斷提高，空分主冷箱高度有 的可達60米以上，這就使得大型空分主冷箱扒砂施工的作業(yè)難度及作業(yè)風險大大提高。大型空分主冷箱扒砂的常用施工方法及其弊端
a、直接打開冷箱底部珠光砂卸料口或人孔，在卸料口處鋪設帆布作為卸料場，通過卸 料口將珠光砂直接卸到卸料場上，然后再通過人力在卸料場裝包。此種施工方法在安全方 面主要有三大弊端，其一是在卸出珠光砂之前，還不了解冷箱內部故障情況，將珠光砂全部 從底部卸料口卸出時，如冷箱內還存在大塊的結冰等，可能會導致大塊結冰砸傷冷箱內部 設備管道；其二是直接從底部卸料口卸出時，流淌速度過快，易產(chǎn)生砂爆，引發(fā)安全事故； 其三是在卸料場大面積裝包作業(yè)，難以控制珠光砂隨風飄揚，污染環(huán)境。b、從上到下分層進行扒砂，采用鋼管將珠光砂引到地面，再進行裝包，這種方法相 對較為安全，但工裝材料成本高，而且由于珠光砂比重小，鋼管本體較重、摩擦系數(shù)大，不利 于鋼管安裝和珠光砂的流動，需要動用大型吊車吊裝，費時費力。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對背景技術中存在的缺點和問題加以改進和創(chuàng)新，提供一種特 別適用于大型空分主冷箱的空分冷箱分層扒砂方法。本發(fā)明方法具體包括以下步驟
A、扒砂前冷箱前期處理，包括冷箱停車排液和冷箱內加溫；
a、停車排液在排液過程中要緩慢操作，防止低溫液體凍傷和氧氣、氮氣、氬氣濃度的 聚集，防爆防窒息，排放液體按先后順序對液空、液氧、液氮、液氬進行高空排放，排放時，冷 箱周圍嚴禁動火和有明火；
b、加溫時間不少于36小時，加溫時冷箱內密封氣的量要適當控制，不得加大。B、選擇扒砂場地，并制作、安裝扒砂用工具卸料口甩頭、導料管、接料架及放料布衣寸。C、從冷箱最上層卸料口逐級選擇性分層扒砂，具體操作如下
a、首先在冷箱頂部安排專人對冷箱內珠光砂的下降高度進行跟蹤測量；b、在冷箱卸料口安裝作業(yè)人員，通過控制冷箱卸料口本體上安裝的擋板閥的開啟和關 閉來控制珠光砂的流出，并及時處理卸料口的堵塞，而且冷箱頂部、上部作業(yè)人員需與地面 作業(yè)人員保持聯(lián)系；
c、在導料管底端設置專人控制帆布管放料，另外遞袋、接料、縫包及裝車按照流水作業(yè) 安排，各司其職；
d、灌裝，每根導料管的底部直接與接料架上的鋼管連接，在接料架鋼管底部則綁扎帆 布管，通過將帆布管握緊及松開來實施珠光砂的裝袋。D、逐級扒砂直至冷箱內珠光砂卸到安全的料位高度，打開冷箱底部人孔，進入冷 箱內部進行冷箱內扒砂。E、最后檢驗扒出的珠光砂的質量，合格后包裝、存放，等待運輸即可。本發(fā)明所述的卸料口甩頭采用薄鋼板制作，大小與卸料口法蘭配套，長度可根據(jù) 現(xiàn)場情況確定。所述的導料管上端與卸料口甩頭連接，下端連接接料架，導料管采用PVC 管，可以先將2-3根PVC管連接好再一起安裝，PVC管道之間的連接處采用PVC直接或90 度彎頭，并可根據(jù)現(xiàn)場情況設置管道支架；導料管通過設置在冷箱頂部靠卸料口側的單軌 滑輪將其吊裝到卸料口位置與卸料口甩頭連接。所述的接料架采用型鋼制作，放置在地面 用于作業(yè)人員在地面接料，接料架安裝在冷箱旁靠卸料口側，而且須固定在地面上，防止移 動。本發(fā)明的工藝原理
1、珠光砂雖然為固態(tài)物質，但是它的流動性特別好，打開冷箱側面的卸料口，珠光砂即 可從卸料口流出，通過從冷箱頂部人孔處定時測量珠光砂的下降高度，可以掌握分層扒砂 法中換層的時間，并且在卸料口發(fā)生堵塞時，也可及時發(fā)現(xiàn)，并采取措施。2、分層扒砂法，需要對導砂管道進行安裝及移動好幾次，而導砂管道采用PVC管 道，重量較輕，管道之間的連接相對簡單，便于安裝及移動。3、單層的扒砂高度控制在不超過20米高度較妥，采取導料管道，從冷箱的高層處 將珠光砂引至地面再進行灌裝。4、珠光砂相對較輕，同時容易受潮，一旦受潮，則不能使用，因此在扒砂過程中，要 嚴格控制珠光砂的質量。5、因珠光砂重量很輕，在導料管的末端，采用帆布管通過人力控制珠光砂的流動 灌裝，簡單易行，加快了灌裝的速度，減輕了作業(yè)人員的勞動強度，另外在冷箱本體卸料口 處有擋料板，可以有效控制珠光砂流量。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果
1、采用分層扒砂法，大大提高了扒砂施工的安全性，既保護了冷箱內設備和管道，也有 力地保障了施工作業(yè)人員的生命安全。2、考慮到珠光砂密度小，重量較輕，導料管道選用重量較輕的PVC管道，選用PVC 管有如下幾點有利之處1)重量很輕，便于管子的上下安裝及移動，大大縮短了工裝準備時 間，節(jié)省了工期；2)降低了安裝成本和材料成本，有較好的經(jīng)濟效益；3)PVC管內壁很光滑， 便于珠光砂在管內的流動，保證了扒砂過程的順暢；4)PVC管有一定的剛性，不會產(chǎn)生因管 壁變形而使珠光砂無法流動的情況；5)PVC管道之間的連接很方便簡單，可采用一個PVC直 接將兩根管道連接并在管道接口端涂以膠水即可，作為珠光砂的導流，對接頭的密封性要求不高，使用PVC管很合適。3、在導料管的末端直接裝包，并在導料管末端裝上用防水帆布制作的布管，通過 人手的握住及松開即可控制珠光砂在管內的流淌，形同安裝了一臺簡易閥門。采用這一控 制手段的實際好處是1)極大地縮小了施工場地；2)采用帆布管控制珠光砂的流出，非常 方便操作，減輕了作業(yè)工人的勞動強度；3)帆布管要選用防水帆布制作，使得珠光砂不致從 帆布管孔里漏出，污染環(huán)境，同時，在施工過程中遇到陰雨天等潮濕氣候，將帆布管扎緊后， 還可以防止珠光砂受潮；4)采用帆布管作控制閥簡單、易行，而且成本低廉。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施例方式具體實施例
1、扒砂前冷箱前期處理冷箱前期處理工作包括冷箱停車排液和冷箱內加溫 1)停車排液在排液過程中，操作一定要緩慢，防止低溫液體凍傷和氧氣、氮氣、氬氣濃 度的聚集，防爆防窒息。排放液體時，按先后順序對液空、液氧、液氮、液氬進行高空排放，排 放時，冷箱周圍25米嚴禁動火和有明火。2)加溫分餾塔進行加溫，嚴格執(zhí)行設備操作規(guī)程，特別是冷箱內漏液體時，更要 高度重視，加溫時間要確保，一般不少于36h。加溫時，冷箱內密封氣的量要適當控制，不得 加大。如某鋼廠的3200空分設備就是在加溫時，冷箱密封氣量開得過大，冷箱內液體急劇 氣化，冷箱出現(xiàn)“液爆與砂爆”，造成冷箱鼓脹，嚴重受損的重大事故。(1)加溫前，打開冷箱頂部所有的人孔蓋和冷箱上的防爆板。(2)關閉所有的排液閥。(3)先通少量分子篩后的空氣進入冷箱內設備、管道。(4)視冷箱密封氣壓力和冷箱所開人孔噴砂情況決定通入冷箱設備、管道內空氣量。(5)通氣一段時間后，視情況緩慢通入冷箱密封氣，加溫珠光砂。(6)當塔內所有設備、管道上的檢測溫度及出冷箱人孔密封氣溫度達到常溫時，加
溫結束o(7)加溫過程中，應密切注意冷箱的密封氣壓力，冷箱是否有珠光砂流出，視具體 情況調整加溫氣源壓力和加溫氣流量。(8)加溫時操作人員在操作閥門時應緩慢進行，防止操作過快導致加溫氣量和操 作壓力過大。(9)加溫期間，操作人員應密切注視冷箱內的聲音是否正常。(10)測量冷箱內氣體含量，其含量應小于20%氧含量，加溫結束后，關閉冷箱的密 封氣，直至冷箱密封氣壓力指示為零。2、扒砂用工裝器具制作安裝及扒砂場地準備
1)在進行扒砂作業(yè)前，需提前制作下面幾件扒砂用的工器具
(1)卸料口甩頭。在大型空分冷箱側面，一般分層設計有卸料口，甩頭法蘭采用6 8mm
5厚的薄鋼板制作，大小與卸料口法蘭配套，鋼管選用Dm50薄壁鋼管，長度根據(jù)現(xiàn)場的具體 情況確定，一般不超過1. 5米長，與甩頭法蘭焊接連接，準備3 4件。(2)接料架。接料架采用角鋼等型鋼制作，放置在地面用于作業(yè)人員在地面接料， 接料架可以考慮與地面接料必需的防風防雨棚成為整體，接料架上焊接一根DN150薄壁鋼 管，用于珠光砂接至地面時的裝包，接料口的高度同作業(yè)人員的身高相近為宜，準備2件。(3)放料布袋，采用結實帆布制作幾個布管，用于接料管末端接料裝袋，長度在1 米左右，布管的一端綁牢在接料口鋼管上。2)導料管的安裝
(1)導料管因為采用DN150的PVC管，重量很輕，在地面可以先將2 3根PVC管道連 接好再一起安裝，PVC管道之間的連接處采用PVC直接或90度彎頭，并根據(jù)現(xiàn)場情況設置 管道支架。(2)在冷箱頂部靠卸料口側安裝1個0. 5噸單軌滑輪，導料管在地面連接好后， 采用麻繩通過單軌滑輪將導料管吊裝到卸料口位置與卸料口甩頭連接，與鋼管連接處采用 3mm橡膠板用鐵絲包扎連接。(3)導料管采用鐵絲與上冷箱的爬梯固定在一起，在冷箱爬梯的每一層休息平臺 處固定，固定需牢靠，以免因大風吹刮而掉落。3)接料架的安裝
(1)接料架的安裝位置應在冷箱旁靠卸料口側，最好是比較空曠的地方，便于珠光砂的 灌包、縫包及裝車運輸?shù)茸鳂I(yè)的鋪開。(2)接料架須固定在地面上，防止移動。4)扒砂場地準備
(1)在空分冷箱卸料口側靠近冷箱處找一塊較空曠的場地，場地面積不少于100m2。(2)扒砂場地應利于運輸貨車的進出。(3)扒砂場地根據(jù)扒砂的工作規(guī)劃成幾塊功能區(qū)灌裝區(qū)、縫包區(qū)、現(xiàn)場臨時存放 區(qū)、裝車區(qū)、作業(yè)人員臨時休息區(qū)等。(4)在扒砂場所采用鋼管腳手架搭設防護棚，用作防雨防風之用，防護棚高度在 2. 2米左右為宜。(5)防護棚地面首先滿鋪枕木，作為隔離層，然后在枕木上鋪上防雨帆布或彩條布 加以隔潮。3、分層扒砂
1)冷箱卸料口本體已經(jīng)安裝有簡易擋料板，可通過開啟和關閉擋料板控制珠光砂的流 出，扒砂時，必須安排兩人在卸料口處，負責卸料口擋料板的開關及處理卸料口的堵塞。2)在冷箱頂部必須安排專人對冷箱內珠光砂的下降高度進行測量，測量采用吊繩 進行測量。3)冷箱上部的作業(yè)人員通過對講機與地面保持聯(lián)系。4)導料管管端部設置專人控制帆布管放料，另外遞袋、接料、縫包及裝車按照流水 作業(yè)安排，各司其職。冷箱上卸料口的分布為35米處2個、26米處1個、20米處1個、14米處1個、2米 處3個，扒砂從35米處開始，分層進行，直至2米處卸料口，最后打開冷箱底部人孔，進入冷
6箱內部扒砂。扒砂流量控制主要是通過卸料口處的擋板閥來實施，一般在空分冷箱的每個卸料 口處都已經(jīng)設置了一道擋板閥，擋板閥的形式類似一臺簡易蝶閥，閥門的開關就通過閥桿 橫向、豎向的人工扳動進行控制，卸料口擋板閥的規(guī)格一般為DN150mm，每個卸料口處應安 排2人進行控制較妥，一人負責控制閥門的開關，另一人進行指揮，通過使用對講機與地面 作業(yè)人員進行信息的傳遞，在流量過快，地面裝包作業(yè)無法應付時，可適當關小擋板閥閥板 的角度，使珠光砂流量減小，乃至地面停止作業(yè)時可關閉閥門，停止珠光砂的流出。每次可 安裝兩根導料管同時進行作業(yè)，當某一高度只有一個卸料口時，可與相鄰高度的卸料口同 時進行扒砂，因為相鄰層卸料口分布高度差一般不會超過10米，比如26米層與20米層的 卸料口則可同時進行扒砂。5)灌裝控制，每根導料管的底部直接與接料架上的鋼管連接，在接料架鋼管底部 則綁扎帆布管，帆布管的口徑做成DN250mm，長度為600mm，每根導料管底部灌裝由3人進 行，1人專門負責控制帆布管，通過將帆布管握緊及松開來實施珠光砂的裝袋，另2人輪流 進行撐袋灌裝，灌裝程序是整個扒砂作業(yè)進度控制的關鍵點，必需選拔手腳靈活、反應敏捷 的工人師傅進行作業(yè)，考慮到灌裝人員體力消耗較大，而又不能影響灌裝的進度，同時應準 備充分的候補人員，約1小時換班1次，以保證灌裝工作的連貫進行。4、冷箱內扒砂施工
1)進入冷箱內部前準備工作及條件
(1)冷箱的人孔已經(jīng)打開，冷箱內的珠光砂已經(jīng)卸到安全的料位高度。(2)扒砂人員已經(jīng)在人孔的外面無法進一步進行扒砂工作，必須進入冷箱內進行 扒砂。(3)已經(jīng)使用潔凈的工廠風對冷箱內部進行了吹掃，使冷箱內部附著在設備及管 道上部的珠光砂能夠落到冷箱底部。(4)在進入冷箱內作業(yè)前，須對冷箱內部的情況進行檢查及作內部氣體檢測合格 后方可進入。(5)在進入冷箱前準備好足夠扒砂的工器具。(6)對需進入受限空間的作業(yè)人員進行受限空間內作業(yè)安全教育，將冷箱內扒砂 的各種作業(yè)風險告之所有參與施工作業(yè)人員，并保證在受限空間內各項安全作業(yè)措施落實 到位。(7)在進入冷箱內扒砂前，須打開頂部及側面的人孔利于冷箱內通風作業(yè)。2 )進入冷箱內扒砂施工程序
(1)在冷箱內部的扒砂作業(yè)須從人孔處開始，逐漸向內推進，不宜一次性進入過多的作 業(yè)人員，一則造成扒砂的作業(yè)空間擁擠，二則增加不安全作業(yè)因素。(2)在冷箱內部的作業(yè)人員應分工有序，分為耙砂、鏟砂、灌袋及遞出等，縫包和裝 車在冷箱外部進行。(3)在冷箱內作業(yè)過程中，應始終保持出入冷箱人孔的道路暢通，并且在冷箱內設 置專人進行監(jiān)護，以便發(fā)現(xiàn)危險情況時及時通知作業(yè)人員盡快逃出冷箱。(4)在冷箱內扒砂時，應使冷箱內部的珠光砂始終保持平緩的坡度，不致于出現(xiàn)砂 堆突然坍塌的情況。
(5)在冷箱內部扒砂的工具全部采用木制或鋁制工具，以免損傷冷箱內部設備及管道。5、包裝袋準備
包裝袋采用內覆膜編織袋，以達到防潮和防泄漏的目的。6、珠光砂質量檢驗
1)珠光砂的檢驗是珠光砂質量控制的重要一環(huán)，對冷箱內卸出的珠光砂分批進行檢 驗，一般每200m3要檢驗一批，取樣時間最好放在每批珠光砂的中間時段，珠光砂要分批碼 放在一堆，與其它批次隔開放置，一旦發(fā)現(xiàn)該檢驗批珠光砂存在質量問題，則全批次珠光砂 均應考慮廢棄。2)分批放置的珠光砂應編好批號，標明批次、取樣時間、取樣人等信息，方便追溯。3)在卸砂過程中，如目測發(fā)現(xiàn)珠光砂有異物、顏色不對、或明顯潮濕等現(xiàn)象，應直 接將該部分珠光砂卸出廢棄。4)珠光砂卸出后及回裝前均需進行質量檢測，確認最終回裝的珠光砂符合使用要 求。7、珠光砂存放
1)從空分冷箱卸出的珠光砂應妥善存放，經(jīng)檢測無質量問題方可繼續(xù)使用。2)因從冷箱卸出的珠光砂體積龐大，其存放倉庫需要2000m2，同時存放倉庫需要 能滿足防雨，防潮，防火，通風和過濾粉塵的要求。本發(fā)明主要施工機具設備
1、扒砂前控制
1)確認開任何人孔或出料口前，冷箱內珠光砂溫度大于等于現(xiàn)場環(huán)境溫度。2)確認冷箱內工藝系統(tǒng)和冷箱殼體內通儀表風吹掃，確保冷箱內微正壓。3)確定所有可能要打開的冷箱人孔和出料口上方做好防雨棚。4)確認天氣晴朗，符合要求的臨時輸送管道，運輸車輛和存儲倉庫準備就緒。2、扒砂過程中控制
1)遇任何程度降雨，立即停止扒砂工作，并及時封閉所有冷箱開口。2)樣品直接從輸送管道中或編織袋中取并封蓋后取出，每200立方米卸出珠光砂 中采樣10升樣品，作珠光砂性能分析，記錄取樣批次、樣品存放倉庫、樣品時間和位置等， 立刻送實驗室分析，實驗室收到樣品后盡快安排濕度，密度和流動性測量等。3)珠光砂通過臨時導料管道直接裝填進內覆膜編織袋后，現(xiàn)場將袋口閉合翻折 約10cm后封裝，并在編織袋上顯眼處寫明裝袋批次(對應采樣瓶上的批次)，時間，卸料口高 度，目測是否合格等信息。4)裝滿珠光砂的編織袋在現(xiàn)場應堆碼在臨時雨棚下的雙層塑料布上等待裝車運 往倉庫儲存。3、珠光砂運輸和存儲控制
1)運輸珠光砂的車輛必需是帶遮雨布的車輛，如遇下雨立刻使用遮雨布。2)按順序堆碼入庫并記錄編號和數(shù)量，目測確認不能再使用的珠光砂要分區(qū)堆 碼。3)珠光砂存儲倉庫必須足夠大，需要2000m2，至少滿足到防雨，防潮，防火，通風和 過濾粉塵的要求。4)確保整齊堆放，方便再次裝車，禁止堵塞逃生通道。5 )珠光砂存儲地上先鋪彩條布隔潮，碼垛好后，在頂上再鋪蓋彩條布加以遮擋。本發(fā)明中珠光砂質量控制可參照下表
本發(fā)明所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行的描述，并非對本發(fā)明構思 和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計思想的前提下，本領域中工程技術人員對本發(fā)明的 技術方案作出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種空分冷箱分層扒砂方法，其特征在于包括以下步驟A、扒砂前冷箱前期處理，包括冷箱停車排液和冷箱內加溫；a、停車排液在排液過程中要緩慢操作，防止低溫液體凍傷和氧氣、氮氣、氬氣濃度的聚集，防爆防窒息，排放液體按先后順序對液空、液氧、液氮、液氬進行高空排放，排放時，冷箱周圍嚴禁動火和有明火；b、加溫時間不少于36小時，加溫時冷箱內密封氣的量要適當控制，不得加大；B、選擇扒砂場地，并制作、安裝扒砂用工具卸料口甩頭、導料管、接料架及放料布袋等；C、從冷箱最上層卸料口逐級選擇性分層扒砂，具體操作如下a、首先在冷箱頂部安排專人對冷箱內珠光砂的下降高度進行跟蹤測量；b、在冷箱卸料口安裝作業(yè)人員，通過控制冷箱卸料口本體上安裝的擋板閥的開啟和關閉來控制珠光砂的流出，并及時處理卸料口的堵塞，而且冷箱頂部、上部作業(yè)人員需與地面作業(yè)人員保持聯(lián)系；c、在導料管端部設置專人控制帆布管放料，另外遞袋、接料、縫包及裝車按照流水作業(yè)安排，各司其職；d、灌裝，每根導料管的底部直接與接料架上的鋼管連接，在接料架鋼管底部則綁扎帆布管，通過將帆布管握緊及松開來實施珠光砂的裝袋；D、逐級扒砂直至冷箱內珠光砂卸到安全的料位高度，打開冷箱底部人孔，進入冷箱內部進行冷箱內扒砂；E、最后檢驗扒出的珠光砂的質量，合格后包裝、存放，等待運輸即可。
2.根據(jù)權利要求1所述的空分冷箱分層扒砂方法，其特征在于所述的卸料口甩頭采用 薄鋼板制作，大小與卸料口法蘭配套，長度可根據(jù)現(xiàn)場情況確定。
3.根據(jù)權利要求1所述的空分冷箱分層扒砂方法，其特征在于所述的導料管上端與卸 料口甩頭連接，下端連接接料架，導料管采用PVC管，可以先將2-3根PVC管連接好再一起 安裝，PVC管道之間的連接處采用PVC直接或90度彎頭，并可根據(jù)現(xiàn)場情況設置管道支架； 導料管通過設置在冷箱頂部靠卸料口側的單軌滑輪將其吊裝到卸料口位置與卸料口甩頭 連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的空分冷箱分層扒砂方法，其特征在于所述的接料架采用型鋼 制作，放置在地面用于作業(yè)人員在地面接料，接料架安裝在冷箱旁靠卸料口側，而且須固定 在地面上，防止移動。
全文摘要
本發(fā)明涉及管道內介質的扒除方法，特別指一種空分冷箱分層扒砂方法。本發(fā)明方法具體包括以下步驟A、扒砂前冷箱前期處理，包括冷箱停車排液和冷箱內加溫；B、選擇扒砂場地，并制作、安裝扒砂用工具卸料口甩頭、導料管、接料架及放料布袋等。C、從冷箱最上層卸料口逐級選擇性分層扒砂。D、逐級扒砂直至冷箱內珠光砂卸到安全的料位高度，打開冷箱底部人孔，進入冷箱內部進行冷箱內扒砂。E、最后檢驗扒出的珠光砂的質量，合格后包裝、存放，等待運輸即可。本發(fā)明方法大大提高了扒砂施工的安全性，既保護了冷箱內設備和管道，也有力地保障了施工作業(yè)人員的生命安全。
文檔編號F25J3/00GK101858684SQ20101022460
公開日2010年10月13日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權日2010年7月13日
發(fā)明者孫韻, 張俊, 張琪, 阮志剛 申請人:中國化學工程第四建設公司