大型冻结站快速安装施工工法操作原理

大型冻结站快速安装施工工法适用范围

《大型冻结站快速安装施工工法》适用于煤矿井筒冻结工程冻结站装机容量大于2000万千卡/小时的大、中型冻结站。

大型冻结站快速安装施工工法工艺原理

《大型冻结站快速安装施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.根据各圈冻结孔所需的冷量、不同时期冻结所需要的冷量，将冷冻机组与所需冷量根据“匹配”原则进行分区、分组。通过分区和分组，将大型冻结站安装分解成几个相对独立子系统，适应井筒冻结工程不同时期的需要。在分区的基础上将冷冻机按台套再分为若干个组进行安装，可灵活增加或减少开机台数，如防偏帮孔在井筒掘进至某一地层时，根据井帮温度，防偏帮孔可关闭，冷冻机可减机，当井筒掘过辅助冻结孔深度后可关闭，减少开机数量，到后期冻结壁全部满足施工要求时，积极冻结改为维护冻结可减机或拆除多余设备。

2.采用“一线总线数字化通信”方式，把各采集单元通过单根总线挂接的方式，把其信号传入计算机，利用功能强大温控软件，通过图像、数据等实时反映各采集单元的运行状况。安装信息化监测、监控系统，主要是为实现制冷冻结设备运行状态监测，包括压缩机运行工况、压力、温度、液位检测等；温度巡检部分主要包括对测温孔、冻结盐水回路温度进行实时检测与记录，报警处理子系统包括整套系统的所有的设备的运行状况发生异常时，以声光报警方式进行报警，环境监控子系统主要是对车间的环境进行监控，包括视频、氨气浓度等检测。安装该系统的目的，是保证制冷冻结三大循环系统运行正常，实现自动化检测监控，保证冻结工程的安全顺利施工。

大型冻结站快速安装施工工法施工工艺

• 工艺流程

《大型冻结站快速安装施工工法》的工艺流程参见图1。

• 操作要点

《大型冻结站快速安装施工工法》的操作要点如下：

1.冻结站设备基础首先夯实并找平，同一设备基础高差允许偏差范围±5毫米。混凝土基础表面平整度用2米靠尺检查，不得大于5毫米；基础施工和设备就位平行交叉施工的作业。

2.管路，分区、分组安装，严格按照冻结站安装图施工。

3.压缩机管路安装应具有一定坡度，吸气管路其坡度坡向蒸发器，坡度应大于0.02。排气管路其坡度坡向油分器或冷凝器，坡度应大于0.01，排气管路应从主管顶部或斜角接出。

4.热虹吸式贮氨器出液口与螺杆压缩机油冷进液口高差不得小于1.6米，冷凝器出液管与出液干管高差不得小于1.6米。

5.管路焊接严格按照《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB 50236-98进行焊接，管道封口要用专用管路封头。

6.低温管路要进行保温包扎。

7.各种设备基础的间距、高出地面的高度，安装管路的长度、高度，支撑架的高度、制作结构形式，气态、液态管路的水平度、倾斜度、弯曲度，各种阀门的安装要求，各种管路、阀门的颜色等均严格按照施工标准施工。

《大型冻结站快速安装施工工法》的工法特点是：

1.冻结站分区、分组安装可使系统运行合理，设备及管路运行安全平稳。

2.根据冻结站长度，各圈冻结孔所需的冷量，积极冻结期和维护冻结期需冷量的不同进行分区、分组安装。

3.分区、分组安装可合理分配劳动组织，各区、组间可同时进行安装施工，加快安装进度。

4.分区、分组安装可省去氨系统的总干管、分支管路的连接干管及干管间的截止阀门等。

5.对各圈冻结孔的盐水系统分区提供冷量，可根据井筒不同深度所需的冻结壁厚度不同，分区控制，使各类冻结孔的供冷时间及时进行调节。

6.分区、分组安装还为冻结站内分组设备运转参数调整便利，且不影响其他设备的正常运行。提高了冻结站设备的制冷效率，降低了能源消耗和施工成本。

7.分组开机在井筒冻结与掘砌施工过程中，根据井筒掘进速度和冻结壁冻结状况，冻结站设备可随时调整运转台数，以调控井筒供冷量，为井筒掘进施工创造良好条件。

8.冻结站预先安装信息化电脑监测监控设备，对压力、温度、氨浓度等数据进行采集，实施监控，能够达到对制冷设备运行状况的自动调节，增加多种保护功能，提高了大型冻结站现代化施工技术水平，实现“无人则安”的安全理念。

进入21世纪以来，中国矿山井筒应用冻结法凿井技术正在快速发展，冻结深度不断刷新纪录，冻结孔布置方式也有以前的单圈孔冻结发展到多圈孔冻结。随着冻结深度的不断延伸和冻结孔数量的增多，冻结站所需要的制冷能力和装机容量也大大增加，冻结站所需冷冻设备的数量和各种管路的长度也随之增加。如山东郭屯煤矿主井冻结工程，冻结深度702米，采用四圈孔冻结，结钻孔总量78546米，冻结站安装HJLG25ⅢTA250型螺杆式冷冻机20台作为低压机，安装HJLG20ⅢDA185型螺杆式冷冻机20台作为高压机，设备总装机容量为3460千卡/小时。安徽杨村煤矿副井井筒冻结工程，冻结深度725米，采用外圈孔、中圈孔、内圈孔加防片帮孔冻结，冻结钻孔总量99867米，冻结站安装HJLG25T250型螺杆冷冻机26台作为低压机，安装HJLG20ⅢDA185型螺杆冷冻机26台作为高压机，设备总装机容量达4498万千卡/小时。

2009年前，井筒冻结深度大都小于400米，若采用螺杆式冷冻机制冷一般安装不超过8台套，现多达50多台套，各种管路安装量总长达5500多米。冻结站安装设备和管路的增多，导致冻结站安装任务十分繁重，若仍延用传统式的安装工艺不仅安装材料大量增加，安装工期长，安装效果不佳，且不利于冻结站运转参数的适时调节。为实现冻结站快速安装，改进落后安装工艺，节省劳动强度和安装期间的施工安全，同时实现冻结系统运行的安全性和经济性已成为冻结工程一项十分重要的任务。

《大型冻结站快速安装施工工法》所需的主要施工设备见表1。

参考资料：

《大型冻结站快速安装施工工法》的质量控制要求如下：

1.严格按施工组织设计、施工图纸、规范和规程施工，确保冻结站安装质量。

2.冻结站安装前应对所有的设备、阀门进行检修，各种管路清理干净，所用的机具准备齐全，做好设备就位、找平、找正工作。

3.冻结站站房和设备基础都要用经纬仪和水准仪认真放线、找平、找正，同类设备的中轴线必须在同一条直线上，设备基础的标高必须一致。

4.浇筑混凝土必须振捣密实，高寒地区施工要有专项施工措施。

5.氨管路的焊接工必须经过专门培训并取得特殊工种的电焊工证，技术水平高的焊工焊接，不得有麻面、砂眼、未焊等质量缺陷。

6.管路安装要做到整齐划一，美观。

7.三大循环系统安装完毕后，严格按施工规范要求进行压力试验和抽真空试漏。试压合格后对冷冻机低压管路和盐水系统管路、盐水箱、中冷器等低温管道、设备、阀门等进行隔热保温包扎，确保其保温性能。

8.各种管路按冻结文明机房标准规定的颜色进行刷漆。

9.冻结沟槽要安装流量检测和调控系统，以便随时检测和调整各冻结器的盐水流量。

采用《大型冻结站快速安装施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.编制冻结站安装安全技术措施和操作规程，进行岗前培训，增强工人安全防护意识，建立健全各项规章制度，并严格执行。

2.登高作业时必须佩带安全带，穿防滑鞋，以防高空坠落；地面作业必须戴安全帽。禁止上下同时作业。

3.设备和管路起吊安装时，必须有专人指挥，听从信号，各负其责。

4.信息化监测监控系统安装，要求安装到位，准确无误，为冻结运转时起到监测、监控的目的。

5.建立安全生产保证体系，严格按照企业安全质量标准化安装施工，做到管理有力、保障运行。

6.建立安全检查制度，实行安全生产奖罚制，及时消除事故隐患。坚持做到班组日检、项目部旬检、企业月检的安全检查。班组每日班前会上要进行安全交底。

7.加大安全投入，安全警示牌醒目，设备完好，满足安装施工需要。

8.严格执行电气安装操作规程，所有电气设备要有漏电保护与接地装置，电缆埋设要有标志，过路要有套管保护。

9.高压电缆及高压设备安装须做耐压试验。

10.施工人员要熟悉相关机械设备及器材管材和阀门的性能，严禁违章作业。

《大型冻结站快速安装施工工法》的环保措施如下：

1.大型冻结站快速安装施工工法是将原来的一个氨系统划分为多个氨系统，这样不但可以提高冻结站安装气密性降低运转过程中的氨泄漏，而且还有助于冷冻设备的调节和提高冷冻设备的制冷效率。

2.盐水系统的分区安装，可以根据井筒掘砌期间对冻结壁的不同要求适时对冻结井筒提供冷量，提高了制冷效率，节省了大量冷量。

3.对氨系统的局部改进，加快了冻结站初期运转时降温速度，提高了冻结完工时液氨的回收率，降低了氨气对大气的污染。

《大型冻结站快速安装施工工法》的效益分析是：

• 经济效益

该技术通过在安徽口孜东煤矿风立井冻结站安装过程中应用，效果明显。经计算比较，采用传统的安装工艺和方法，需用各种规格的管材8500米，实际用管材5500米，节约管材3000米，管材规格平均按ф127×5毫米计算，每米15.04千克，共节约管材45.12吨，按每吨6150元计，节约费用27.75万元。利用该安装技术提前工期30天。人工费按80元/天计算，安装需要45人，因此可节约人工费10.8万元。采用分区、分组安装，根据井筒不同时期需冷量的不同调整运转参数和开机台数，节省用电187.9万千瓦时，每千瓦时电费为0.5元，节省电费93.95万元。以上三项共节省费用132.5万元。

• 社会效益

对社会来讲，促进了生产力的提高，此技术安装速度快，气密性好，缩短了工期，减少了运转时氨的泄露，减少了对环境的污染。

对建设单位来说，缩短了建设周期，提前投产，提前受益，提前见效。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算

《大型冻结站快速安装施工工法》的应用实例如下：

• 实例1

安徽杨村煤矿风井井筒冻结工程，冻结深度725米，冻结站长度162米，安装了48台新型螺杆式冷冻机组及其他附属设备。自2010年1月开始安装，到2010年12月结束，实际施工2个月，较设计3个月提前了1个月完成了施工任务，缩短了工期，实现了一次性打压试漏成功。

• 实例2

河南程村煤矿主、副井冻结工程，冻结深度均为485米，共设一个冻结站，冻结站安装22套冷冻机及其他附属设备，站长128米，安装期比设计缩短25天，井筒提前18天开挖。

• 实例3

山东郭屯煤矿主井冻结工程，冻结深度702米，安装25套螺杆式冷冻机及其附属设备，安装工期比设计减少38天，井筒提前32天开挖。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大型冻结站快速安装施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

特大型环冷机设备安装施工工法适用范围

《特大型环冷机设备安装施工工法》适用于特大型环冷机设备的安装施工，对其他类型的环冷机设备安装也有参考作用。

特大型环冷机设备安装施工工法工艺原理

《特大型环冷机设备安装施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.采用“对边测量”法确定环冷机水平轨标高及半径的工艺原理是：小型环冷机鼓风系统一般设置在环冷机外围，测量目标可以通视；而大型环冷机鼓风系统一般设置在环冷机内圈，阻碍了测量目标的通视，需要通过概约位置与实际位置的对比测量即“对边测量”法来解决。

2.环冷机侧轨安装专用工具（专利技术）的工艺原理是：环冷机水平轨安装调整时，沿环冷机半径方向在内外轨梁上投设测量点。根据已经调整好的水平轨道，利用此工具设定的长度L₁和高度L₂安装调整侧轨。简图及说明如图1。

3.环冷机固定密封安装专用工具（专利技术）的工艺原理是：在环冷机水平轨调整好后，利用此工具设定的长度L₁和高度L₂直接调整固定密封的圆度和标高，简图及说明如图2。

4.环冷机回转框架综合安装技术（专利技术）的工艺原理是：整个回转框架及台车拼装成圆；调整侧辊轮底部垫板，使侧辊轮顶面到内框架尺寸达到设计要求；根据焊接变形量，将框架固定；根据台车数量把回转框架均分成多等份，并且给框架进行编号，按对称焊接原则，所有焊工采用同一焊接工艺；安装内、外加强板并将其点焊在内、外框架上，焊接方法和顺序与框架角板焊接相同；采用对称卸载工艺拆除固定框架的临时设施；经过时效处理，测量侧辊轮顶面与侧轨顶面间隙，达不到要求的，调整侧辊轮底部垫板。

特大型环冷机设备安装施工工法施工工艺

• 工艺流程

《特大型环冷机设备安装施工工法》的环冷机安装工艺流程见图3。

• 操作要点

《特大型环冷机设备安装施工工法》的操作要点如下：

一、环冷机基础放线

环冷机纵向中心线是烧结机纵向中心线的延伸线，其测量方法是以烧结机纵向中心线为基准，测出环冷机的纵向中心线中心ab，并埋设中心标板及标记中心基准点。

以全厂区测量控制网为基准，向环冷机横向中心线投c点，在c点埋设基准板并标记中心基准点c，用全站转角法测得d点，在d点埋设中心线基准板并标记中心基准点，直线cd即为环冷机横向中心线。

中心线ab与cd的交点O为环冷机中心基准点。

以烧结机的标高基准点为基准，在环冷机圆心的中心标板上投标高基准点。

环冷机测量定位如图4。

二、机架、给矿及卸矿漏斗安装

1.机架安装

环冷机机架为多边形而近似圆形的框架结构，由内圈结构与外圈结构所组成，立柱使用垫板坐浆法安装配合机架安装，在安装机架横梁之前，将环冷机水平轨道以下的鼓风箱、风管、卸矿溜槽、电动小车、双层阀及板式给矿机等设备，事先吊装初步就位。

2.给矿漏斗安装

给矿漏斗的安装方法可利用厂房内桥式起重机吊装就位。料斗的本体安装后，再安装给矿斗的出料口。在出料口内部设有控制料层厚度挡板，安装后焊接定位。

3.卸矿漏斗安装

卸矿漏斗是在环冷机机架安装时穿插安装，先初步安装就位，待机架找正完毕后调整其位置。该料斗的安装位置，直接影响曲轨安装定位，而且料斗的下平面又与散料运输车相连接。其找正方法是根据已经调整定位的机架柱子中心线及环形水平轨中心线，而确定卸矿漏斗的纵向及横向中心线。

三、环形水平轨道安装

“对边测量”法适用于知道圆心点数据，但在施工现场圆心点被障碍物阻挡无法在圆心点测量全轨道曲线的情况。

1.“对边测量”法测量步骤如下：

1）只需将全站仪架设在5（环冷机平台）处任意视线较好位置；

2）将棱镜架设在1（中心测量桩）中心点上，瞄准测量；

3）再把棱镜架设在轨道半径曲线概约位置，瞄准测量；

4）测出数据就是中心点到棱镜位置的距离（也就是轨道半径）和中心点与棱镜位置的相对标高将测出数据与设计数据对比，修正棱镜位置，则该修正点就是轨道半径和标高的设计点，做好记录；

5）重复第三和第四步，可测出其余水平轨道半径、标高。特大型环冷机水平轨道测量示意图如图5。

2.“对边测量”法的优点主要有以下几点：

1）极大提高测量的精度和速度；

2）测量仪器可以架设在视线较好的任意位置；

3）根据测量数据与设计数据对比即可得到调整水平轨的数值。

四、环形侧轨安装

当环形水平轨安装结束后，就可以进行环形侧轨的安装。环冷机侧轨安装精度要求高，其安装精度将直接影响环冷台车运行时的平稳性和安全性。

环形水平轨安装调整时使用自行研制的侧轨安装专用工具（专利技术），使半径极限偏差控制在1毫米、标高极限偏差控制在±2毫米。

五、卸矿曲轨安装

1.安装卸矿曲轨时，先安装曲轨最低点的中段，中段定位以后再安装左右两段曲轨，各段之间采用连接板及螺栓连接，当曲轨最终调整定位后，再将连接板与曲轨焊接固定成整体。为了便于调整曲轨，除已有支承座外，可焊接几个辅助支承，待曲轨最终调整完毕时拆除。

2.检查曲轨入口端及出口端柱子中心线位置，在柱子上做好标志，根据柱子中心线测量定位曲轨入口及出口端位置。

3.安装临时水平轨道，以台车环形中心线为基准，检查内外临时水平轨的间距。

4.以临时水平轨为基准，检查水平轨至曲轨最低点的高度偏差。

5.环冷机圆心内外曲轨最低点，这三点应连成一直线。检查这个项目的目的是防止内外曲轨产生圆周方向错位，造成台车车轮与曲轨轨面接触不良。

六、固定密封安装

在环冷机水平轨调整好后，利用环冷机固定密封安装专用工具（专利技术）调整固定密封的圆度和标高。

七、回转框架安装

环冷机水平轨道、侧轨及曲轨安装结束后，进行回转框架的安装。回转框架的圆度影响整个框架及台车的运转平稳性，安装顺序和焊接工艺直接影响回转框架的圆度。采用环冷机回转框架综合安装技术（专利技术）安装回转框架。

八、支承辊安装

调整支承辊辊面在静态下的标高，在台车回转框架及加强板全部安装完毕后，根据回转框架试运转中与支承辊辊面的实际接触状况，再适当调整其标高。运转中有个别支承辊间歇转动，是由摩擦板及回转框架的波动所形成。

九、传动装置安装

传动装置的安装操作要点如下：

1.将传动装置及摆动机架整体吊装就位；

2.以摩擦板上表面标高为基准，检查传动装置底座标高；

3.测量环冷机圆心、摩擦轮中心与减速机出轴中心，该三点应在一直线上；

4.安装从动摩擦轮，根据设计要求调整弹簧压力。

• 劳动力组织

《特大型环冷机设备安装施工工法》的劳动力组织见表1。

参考资料：

冻结间顺流吹风型

轴流风机设于排管的一端或两端，气流有组织的平行流过排管，适用于小型搁架排管冻结间。

冻结间直角吹风型

轴流风机设于中间操作走到上方，冷风沿挡风板下吹，侧面导风板上开孔，气流垂直吹过排管，回风沿对面墙回到风机，气流组织合理，冷风分布均匀，冻结速度快，结冻时间一致，保证食品质量。适用于冻结能力较大的搁架排管冻结间。

冻结间混合吹风型

轴流风机设于中间操作走到上方，冷风沿挡风板与屋顶、墙壁的空间下吹，管架和被冻食品处于冷风回风区内。这种设计安装比较简单方便，适用于冷间改造。