石化管道裝置設(shè)備布置設(shè)計需符合項目的規(guī)范和規(guī)定要求。按工藝流程順序確定工藝單元的相對位置,然后根據(jù)項目所采用的防火規(guī)范(例如,我國通常按GB 50160《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》,美國通常按NFPA等)要求確定間距,對于防火、防爆、防腐要求相近的適當(dāng)集中布置,還應(yīng)考慮與全廠總平面的銜接。根據(jù)風(fēng)向條件確定設(shè)備、設(shè)施與建筑物的相對位置。根據(jù)氣溫、降水量、風(fēng)沙等氣候條件和生產(chǎn)過程或某些設(shè)備的特殊要求,決定是否采用室內(nèi)或篷內(nèi)布置。根據(jù)裝置豎向布置,確定裝置地面零點標(biāo)高與絕對標(biāo)高的關(guān)系。根據(jù)地質(zhì)條件,合理布置重載荷和有振動的設(shè)備。在滿足生產(chǎn)要求和安全防火、防爆的條件下,應(yīng)做到節(jié)省用地、降低能耗、節(jié)約投資、有利于環(huán)境保護(hù)。設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物宜布置在同一地平面上。當(dāng)受地形限制時,應(yīng)將控制室、變配電室、化驗室、生活間等布置在較高的地平面上;裝置儲罐宜布置在較低的地平面上。裝置設(shè)備布置一般包括以下具體要求。
1. 滿足工藝流程的要求
①. 裝置的生產(chǎn)是由工藝設(shè)計確定的,它主要體現(xiàn)在工藝流程圖和設(shè)備匯總表(容器類、換熱器類、工業(yè)爐類、機泵類、機械類等)及其數(shù)據(jù)表上。
②. 在這些圖表中表示出工藝設(shè)備和管道的操作條件、規(guī)格型號、外形尺寸等以及設(shè)備與管道的連接關(guān)系。裝置設(shè)備布置設(shè)計將以此為依據(jù)進(jìn)行。一般按照生產(chǎn)流程順序和同類設(shè)備適當(dāng)集中的方式進(jìn)行布置。
③. 對于處理有腐蝕性、有毒和易凝物料的設(shè)備宜全部按流程順序緊湊地布置在一起,以便對這類特殊物料采取統(tǒng)一的措施,如設(shè)置圍堰、敷設(shè)防蝕地面等。為防止結(jié)焦、堵塞、控制溫降、壓降、避免發(fā)生副反應(yīng)等有工藝要求的相關(guān)設(shè)備,也要靠近布置,對于在生產(chǎn)過程中設(shè)備之間有高差要求的,如塔頂冷凝冷卻器的凝液到回流罐,塔底或容器內(nèi)流體到機泵,依靠重力流動的流體由高到低,固體物料的裝卸要求等都需要按工藝設(shè)計要求使各種設(shè)備布置在合適的層高位置。必要時需設(shè)置廠房、框架或利用管廊的上部空間布置設(shè)備。
④. 如有預(yù)留用地要求,項目組或工藝通常需要給配管專業(yè)提出條件。根據(jù)工廠總圖布置的要求、生產(chǎn)過程性質(zhì)和設(shè)備特點確定預(yù)留區(qū)域的位置。
⑤. 工藝設(shè)備的豎向布置,應(yīng)按下列原則考慮。
a. 工藝設(shè)計不要求架高的設(shè)備,尤其是重型設(shè)備,應(yīng)落地布置。
b. 由泵抽吸的塔和容器以及真空、重力流、固體卸料等設(shè)備,應(yīng)滿足工藝流程的要求,布置在合適的高層位置。
c. 當(dāng)裝置的面積受限制或經(jīng)濟(jì)上更為合理時,可將設(shè)備布置在構(gòu)架上。
d.設(shè)備基礎(chǔ)標(biāo)高和地下受液容器的位置及標(biāo)高,應(yīng)結(jié)合裝置的豎向布置和管道布置確定。
⑥. 輸送介質(zhì)對距離、角度、高度等有特殊要求的管道以及高溫、大口徑管道的布置,應(yīng)在設(shè)備布置時統(tǒng)籌規(guī)劃。
2. 安全、健康和環(huán)境的要求
①. 設(shè)備間距滿足防火、防爆規(guī)范要求。
②. 常散發(fā)大量油氣、有毒氣體和粉塵的設(shè)備,宜布置在裝置的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)。
③. 利用電力驅(qū)動的設(shè)備和電氣設(shè)備的布置,應(yīng)符合有關(guān)防爆的規(guī)定(在我國通常需遵循GB 50058的規(guī)定)。
④. 根據(jù)對設(shè)備的噪聲規(guī)范要求,高噪聲級設(shè)備宜相對集中,并盡量布置在廠房的一隅。石油化工裝置的轉(zhuǎn)動設(shè)備(包括泵、壓縮機等)、空冷器、加熱爐以及向大氣放空等都可能產(chǎn)生很大的噪聲。產(chǎn)生噪聲的設(shè)備宜遠(yuǎn)離人員集中的場所布置,噪聲的控制應(yīng)符合所在國家的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,在我國,有GB/T 50087《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范》、SH/T 3146《石油化工噪聲控制設(shè)計規(guī)范》等。表1.5為我國裝置內(nèi)各工作區(qū)域噪聲限值。
噪聲限值為室內(nèi)背景聲級,系在室內(nèi)無聲源發(fā)聲的條件下,從室外經(jīng)由墻、門、窗(門窗啟閉狀況為常規(guī)狀況)傳入室內(nèi)的室內(nèi)平均噪聲級。
裝置內(nèi)各操作區(qū)域的噪聲強度不得超過表1.5所列限值。操作人員每天接觸噪聲不足8小時的場合,可根據(jù)實際接觸噪聲的時間,按接觸時減半、噪聲限制值增加3dB確定其噪聲限制值;凡是操作人員接觸區(qū)域的噪聲值無論接觸噪聲時間長短,操作人員接觸的區(qū)域噪聲值均不得超過115dB。上述噪聲級,應(yīng)按現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)測量方法確定。
⑤. 設(shè)備宜露天或半露天布置,毒性程度為極度危害和高度危害介質(zhì)設(shè)備宜布置在裝置邊緣,并設(shè)置相應(yīng)防護(hù)設(shè)施和警示標(biāo)志。露天或半露天設(shè)備布置,不僅是為了節(jié)省投資,更重要的是為了安全,因為露天或半露天布置,便于可燃?xì)怏w擴散。對于爆炸危險區(qū)域范圍應(yīng)符合有關(guān)防爆的規(guī)定(在我國通常需遵循GB50058的規(guī)定),設(shè)備布置設(shè)計需注意以下內(nèi)容。
a. 將不同等級的爆炸危險介質(zhì)和非爆炸危險區(qū)、明火設(shè)備分別布置在各自的界區(qū)內(nèi),以減小爆炸危險區(qū)域。
b. 設(shè)備盡可能采用露天或半露天式布置。對于必須布置在廠房內(nèi)的設(shè)備,應(yīng)采用通風(fēng)設(shè)施,使廠房內(nèi)空氣流通,以便將釋放出的爆炸危險物質(zhì)迅速稀釋到爆炸下限以下。
c. 對于可能釋放和容易積聚爆炸氣體或蒸氣的地點,設(shè)置檢測和報警裝置,當(dāng)氣體濃度接近爆炸下限的25%時,能可靠地發(fā)出報警信號,以便及時處理。
d. 在爆炸危險區(qū)內(nèi)的不應(yīng)布置明火設(shè)備、散發(fā)火花的設(shè)備或設(shè)施。
3. 裝置設(shè)備布置分區(qū)要求
按道路或防護(hù)要求分成下列裝置區(qū)。
①. 工藝裝置區(qū) 主要工藝裝置、產(chǎn)品儲存、控制樓(控制室、實驗室和開關(guān)室)。
②. 輔助裝置區(qū) 公用工程系統(tǒng)設(shè)施如空分、空壓、循環(huán)水、脫鹽水、蒸汽鍋爐房等,污水處理,廢物焚燒,裝車裝置(產(chǎn)品),全廠管廊,其他。一些工程公司,裝置區(qū)的劃分,由總圖專業(yè)負(fù)責(zé),裝置區(qū)內(nèi)的設(shè)備布置由壓力管道專業(yè)來完成。
4. 滿足操作、檢修和施工的要求
①. 裝置設(shè)備布置設(shè)計必須為操作管理提供方便。主要包括:必要的操作通道和平臺;樓梯與安全出入口要符合規(guī)范要求;合理安排設(shè)備間距和凈空高度。對于主要操作點和巡回檢查路線,提供較寬的通道平臺過橋、梯子等,經(jīng)常上下的梯子應(yīng)盡量采用斜梯。控制室的位置應(yīng)避開危險區(qū),遠(yuǎn)離振動設(shè)備,以免影響操作人員的工作環(huán)境和人身安全以及儀表的運行。
②. 一個裝置的施工和設(shè)備的安裝,雖然是在較短時間完成的,但也需要在裝置設(shè)備布置設(shè)計中提供必要的條件,如吊裝主要設(shè)備和現(xiàn)場組裝大型設(shè)備需要的場地、空間和通道。
③. 在裝置設(shè)備布置設(shè)計時應(yīng)將上述操作、檢修、施工所需要的通道、場地、空間結(jié)合起來綜合考慮。
檢修工作應(yīng)盡量采用移動式的機動設(shè)備。將需要檢修的設(shè)備或部件運走并同時運來備用的同樣設(shè)備或部件,這樣可以縮短檢修時間。對于沒有備用部件的大型設(shè)備,需要就地檢修時,則需要提供必要的檢修場地和通道。在廠房內(nèi)布置的設(shè)備檢修時,還需要為大部件的起吊、搬運設(shè)置必要的吊車、吊裝孔、出入口、通道和場地。
為裝置維修所安裝的起重梁下絕對不許布置任何管道、電纜等設(shè)施。生產(chǎn)過程需要中間清洗或機械維護(hù)的設(shè)備上方,不應(yīng)布置管道、電纜等設(shè)施。需要進(jìn)行上述工作的設(shè)備示例如下。
熱交換器、具有滿徑大蓋的容器:需要生產(chǎn)過程中間清掃。
泵和壓縮機、攪拌容器、離心機、生產(chǎn)專用機械、管式蒸發(fā)器、小型粉碎機:需要機械維護(hù),在起吊時可能要有一定凈空。
5. 滿足全廠總體規(guī)劃的要求,合理用地和減少能耗
全廠總體規(guī)劃包括全廠總體建設(shè)規(guī)劃、全廠總流程和全廠總平面布置設(shè)計。
①. 根據(jù)全廠總體建設(shè)規(guī)劃要求,在裝置設(shè)備布置設(shè)計時,應(yīng)使后期施工的工程不影響或盡量少地影響前期工程的生產(chǎn)。
②. 根據(jù)全廠總流程設(shè)計要求,為了合理利用能源將一些裝置合并在一起組成聯(lián)合裝置,或者為了集中管理將聯(lián)系不太密切甚至不相干的裝置排列在一起合用一個儀表控制室,即合理化集中裝置,亦稱聯(lián)合裝置。
③. 在全廠總平面布置圖上確定裝置的位置和占地之后,要了解原料、成品、半成品的儲罐區(qū),裝置外管帶、道路及有關(guān)相鄰裝置等的相對位置,以便確定本裝置的管廊位置和設(shè)備、建筑物的布置,使原料、產(chǎn)品的儲運系統(tǒng)和公用工程系統(tǒng)管道的布置合理,并與相鄰裝置在布置風(fēng)格方面相互協(xié)調(diào)。
④. 在確定設(shè)備和構(gòu)筑物的位置時,應(yīng)使其地下部分的基礎(chǔ)不超出裝置邊界線。有的項目的地下部分的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)超出了裝置邊界線,造成與臨近裝置地下管線的碰撞。
⑤. 設(shè)備的間距除應(yīng)滿足防火、防爆規(guī)范外,還應(yīng)滿足以下要求:操作、檢修、裝卸、吊裝所需的場地和通道;構(gòu)筑物(包括平臺、梯子等)的布置;設(shè)備基礎(chǔ)、地下埋設(shè)的管道、管溝、電纜溝和排水井的布置;管道和儀表安裝。
6. 適應(yīng)所在地區(qū)的自然條件
①. 根據(jù)氣溫、降水量、風(fēng)沙等氣候條件和生產(chǎn)過程或某些設(shè)備的特殊要求,決定是否采用室內(nèi)布置。
②. 結(jié)合所在地區(qū)的地形特點,在一般情況下,裝置設(shè)備布置在寬度約60m以上的長方形平整地段上,以便把管廊設(shè)在與長邊平行的中心地帶,設(shè)備布置在管廊兩側(cè)。然而,有時總平面布置已經(jīng)確定裝置處于坡度較大的地段,可通過豎向設(shè)計,使裝置占地平坦。
③. 裝置設(shè)備布置設(shè)計應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件,應(yīng)考慮將地質(zhì)條件好的地段,布置重載荷設(shè)備和有振動的設(shè)備,使其基礎(chǔ)牢固可靠。
④. 在我國根據(jù)全年最小頻率風(fēng)向確定設(shè)備、設(shè)施與建筑物的相對位置。
裝置設(shè)備布置采用全年頻率風(fēng)向概念的原則是:避免生產(chǎn)裝置中的一些單元,產(chǎn)生的危害性較大的有害氣體、煙、霧、粉塵等對人員集中場所、明火或散發(fā)火花地點產(chǎn)生危害。常年最小頻率風(fēng)向是指最小值的風(fēng)向,亦即風(fēng)向玫瑰圖中最靠近坐標(biāo)原點的風(fēng)向。建筑物的位置朝向和當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向有密切關(guān)系,如一般把清潔的建筑物布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向,把污染建筑布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向,最小風(fēng)頻的上方向。表1.6所列為全年最小頻率風(fēng)向確定設(shè)備、設(shè)施與建筑物的相對位置。
風(fēng)玫瑰圖用來簡單描述某一地區(qū)風(fēng)向、風(fēng)速的分布,可分為“風(fēng)向玫瑰圖”和“風(fēng)速玫瑰圖”。在風(fēng)玫瑰圖的極坐標(biāo)系上,每一部分的長度表示該風(fēng)向出現(xiàn)的頻率,最長的部分表示該風(fēng)向出現(xiàn)的頻率最高。風(fēng)玫瑰圖通常分16個方向,也有的再細(xì)分為32個方向。“風(fēng)向玫瑰圖”也叫風(fēng)向頻率玫瑰圖,根據(jù)各方向風(fēng)的出現(xiàn)頻率,以相應(yīng)的比例長度,按風(fēng)向從外向中心吹,描在用8個方位表示的圖上,然后將各相鄰方向的端點用直線連接起來,繪成一個形狀宛如玫瑰的閉合折線,故名“風(fēng)向玫瑰圖”。
風(fēng)向玫瑰圖在氣象統(tǒng)計、城市規(guī)劃、工業(yè)布局等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。例如,把居民區(qū)布置在主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向,空氣清新,環(huán)境優(yōu)美;把污染大氣的工廠布置在主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向,最小風(fēng)頻的上方向;在季風(fēng)氣候區(qū),污染大氣的工廠應(yīng)布局在與季風(fēng)風(fēng)向垂直的郊外,以減輕大氣對城市的污染。
風(fēng)玫瑰圖一般都反映著兩個重要信息:風(fēng)向、風(fēng)頻。線段最長者,即外面到中心的距離越大,表示風(fēng)頻越大,其為當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向;外面到中心的距離越小,表示風(fēng)頻越小,其為當(dāng)?shù)刈钚☆l率風(fēng)向。
7. 力求經(jīng)濟(jì)合理
①. 節(jié)約占地、減少能耗,裝置設(shè)備布置應(yīng)在遵守國家法令、貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和滿足各項要求的前提下,盡可能縮小占地面積,避免管道不必要的往返,減少能耗,節(jié)省投資和鋼材。
②. 經(jīng)濟(jì)合理的典型布置。經(jīng)濟(jì)合理的典型布置是:中央架空管廊,管廊下方布置泵及其檢修通道,管廊上方布置空氣冷卻器或其他換熱設(shè)備,容器、管廊兩側(cè)按流程順序布置塔、容器、換熱器等,控制室、變配電室、辦公室或壓縮機房等成排布置。
8. 滿足用戶要求
設(shè)計是為用戶服務(wù)的。有的用戶由于國情不同,或當(dāng)?shù)亓?xí)慣不同,或為了操作方便,往往提出特殊要求,如建筑物類型、鋪砌范圍、樓梯、升降設(shè)備、凈空高度、搬運工具等,應(yīng)做好解釋工作,在不增加過多投資的前提下使用戶滿意。
9. 注意外觀美
裝置設(shè)備布置的外觀美,能給常年在裝置內(nèi)工作的人員以美好印象。外觀美也是設(shè)計人員、設(shè)計單位的實物廣告。裝置設(shè)備布置的外觀美表現(xiàn)在以下幾個方面。
①. 設(shè)備排列整齊,成條成塊。
②. 塔群高低排列協(xié)調(diào),人孔盡可能排齊,并都朝向檢修道路側(cè)。
③. 框架、管廊主柱對齊縱橫成行。
④. 建筑物軸線對齊,立面高矮適當(dāng)。
⑤. 管道橫平豎直,避免不必要的偏置歪斜。
⑥. 檢修道路與工廠系統(tǒng)對齊成環(huán)形通道。
⑦. 與相鄰裝置設(shè)備布置格局協(xié)調(diào)。