以某煉油(you)項(xiang)目裝置作為一個(ge)實例,列出了在已有工廠中(zhong)開展新裝置平面布置設計的步驟。通過例子(zi)展示了某些推薦的做法和布置設計的原則。
一、裝置(zhi)(zhi)設備布置(zhi)(zhi)設計要(yao)求的(de)一般資料
當開始做裝置(zhi)設(she)備(bei)平(ping)面布置(zhi)圖時,需要從工程設(she)計(ji)項目組及工藝(yi)、設(she)備(bei)、儀表、電氣、總圖等專業(ye)得到(dao)下列資(zi)料。
①. 新(xin)裝置區(qu)域附近現場(chang)資料(在某些設計(ji)單(dan)位,這些條(tiao)件由總圖專業供給管道專業)。
a. 工(gong)程(cheng)設計資(zi)料(包括新裝置(zhi)區域現場(chang)平面圖,地(di)上或地(di)下設施,水、電、汽等公用工(gong)程(cheng)條件,選(xuan)用的防(fang)火規范、安全距離、噪聲控制的標準(zhun)等)。
b. 常年(nian)最小頻(pin)率風向。
c. 裝置及進出管線建議的位置。
d. 電纜進出口位置。
e. 新(xin)裝(zhuang)置區附近的道(dao)路(lu)、鐵路(lu)等交通(tong)條件及其詳(xiang)圖。
f. 裝(zhuang)置(zhi)的基準點位置(zhi)。
g. 裝(zhuang)置的指北(bei)向。
h. 檢修用吊(diao)車的(de)能(neng)力和尺寸。
i. 消防(fang)車通道。
②. 從其他專(zhuan)業得(de)到的資料。
a. 工藝流(liu)(liu)程(cheng)圖(tu)或管道-儀表(biao)流(liu)(liu)程(cheng)圖(tu)。
b. 設(she)備(bei)表及設(she)備(bei)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)。例如:大型儲(chu)罐的(de)(de)直徑、高度或容量;加熱爐的(de)(de)外(wai)形(xing)(xing)(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)、形(xing)(xing)(xing)式,煙(yan)囪是獨立的(de)(de)還是安裝(zhuang)在加熱爐頂部,煙(yan)囪尺(chi)(chi)寸(cun)(cun);壓縮(suo)機的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)式、外(wai)形(xing)(xing)(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun),其密封油(you)、潤滑油(you)系統的(de)(de)布置,輔助設(she)備(bei)的(de)(de)布置;泵的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)式、外(wai)形(xing)(xing)(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun),驅動機的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)式和要求(qiu);各(ge)種非定型設(she)備(bei)的(de)(de)規格,包括塔器(qi)、換熱器(qi)、容器(qi)等。
c. 設(she)備(bei)(bei)安裝(zhuang)和檢修要求(qiu)。例(li)如:塔的(de)最小安裝(zhuang)高度(從地(di)面至(zhi)塔底封(feng)頭切(qie)線處);有重力流或(huo)固(gu)體卸料的(de)立式(shi)或(huo)臥式(shi)容器(qi)的(de)安裝(zhuang)標高要求(qiu)(立式(shi)的(de)指(zhi)底部封(feng)頭切(qie)線處至(zhi)地(di)面的(de)距(ju)離,臥式(shi)的(de)指(zhi)儲槽底部至(zhi)地(di)面的(de)距(ju)離);換熱器(qi)管束抽芯所需(xu)空間;壓縮機、泵(beng)或(huo)其(qi)他回轉設(she)備(bei)(bei)拆(chai)卸和更(geng)換零部件(jian)的(de)要求(qiu)。
③. 空冷器形式和(he)(he)外形尺寸需(xu)要和(he)(he)工藝專業協商,因為空冷器通常安裝在管廊(lang)的上方(fang),管廊(lang)的尺寸要和(he)(he)空冷器的規格相適應。
通常在管廊(lang)的(de)(de)下方布置泵,需要(yao)泵的(de)(de)型號、規格、外形尺寸(cun)及泵的(de)(de)吸入口和排(pai)出口管線連(lian)接尺寸(cun),如能提供樣本更好。
二、對(dui)工(gong)藝流程圖的研究(jiu)
作平面布置圖時,工藝流程圖已準備好(圖5-97)。
請工(gong)藝設(she)計人員介(jie)紹裝置的工(gong)藝流程,并(bing)研究(jiu)出(chu)直接影響設(she)備布置的若干結論,例如(ru)下面所列內容。
①. 設備(bei)布(bu)置要順(shun)流程。原油加料(liao)泵P-101要緊貼裝置西(xi)邊界管(guan)線進出口(kou)“A”。因為原油管(guan)線從“A”處進入(ru)裝置(圖5-98)。
②. 泵應布置在相(xiang)應的設(she)備(bei)附近(jin),以(yi)免泵吸入(ru)管線壓(ya)降太大。
③. 要滿(man)足大型設(she)備布置上的要求。如加(jia)熱爐F-101,要保證安全距(ju)離。另外,燃料管線用分配臺分配,進口接管多,故爐子周圍要有足夠的空(kong)間。
④. 關鍵(jian)管(guan)(guan)線(xian)(xian)的(de)(de)柔性要求,在布置(zhi)階段請(qing)應力分析人員協助(zhu),例(li)如:加(jia)熱爐的(de)(de)轉油管(guan)(guan)線(xian)(xian)是(shi)高溫合金管(guan)(guan)線(xian)(xian),要盡可(ke)能(neng)短,且沒(mei)有(you)袋形;T-101塔(ta)(ta)(ta)底管(guan)(guan)線(xian)(xian)是(shi)高溫的(de)(de),要考(kao)慮管(guan)(guan)線(xian)(xian)的(de)(de)柔性以(yi)及備(bei)用泵的(de)(de)熱的(de)(de)和冷的(de)(de)工(gong)況;進(jin)出(chu)汽提塔(ta)(ta)(ta)T-102和T-103的(de)(de)管(guan)(guan)線(xian)(xian)盡可(ke)能(neng)短;汽提塔(ta)(ta)(ta)至(zhi)火炬系(xi)統(tong)的(de)(de)泄壓管(guan)(guan)線(xian)(xian)應盡可(ke)能(neng)短。
⑤. 設(she)備布置(zhi)要(yao)考慮(lv)配管(guan)(guan)(guan)要(yao)求,例如:從(cong)T-101至E-115的(de)(de)架空(kong)管(guan)(guan)(guan)線(xian)應(ying)避(bi)免有(you)(you)袋形(xing),在滿足管(guan)(guan)(guan)線(xian)柔性和塔(ta)膨(peng)脹(zhang)的(de)(de)前提(ti)下(xia),管(guan)(guan)(guan)線(xian)走向應(ying)簡單些(xie);從(cong)E-115至V-101的(de)(de)冷凝液管(guan)(guan)(guan)線(xian)應(ying)避(bi)免有(you)(you)袋形(xing);從(cong)V-101至壓縮(suo)機C-101的(de)(de)氣體管(guan)(guan)(guan)線(xian)盡可能短,避(bi)免有(you)(you)袋形(xing)。
三、平(ping)面布置圖的編(bian)制(zhi)
在完成(cheng)工(gong)藝流程圖(tu)的研究后,進一步(bu)檢查新(xin)收到的各專業的資料是否有其他的要(yao)求。開始平面布置圖(tu)的設計。
①. 如工程(cheng)沒(mei)有特殊(shu)的要求,裝置(zhi)的操(cao)作(zuo)通道、檢修(xiu)通道及平臺的設(she)置(zhi)等均按設(she)計規范確定,下列各(ge)項在設(she)計中應予遵循。
a. 裝置檢(jian)修(xiu)(xiu)時,需汽車(吊(diao)車)通過的主要檢(jian)修(xiu)(xiu)通道上方最(zui)小(xiao)凈空4.5m。
b. 裝置四(si)周環(huan)形(xing)道路上(shang)方最(zui)小凈空5.0m,鐵軌上(shang)方最(zui)小凈空5.5m(SH 3012-2000)。
c. 泵(beng)的操作(zuo)溫(wen)度340℃或340℃以(yi)上時,不能布置在管(guan)(guan)廊下,應布置在距管(guan)(guan)廊外側3m以(yi)外。泵(beng)的操作(zuo)溫(wen)度在340℃以(yi)下時,可布置在管(guan)(guan)廊下,必須(xu)考慮泵(beng)和驅動機的檢修,泵(beng)上方最小凈(jing)空(kong)3m。
d. 通(tong)常(chang),空冷器布置(zhi)在管廊上。
e. 儲存(cun)烴類設(she)備(bei)的支架及輸送(song)烴類管(guan)道的管(guan)廊支柱應進行防(fang)火保護(hu)的處理(li)。
②. 要考慮(lv)運輸、安裝(zhuang)設備的(de)位(wei)置。道路或(huo)通道要有足(zu)夠的(de)空間(jian),以(yi)滿足(zu)大型(xing)設備的(de)運輸和安裝(zhuang)。
③. 進行初步的設(she)備布置。如圖5-98所(suo)示,用方塊的形式(shi)(shi)繪出(chu)管廊、加熱(re)爐、蒸餾塔(ta)、框架、控制室等(deng)的位置。這(zhe)張布置圖討論通(tong)過,即(ji)可開(kai)始設(she)計正式(shi)(shi)的平面布置圖。
④. 繪制平面布(bu)置圖的步驟。
a. 在裝置(zhi)(zhi)設備布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)區域(yu)內確定管(guan)廊的布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)。
b. 加熱爐的布置。
c. 控制室的布置(zhi)。
d. 主要設備的布置,包括分餾塔(ta)、空冷器(qi)、大(da)型容(rong)器(qi)、壓縮機、泵等(deng)。
全部設備布置(zhi)完成后,經校驗,并適當調(diao)整,使用計算(suan)機繪(hui)出正(zheng)式平面(mian)布置(zhi)圖(tu)。
四、裝置管廊(lang)的布置
裝置管廊(lang)的(de)位置必須優先(xian)考慮,因(yin)為它會(hui)影(ying)響設備的(de)布(bu)置。
圖5-99表(biao)示(shi)了新裝置管(guan)廊(lang)的(de)位置與已(yi)有(you)管(guan)廊(lang)的(de)關系,下面敘述如何布置管(guan)廊(lang)。
①. 首先應與土(tu)(tu)建協商確定結構材料,是(shi)使用鋼筋(jin)混凝(ning)土(tu)(tu)的(de)還是(shi)鋼結構的(de)。鋼筋(jin)混凝(ning)土(tu)(tu)的(de)較(jiao)為(wei)經(jing)濟。
②. 管(guan)廊的(de)柱距6m,可滿足DN80和(he)DN80以(yi)上的(de)管(guan)線,不需要中(zhong)間(jian)支承。管(guan)廊下兩個柱距之間(jian)可布置兩臺(tai)中(zhong)型的(de)泵。
③. 管廊(lang)的(de)(de)寬度,首(shou)先應(ying)明(ming)確管廊(lang)上是(shi)否安裝空冷器(qi)。若(ruo)安裝空冷器(qi),管廊(lang)的(de)(de)寬度由空冷器(qi)的(de)(de)管長決定(ding)。若(ruo)管廊(lang)上沒有空冷器(qi),則作完管線(xian)走向草圖(tu)后,根據管子排列寬度,再預留(liu)(liu)20%的(de)(de)裕量[全廠性管廊(lang)或(huo)管墩(dun)上(包括(kuo)穿越涵洞)應(ying)留(liu)(liu)有10%~30%的(de)(de)裕量,裝置主管廊(lang)宜留(liu)(liu)有10%~20%的(de)(de)裕量],并考慮管廊(lang)下(xia)設備檢修的(de)(de)最小通(tong)道,確定(ding)管廊(lang)的(de)(de)寬度。
④. 根據(ju)已有(you)管(guan)(guan)廊的位置(zhi),新裝(zhuang)置(zhi)管(guan)(guan)廊東、西向布置(zhi)較為合理(li)。管(guan)(guan)廊的柱子(zi)邊緣距(ju)道路不應(ying)小于1m。
⑤. 加熱爐應(ying)放在常年最小(xiao)頻率風(feng)向的(de)下(xia)風(feng)側,位于管(guan)廊(lang)南側(圖5-100)。爐子所占面積較大,總寬度為10m,其四周要設置平臺(tai),從裝置南邊界線往北20m設管(guan)廊(lang)第一排柱子。
五、主要設備的(de)布置
1. 原油加(jia)熱爐F-101的布置(圖5-101)
原(yuan)油加熱(re)爐是(shi)長23m寬10m的(de)箱式爐,煙(yan)囪和(he)加熱(re)爐組裝在一起。
加熱爐布置的要點如(ru)下:
①. 位(wei)于(yu)常(chang)年(nian)最小頻率風向的下風側(ce)。
②. 加熱(re)爐周圍保持15m的安全距離(li)。
③. 對流段管束抽芯所需(xu)要(yao)的(de)空間,在布置圖上(shang)要(yao)表示(shi)出,抽芯區(qu)域內不得有任何(he)障礙物。
④. 為便(bian)于施(shi)工安(an)裝,加(jia)熱(re)爐(lu)應位于主要道路(lu)旁(pang)。
2. 控制室(shi)的布(bu)置(圖(tu)5-101)
確定控(kong)制(zhi)室(shi)的(de)位(wei)置(zhi)(zhi)時應考慮安(an)全(quan)性,控(kong)制(zhi)室(shi)應離(li)逸(yi)出可燃性氣體的(de)設備有(you)15m的(de)距離(li)。在有(you)的(de)設計單(dan)位(wei),控(kong)制(zhi)室(shi)的(de)布(bu)置(zhi)(zhi)是(shi)由總(zong)圖專業完成的(de)。
3. 分餾塔T-101及有關設備的布置(圖(tu)5-101)
從(cong)加熱(re)爐F-101到塔T-101的(de)(de)轉油線(xian)是一根關鍵管(guan)線(xian),盡可能短(duan)些,因為管(guan)口是在爐子的(de)(de)西面(mian),所(suo)以T-101在F-101的(de)(de)西面(mian)是合理(li)的(de)(de)。
汽提塔T-102 和T-103 緊靠T-101。
如圖(tu)5-101所示,應按工藝(yi)流程和重力流要求布置(zhi)設備(bei)。從T-101來的塔頂管線(xian)經換熱(re)器(qi)(qi)E-101至空冷器(qi)(qi)E-115,再經冷凝(ning)器(qi)(qi)E-110到(dao)儲(chu)槽V-101。
在(zai)正式畫平面布置圖(tu)以前,先畫一張草圖(tu)。研究所有設備安裝和檢修是否(fou)可行。
4. 空冷器的布置
大型空冷器E-115放在中間,便于(yu)從(cong)E-101來(lai)的管線(xian)敷設(she)。
管線的走向要(yao)和(he)流程一(yi)致。因為煤油和(he)輕(qing)組分(fen)油管線在(zai)裝置(zhi)東(dong)邊(bian)界進出口(kou)點(dian)“B”連接,故空(kong)冷(leng)器(qi)E-116和(he)E-117放在(zai)E-115的東(dong)邊(bian)。
便于擴建時預留空(kong)冷器的安裝(zhuang),預留的空(kong)冷器放在E-115的西邊(bian)。
5. 脫鹽(yan)水(shui)V-102及(ji)有關設備的布置(圖(tu)5-101)
V-102是一個大型(xing)設備(bei),直徑3m,切(qie)線(xian)至(zhi)切(qie)線(xian)長度為11m,加上球(qiu)形封頭總長為14m。因為管(guan)廊至(zhi)南(nan)邊界線(xian)的距離是20m,可(ke)放(fang)置脫(tuo)鹽器(qi),故把V-102放(fang)在管(guan)廊的南(nan)邊。
換熱器E-102、E-103和E-104布(bu)置在管廊的(de)北面,因為(wei)原油進料(liao)管線從西面進入后(hou),經換熱器后(hou)進入脫(tuo)鹽器。
加熱爐加料泵P-102旁布置抑(yi)制劑配制設(she)備(bei)。脫鹽器人(ren)口要(yao)加入抑(yi)制劑,配制設(she)備(bei)放在這里,袋子拆(chai)卸方便(bian)。
6. 原油預(yu)熱(re)器群的(de)布(bu)置(圖5-100和圖5-101)
換熱器(qi)E-105、E-106、E-107放在管廊的(de)北面(mian)換熱器(qi)區域內,和E-102、E-103、E-104排成一行。
這些(xie)換(huan)熱(re)器的布(bu)置,不能妨礙換(huan)熱(re)器周(zhou)圍的檢修通道(dao),并(bing)要提供足(zu)夠的管束(shu)抽(chou)芯(xin)空間。在管廊(lang)和換(huan)熱(re)器之間要有足(zu)夠的距離,以便于接近換(huan)熱(re)器封頭。
完成換熱器E-108、E-113和E-114的定位:蒸汽發生器E-108布置在E-107的東(dong)邊,它靠近(jin)(jin)泵P-107及相(xiang)對地接近(jin)(jin)F-101。
要符合流(liu)程圖(tu)的(de)流(liu)向,水冷卻器E-113緊(jin)靠(kao)E-104布置,使得E-101來(lai)的(de)配管距(ju)離最短。冷卻器E-114位于E-108的(de)東邊,在控制(zhi)室最小安(an)全距(ju)離之外(wai)。
7. 壓(ya)縮機C-101及附屬(shu)設備(bei)的布置(圖5-100和圖5-101)
壓縮機為往復式(shi)、兩段(duan)、電機驅(qu)動的雙缸對置式(shi)壓縮機,帶一、二段(duan)冷卻器,一臺,占(zhan)地面積約5㎡。
甲方沒有提(ti)出建造壓縮機廠房(fang)的要求(qiu)時,則壓縮機露(lu)天安裝。它和吸(xi)入罐V-104及V-105一起布置在裝置的最(zui)西(xi)端。
因為氣體(ti)和二(er)段冷凝液管線在“A”處進出裝置,壓縮機C-101布(bu)置在裝置邊界線附近是很理想的(de)。
8. 泵的布置
圖5-100示(shi)出了管廊下泵的布置(zhi)。
當(dang)管廊(lang)柱間距為(wei)6m時,可安裝兩(liang)臺中型泵,并有供電纜的足夠空間。泵的排出口(kou)位于管廊(lang)柱中心線(xian)外(wai)側600mm(見(jian)圖5-102)。
原油加料泵(beng)P-101位于裝(zhuang)置西邊(bian)界管線進出口(kou)附近。
泵P-103、P-105和(he)P-108靠(kao)近有(you)關設備T-101布(bu)置,分(fen)餾塔(ta)T-101及泵的(de)吸入管線要有(you)一定的(de)柔性。
泵P-104、P-106布置在框架(jia)下(xia)。
9. 油水分離器(qi)的布置(圖5-100)
油水分離器是(shi)把烴類(lei)和雨(yu)水、消防水分離,然后用泵(beng)將烴送(song)至廢油罐(在(zai)裝置以(yi)外)處理(li),分離器排出的污水送(song)至全廠污水處理(li)系統。
場地西(xi)南(nan)角的尺(chi)寸和位置(zhi)(zhi)布置(zhi)(zhi)油(you)(you)水(shui)(shui)分(fen)離(li)器(qi)合適,理由如下:裝置(zhi)(zhi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)管要(yao)接至(zhi)工廠已有(you)污(wu)(wu)水(shui)(shui)總管,正好在油(you)(you)水(shui)(shui)分(fen)離(li)器(qi)的南(nan)面;廢油(you)(you)管線理想的引出位置(zhi)(zhi)在“A”點,離(li)加熱爐(lu)F-101的距(ju)離(li)最遠。
六(liu)、管(guan)線走向研究圖(tu)
平面(mian)布(bu)置圖供(gong)給各有關專業前,根據管道-儀表流程圖畫管線(xian)走(zou)向圖以校驗(yan)平面(mian)布(bu)置圖。
①. 管線走(zou)向(xiang)圖(tu)的用途有:決定(ding)管廊的寬度和層數;校核(he)設備布置(zhi)和物(wu)料流(liu)向(xiang)。
②. 管(guan)線(xian)(xian)走向(xiang)圖由裝置設(she)備(bei)布置設(she)計(ji)者負責繪制。管(guan)線(xian)(xian)走向(xiang)圖由一根根管(guan)線(xian)(xian)組成,管(guan)線(xian)(xian)走向(xiang)盡(jin)可能(neng)使距離縮(suo)短,減少不必要的繞行。通常,管(guan)廊(lang)的走向(xiang)改變的,要改變標高,圖上(shang)不必表示管(guan)子的上(shang)升和(he)下降(jiang)。
管廊上的(de)調節(jie)閥組(zu)、孔板和主要管線中的(de)特殊(shu)配件應(ying)表(biao)示出(chu)位置,以便校核所需(xu)要的(de)空間(jian)。
當管線走向圖完成(cheng)后,應校核管廊的(de)(de)寬度,為今后的(de)(de)擴建,每一層管廊預留一定(ding)的(de)(de)余量。如果管廊的(de)(de)寬度超過10m,通(tong)常改為雙層管廊。
③. 管線走向圖(tu)應做到如下各點。
a. 管廊的寬(kuan)度一(yi)般(ban)不超過(guo)10m。
b. 只(zhi)有安(an)裝空冷器組的(de)一段(duan)管廊需要雙層的(de)。
c. 為加熱爐F-101轉油線的支(zhi)承(cheng),需設一單層管廊。
d. 在管(guan)廊上敷(fu)設電(dian)氣和(he)儀表(biao)電(dian)纜,兩電(dian)纜槽之(zhi)間要(yao)有1m的凈距。
e. 確定管廊橫梁的標高。
f. 在管(guan)線進出口“A”處若為(wei)單層管(guan)廊時,需增(zeng)加管(guan)廊的(de)寬度,在管(guan)線進出口“B”處為(wei)單層管(guan)廊時,也需增(zeng)加管(guan)廊的(de)寬度(去(qu)火(huo)炬干(gan)管(guan)除外)。
g. 確定從控制室來(lai)的(de)電纜架的(de)位置。
h. 確(que)定(ding)冷卻(que)水(shui)、循環水(shui)在裝(zhuang)置進出口的位置。
i. 完(wan)成裝(zhuang)置進出口管(guan)線表,包(bao)括管(guan)線尺寸和(he)流(liu)動介(jie)質(zhi)。
七(qi)、修改并完成建(jian)議的(de)平面布(bu)置(zhi)圖(tu)
將(jiang)建(jian)議的平(ping)面布置圖(tu)修改了(le),把管廊北面的換熱(re)器(qi)群南移,使換熱(re)器(qi)殼(ke)體的一部(bu)分和封頭位于管廊下(xia),因為(wei)附(fu)近沒(mei)有泵。圖(tu)5-103中(zhong)還(huan)表示了(le)空冷器(qi)管束抽芯所需的吊車(che)通(tong)道(dao)。
為了(le)保證裝(zhuang)(zhuang)置檢(jian)修時吊(diao)車(che)(che)能(neng)吊(diao)裝(zhuang)(zhuang)各種負荷(he),要校核吊(diao)車(che)(che)的荷(he)載(zai)能(neng)否達到(dao)要求。
圖(tu)5-102是裝置的剖視圖(tu),這張(zhang)圖(tu)需要(yao)與甲方(fang)及(ji)施工單位結合(he),它進(jin)一步驗證了通道等檢修條件是否(fou)滿(man)足要(yao)求。
圖5-104為(wei)用坐(zuo)(zuo)標標注平(ping)面布置圖的(de)實(shi)例:建(jian)、構筑物的(de)尺(chi)寸要以坐(zuo)(zuo)標標注,設備的(de)安裝尺(chi)寸從(cong)有坐(zuo)(zuo)標的(de)柱號標注相(xiang)對尺(chi)寸。