以某煉油項目裝置作為一個實例,列出了在已有工廠中開展新裝置平面布置設計的步驟。通過例子展示了某些推薦的做法和布置設計的原則。


一、裝置設備布置設計要求的一般資料


 當開始做裝置設備平面布置圖時,需要從工程設計項目組及工藝、設備、儀表、電氣、總圖等專業得到下列資料。


  ①. 新裝置區域附近現場資料(在某些設計單位,這些條件由總圖專業供給管道專業)。


   a. 工程設計資料(包括新裝置區域現場平面圖,地上或地下設施,水、電、汽等公用工程條件,選用的防火規范、安全距離、噪聲控制的標準等)。


   b. 常年最小頻率風向。


   c. 裝置及進出管線建議的位置。


   d. 電纜進出口位置。


   e. 新裝置區附近的道路、鐵路等交通條件及其詳圖。


   f. 裝置的基準點位置。


   g. 裝置的指北向。


   h. 檢修用吊車的能力和尺寸。


   i. 消防車通道。


 ②. 從其他專業得到的資料。


   a. 工藝流程圖或管道-儀表流程圖。


   b. 設備表及設備尺寸。例如:大型儲罐的直徑、高度或容量;加熱爐的外形尺寸、形式,煙囪是獨立的還是安裝在加熱爐頂部,煙囪尺寸;壓縮機的形式、外形尺寸,其密封油、潤滑油系統的布置,輔助設備的布置;泵的形式、外形尺寸,驅動機的形式和要求;各種非定型設備的規格,包括塔器、換熱器、容器等。


   c. 設備安裝和檢修要求。例如:塔的最小安裝高度(從地面至塔底封頭切線處);有重力流或固體卸料的立式或臥式容器的安裝標高要求(立式的指底部封頭切線處至地面的距離,臥式的指儲槽底部至地面的距離);換熱器管束抽芯所需空間;壓縮機、泵或其他回轉設備拆卸和更換零部件的要求。


 ③. 空冷器形式和外形尺寸需要和工藝專業協商,因為空冷器通常安裝在管廊的上方,管廊的尺寸要和空冷器的規格相適應。


  通常在管廊的下方布置泵,需要泵的型號、規格、外形尺寸及泵的吸入口和排出口管線連接尺寸,如能提供樣本更好。



二、對工藝流程圖的研究


  作平面布置圖時,工藝流程圖已準備好(圖5-97)。


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  請工藝設計人員介紹裝置的工藝流程,并研究出直接影響設備布置的若干結論,例如下面所列內容。


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  ①. 設備布置要順流程。原油加料泵P-101要緊貼裝置西邊界管線進出口“A”。因為原油管線從“A”處進入裝置(圖5-98)。

 

  ②. 泵應布置在相應的設備附近,以免泵吸入管線壓降太大。


  ③. 要滿足大型設備布置上的要求。如加熱爐F-101,要保證安全距離。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間。


  ④. 關鍵管線的柔性要求,在布置階段請應力分析人員協助,例如:加熱爐的轉油管線是高溫合金管線,要盡可能短,且沒有袋形;T-101塔底管線是高溫的,要考慮管線的柔性以及備用泵的熱的和冷的工況;進出汽提塔T-102和T-103的管線盡可能短;汽提塔至火炬系統的泄壓管線應盡可能短。


  ⑤. 設備布置要考慮配管要求,例如:從T-101至E-115的架空管線應避免有袋形,在滿足管線柔性和塔膨脹的前提下,管線走向應簡單些;從E-115至V-101的冷凝液管線應避免有袋形;從V-101至壓縮機C-101的氣體管線盡可能短,避免有袋形。



三、平面布置圖的編制


 在完成工藝流程圖的研究后,進一步檢查新收到的各專業的資料是否有其他的要求。開始平面布置圖的設計。


 ①. 如工程沒有特殊的要求,裝置的操作通道、檢修通道及平臺的設置等均按設計規范確定,下列各項在設計中應予遵循。


   a. 裝置檢修時,需汽車(吊車)通過的主要檢修通道上方最小凈空4.5m。


   b. 裝置四周環形道路上方最小凈空5.0m,鐵軌上方最小凈空5.5m(SH 3012-2000)。


   c. 泵的操作溫度340℃或340℃以上時,不能布置在管廊下,應布置在距管廊外側3m以外。泵的操作溫度在340℃以下時,可布置在管廊下,必須考慮泵和驅動機的檢修,泵上方最小凈空3m。


   d. 通常,空冷器布置在管廊上。


   e. 儲存烴類設備的支架及輸送烴類管道的管廊支柱應進行防火保護的處理。


 ②. 要考慮運輸、安裝設備的位置。道路或通道要有足夠的空間,以滿足大型設備的運輸和安裝。


 ③. 進行初步的設備布置。如圖5-98所示,用方塊的形式繪出管廊、加熱爐、蒸餾塔、框架、控制室等的位置。這張布置圖討論通過,即可開始設計正式的平面布置圖。


 ④. 繪制平面布置圖的步驟。


   a. 在裝置設備布置區域內確定管廊的布置。


   b. 加熱爐的布置。


   c. 控制室的布置。


   d. 主要設備的布置,包括分餾塔、空冷器、大型容器、壓縮機、泵等。


全部設備布置完成后,經校驗,并適當調整,使用計算機繪出正式平面布置圖。



四、裝置管廊的布置


  裝置管廊的位置必須優先考慮,因為它會影響設備的布置。


  圖5-99表示了新裝置管廊的位置與已有管廊的關系,下面敘述如何布置管廊。


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  ①. 首先應與土建協商確定結構材料,是使用鋼筋混凝土的還是鋼結構的。鋼筋混凝土的較為經濟。


  ②. 管廊的柱距6m,可滿足DN80和DN80以上的管線,不需要中間支承。管廊下兩個柱距之間可布置兩臺中型的泵。


  ③. 管廊的寬度,首先應明確管廊上是否安裝空冷器。若安裝空冷器,管廊的寬度由空冷器的管長決定。若管廊上沒有空冷器,則作完管線走向草圖后,根據管子排列寬度,再預留20%的裕量[全廠性管廊或管墩上(包括穿越涵洞)應留有10%~30%的裕量,裝置主管廊宜留有10%~20%的裕量],并考慮管廊下設備檢修的最小通道,確定管廊的寬度。


  ④. 根據已有管廊的位置,新裝置管廊東、西向布置較為合理。管廊的柱子邊緣距道路不應小于1m。


  ⑤. 加熱爐應放在常年最小頻率風向的下風側,位于管廊南側(圖5-100)。爐子所占面積較大,總寬度為10m,其四周要設置平臺,從裝置南邊界線往北20m設管廊第一排柱子。


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五、主要設備的布置


 1. 原油加熱爐F-101的布置(圖5-101)


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  原油加熱爐是長23m寬10m的箱式爐,煙囪和加熱爐組裝在一起。


  加熱爐布置的要點如下:


   ①. 位于常年最小頻率風向的下風側。


   ②. 加熱爐周圍保持15m的安全距離。


   ③. 對流段管束抽芯所需要的空間,在布置圖上要表示出,抽芯區域內不得有任何障礙物。


   ④. 為便于施工安裝,加熱爐應位于主要道路旁。


2. 控制室的布置(圖5-101)


  確定控制室的位置時應考慮安全性,控制室應離逸出可燃性氣體的設備有15m的距離。在有的設計單位,控制室的布置是由總圖專業完成的。


3. 分餾塔T-101及有關設備的布置(圖5-101)


  從加熱爐F-101到塔T-101的轉油線是一根關鍵管線,盡可能短些,因為管口是在爐子的西面,所以T-101在F-101的西面是合理的。


  汽提塔T-102 和T-103 緊靠T-101。


  如圖5-101所示,應按工藝流程和重力流要求布置設備。從T-101來的塔頂管線經換熱器E-101至空冷器E-115,再經冷凝器E-110到儲槽V-101。


  在正式畫平面布置圖以前,先畫一張草圖。研究所有設備安裝和檢修是否可行。


4. 空冷器的布置


  大型空冷器E-115放在中間,便于從E-101來的管線敷設。


  管線的走向要和流程一致。因為煤油和輕組分油管線在裝置東邊界進出口點“B”連接,故空冷器E-116和E-117放在E-115的東邊。


  便于擴建時預留空冷器的安裝,預留的空冷器放在E-115的西邊。


5. 脫鹽水V-102及有關設備的布置(圖5-101)


  V-102是一個大型設備,直徑3m,切線至切線長度為11m,加上球形封頭總長為14m。因為管廊至南邊界線的距離是20m,可放置脫鹽器,故把V-102放在管廊的南邊。


  換熱器E-102、E-103和E-104布置在管廊的北面,因為原油進料管線從西面進入后,經換熱器后進入脫鹽器。


  加熱爐加料泵P-102旁布置抑制劑配制設備。脫鹽器人口要加入抑制劑,配制設備放在這里,袋子拆卸方便。


6. 原油預熱器群的布置(圖5-100和圖5-101)


  換熱器E-105、E-106、E-107放在管廊的北面換熱器區域內,和E-102、E-103、E-104排成一行。


  這些換熱器的布置,不能妨礙換熱器周圍的檢修通道,并要提供足夠的管束抽芯空間。在管廊和換熱器之間要有足夠的距離,以便于接近換熱器封頭。


  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的東邊,它靠近泵P-107及相對地接近F-101。


  要符合流程圖的流向,水冷卻器E-113緊靠E-104布置,使得E-101來的配管距離最短。冷卻器E-114位于E-108的東邊,在控制室最小安全距離之外。


7. 壓縮機C-101及附屬設備的布置(圖5-100和圖5-101)


  壓縮機為往復式、兩段、電機驅動的雙缸對置式壓縮機,帶一、二段冷卻器,一臺,占地面積約5㎡。


  甲方沒有提出建造壓縮機廠房的要求時,則壓縮機露天安裝。它和吸入罐V-104及V-105一起布置在裝置的最西端。


  因為氣體和二段冷凝液管線在“A”處進出裝置,壓縮機C-101布置在裝置邊界線附近是很理想的。


8. 泵的布置


  圖5-100示出了管廊下泵的布置。


  當管廊柱間距為6m時,可安裝兩臺中型泵,并有供電纜的足夠空間。泵的排出口位于管廊柱中心線外側600mm(見圖5-102)。


  原油加料泵P-101位于裝置西邊界管線進出口附近。


  泵P-103、P-105和P-108靠近有關設備T-101布置,分餾塔T-101及泵的吸入管線要有一定的柔性。


  泵P-104、P-106布置在框架下。


9. 油水分離器的布置(圖5-100)


  油水分離器是把烴類和雨水、消防水分離,然后用泵將烴送至廢油罐(在裝置以外)處理,分離器排出的污水送至全廠污水處理系統。


  場地西南角的尺寸和位置布置油水分離器合適,理由如下:裝置污水管要接至工廠已有污水總管,正好在油水分離器的南面;廢油管線理想的引出位置在“A”點,離加熱爐F-101的距離最遠。



六、管線走向研究圖


 平面布置圖供給各有關專業前,根據管道-儀表流程圖畫管線走向圖以校驗平面布置圖。


  ①. 管線走向圖的用途有:決定管廊的寬度和層數;校核設備布置和物料流向。


  ②. 管線走向圖由裝置設備布置設計者負責繪制。管線走向圖由一根根管線組成,管線走向盡可能使距離縮短,減少不必要的繞行。通常,管廊的走向改變的,要改變標高,圖上不必表示管子的上升和下降。


 管廊上的調節閥組、孔板和主要管線中的特殊配件應表示出位置,以便校核所需要的空間。


 當管線走向圖完成后,應校核管廊的寬度,為今后的擴建,每一層管廊預留一定的余量。如果管廊的寬度超過10m,通常改為雙層管廊。


  ③. 管線走向圖應做到如下各點。


   a. 管廊的寬度一般不超過10m。


   b. 只有安裝空冷器組的一段管廊需要雙層的。


   c. 為加熱爐F-101轉油線的支承,需設一單層管廊。


   d. 在管廊上敷設電氣和儀表電纜,兩電纜槽之間要有1m的凈距。


   e. 確定管廊橫梁的標高。


   f. 在管線進出口“A”處若為單層管廊時,需增加管廊的寬度,在管線進出口“B”處為單層管廊時,也需增加管廊的寬度(去火炬干管除外)。


   g. 確定從控制室來的電纜架的位置。


   h. 確定冷卻水、循環水在裝置進出口的位置。


   i. 完成裝置進出口管線表,包括管線尺寸和流動介質。



七、修改并完成建議的平面布置圖


將建議的平面布置圖修改了,把管廊北面的換熱器群南移,使換熱器殼體的一部分和封頭位于管廊下,因為附近沒有泵。圖5-103中還表示了空冷器管束抽芯所需的吊車通道。


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  為了保證裝置檢修時吊車能吊裝各種負荷,要校核吊車的荷載能否達到要求。


  圖5-102是裝置的剖視圖,這張圖需要與甲方及施工單位結合,它進一步驗證了通道等檢修條件是否滿足要求。


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  圖5-104為用坐標標注平面布置圖的實例:建、構筑物的尺寸要以坐標標注,設備的安裝尺寸從有坐標的柱號標注相對尺寸。


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