石油化工裝置界區(qū)平臺設(shè)計(jì)方法討論

高 揚(yáng) 徐環(huán)斐

(1. 山東三維石化工程股份有限公司青島分公司，山東 青島 266071;2. 青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

石油化工裝置內(nèi)的各類工藝、公用工程管道多采用管廊架空敷設(shè)，管道在裝置界區(qū)處設(shè)有切斷閥，因此應(yīng)設(shè)置操作平臺或檢修平臺。本文主要介紹裝置幾種界區(qū)平臺設(shè)置方案，結(jié)合實(shí)例對其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。

1 界區(qū)平臺的設(shè)計(jì)規(guī)定

1.1 設(shè)置界區(qū)平臺目的

進(jìn)、出裝置的可燃?xì)怏w、液化烴、可燃液體的管道，在裝置的邊界處應(yīng)集中設(shè)隔斷閥和8字盲板，在隔斷閥處應(yīng)設(shè)平臺[1]，設(shè)置界區(qū)平臺的目的是為了方便操作和檢修。

1.2 界區(qū)平臺的設(shè)計(jì)要求

平臺寬度不應(yīng)小于0.8 m，平臺上的凈空高度不宜小于2.2 m。斜梯的傾斜角度不應(yīng)大于45°，平臺高度不宜大于5 m，大于5 m時，應(yīng)設(shè)梯間平臺，分段設(shè)梯。單段梯子高度不宜大于10 m，高度大于10 m時，應(yīng)采用多段梯，梯段水平交錯布置[2]。

2 界區(qū)平臺設(shè)計(jì)

管廊根據(jù)管道數(shù)量分為單層或多層管廊，界區(qū)平臺的設(shè)置與進(jìn)出裝置管廊的層數(shù)息息相關(guān)[3]。

2.1 管廊管道單層布置

管道單層布置時，界區(qū)平臺的設(shè)計(jì)較簡單，當(dāng)小管徑管道較多時(DN<250 mm的管道占超過75%)，可在低于管底標(biāo)高450～1 000 mm處設(shè)置一層平臺，作為操作和檢修平臺共同使用(如圖1所示)。

圖1 單層管道一層平臺設(shè)置示意圖Fig. 1 Diagram of single layer pipeline on single deck platform

檢修和操作在一層平臺上，設(shè)計(jì)簡單，方便施工，便于隔斷閥的檢修、8字盲板裝卸和排凝閥操作；但操作隔斷閥并不方便，尤其是管徑較大時，閥桿過高，仍需要踩到管道上進(jìn)行操作。此外，平臺與管底的高度差也難以取舍，高差太近，人員行動和操作空間受到限制；高差太遠(yuǎn)，不能同時滿足開關(guān)隔斷閥和排凝閥都方便的操作要求。為了解決上述不足，常將操作和檢修平臺分開設(shè)置，在管道頂部曾設(shè)操作平臺(如圖2所示)。

圖2 單層管道兩層平臺設(shè)置示意圖Fig. 2 Diagram of single layer pipeline on double deck platform

操作平臺和檢修平臺分開設(shè)置時，檢修平臺常低于架梁頂400～1 600 mm設(shè)置，要兼顧檢修隔斷閥、開關(guān)排凝閥和操作人員活動空間；操作平臺高度應(yīng)考慮管道直徑、保溫厚度和平臺梁高等綜合確定。操作平臺可以為一字型，隔斷閥分布在平臺兩側(cè)；或?yàn)榛刈中?，將隔斷閥包圍在操作平臺內(nèi)部，此時兩平臺間可使用斜梯連接，操作檢修方便。當(dāng)管道直徑相差較大時，操作平臺高度要大于管道外表面，采用這種設(shè)計(jì)方案會出現(xiàn)平臺過高，無法操作管徑較小和離平臺較遠(yuǎn)的閥門的情況。

2.2 管廊管道雙層布置

管道雙層布置時，可參考單層布置時界區(qū)平臺的設(shè)置方法，但由于管廊兩層管道間高差多為2～2.5 m，不足以為每層管道都設(shè)置兩層平臺，在不改變管道走向的情況下，常采用如下的設(shè)計(jì)方案：下層管道設(shè)檢修平臺，上層管道設(shè)操作平臺，兩層管道間設(shè)置共用平臺，作為下層管道的操作平臺和上層管道的檢修平臺(如圖3所示)。

圖3 兩層管道多層平臺設(shè)置示意圖Fig. 3 Diagram of double layer pipeline on multiple deck platform

圖4 兩層管道間距加大平臺設(shè)置示意圖Fig. 4 Diagram of spacing increased double layer pipeline on multiple deck platform

設(shè)計(jì)時也可在界區(qū)處改變管道標(biāo)高，加大兩層管道間距，此時可以為每層管道各設(shè)置兩個平臺(如圖4所示)，操作和檢修共用一層平臺，為了方便操作閥桿較高的閥門，平臺距管底盡量近，但應(yīng)考慮避免閥門的法蘭碰撞鋼格柵，同時也可在閥門法蘭螺栓緊固時有操作空間。為了方便操作排凝閥，操作和檢修平臺應(yīng)留洞，并在其底部設(shè)置排凝閥操作平臺。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

界區(qū)平臺的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，需考慮的因素較多。某丁烷異構(gòu)裝置，由于規(guī)模較大設(shè)置了兩個界區(qū)，南界區(qū)(圖5)以蒸汽管道為主，最大管徑DN500mm，由于是單層管道，且空間較大，故分別設(shè)置了操作平臺和檢修平臺，管道梁標(biāo)高5米，檢修平臺標(biāo)高3.5米，操作平臺標(biāo)高6米。

圖5 某丁烷異構(gòu)裝置南界區(qū)平臺模型Fig. 5 Model of south boundary area platform in a butamer unit

由于大管線閥門占位較大，為了保證閥桿和法蘭互不碰撞，配管時將閥門位置錯開，但這樣做導(dǎo)致部分閥門安裝在了平臺外，不便于檢修時拆卸螺栓，三查四定時已將平臺尺寸改大。另外，出現(xiàn)了小管線的閥門以及部分大閥門手輪從平臺上無法夠到的情況，現(xiàn)場反映開關(guān)閥門時仍需要踩管子操作。

該裝置的北界區(qū)(圖6)僅有6米跨度用于設(shè)置界區(qū)平臺，管道為兩層布置，層間距2.5米，主梁高度分別為5米和7.5米。5米層管道主要為工藝介質(zhì)管道，分別設(shè)置標(biāo)高3.5米的檢修平臺和標(biāo)高5.8米的操作平臺，這樣設(shè)置可以在3.5米檢修平臺上拆卸閥門螺栓、開關(guān)排凝閥；在5.8米的操作平臺上開關(guān)隔斷閥，防止高空作業(yè)帶來的危險(xiǎn)。但實(shí)際使用中，有現(xiàn)場人員反饋1.5米凈高通行不便；由于5米層管道布置較密，界區(qū)隔斷閥錯開布置，導(dǎo)致部門閥門無法在5.8米的操作平臺上進(jìn)行開關(guān)，現(xiàn)場仍需踩管作業(yè)。受管道層間距的影響，7米層管道下方已無法設(shè)置檢修平臺，同時因?yàn)橛蠨N1400的火炬主管出界區(qū)，若在其上方設(shè)置操作平臺就會太高，因此僅設(shè)置了一層與主梁標(biāo)高相同的平臺，做成回字形，閥門等均位于平臺包圍的區(qū)域內(nèi)部，這樣開關(guān)閥門可在平臺上操作，但檢修和開關(guān)排凝閥時存在高空作業(yè)的危險(xiǎn)，且現(xiàn)場人員反映管線排得太密，所留空隙不足以落腳，仍然會踩到管道，影響保溫管道外層美觀。

圖6 某丁烷異構(gòu)裝置北界區(qū)平臺模型Fig. 6 Model of north boundary area platform in a butamer unit

受現(xiàn)場空間、規(guī)劃和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的影響，某丁烷異構(gòu)裝置的界區(qū)平臺設(shè)計(jì)存在不足，人員操作的便利性和安全性都有待提高。因此，在進(jìn)行其它裝置界區(qū)設(shè)計(jì)時進(jìn)行了更為合理的規(guī)劃。

某回收裝置，主管廊設(shè)計(jì)有兩層管道，主梁標(biāo)高分別為5米和7米，在界區(qū)處使用兩跨設(shè)置界區(qū)平臺，5米層管道設(shè)置操作和檢修共用平臺，由于該層管道直徑最大為DN200且有保溫，平臺標(biāo)高定位4.7米，通過斜梯與地面相連，并在其下設(shè)置排凝閥操作平臺，標(biāo)高3米，通過直梯與上層平臺相連。受限于層間距，7米層管道只設(shè)置操作和檢修共用平臺，標(biāo)高6.7米，位置與4.7米平臺錯開，以便借用4.7米平臺操作排凝閥。由于電氣和儀表橋架位于管廊7米層，6.7米平臺與4.7米采用斜梯連接時，需先繞過橋架，設(shè)置標(biāo)高9米的通道，再通過斜梯下至6.7米平臺(圖7)。

圖7 某回收裝置界區(qū)平臺模型Fig. 7 Model of boundary area platform in a recovery unit

采用此方案設(shè)計(jì)的界區(qū)平臺，平臺間連接多為斜梯，操作和檢修閥門時均在護(hù)欄內(nèi)進(jìn)行，有利于保護(hù)現(xiàn)場人員的人身安全，但需踩管子行走，影響保溫管道外層美觀，也給管線安全帶來隱患。

4 展望

綜上所述，目前將界區(qū)隔斷閥設(shè)置在水平管道上時，通過合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，能夠保證操作時的便利性與檢修時的人身安全，但無法徹底避免踩管子行走，將區(qū)隔斷閥設(shè)置在立管上，可解決此類問題。

當(dāng)系統(tǒng)管廊沿地面敷設(shè)，裝置內(nèi)管廊采取架空敷設(shè)時，利用管線高差，可將界區(qū)隔斷閥設(shè)置在立管上，利用地面或單層平臺進(jìn)行操作和檢修，并且管線不會形成帶形(圖8)。

若系統(tǒng)管廊與裝置管廊無法自然形成高差就會導(dǎo)致配管出現(xiàn)袋形，需要增加放空、排凝和吹掃設(shè)施等(圖9)。

界區(qū)平臺的布置除滿足規(guī)范要求外，還應(yīng)考慮操作和檢修的方便快捷、人員安全和現(xiàn)場情況等多種因素，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下，選擇最優(yōu)方案。

圖8 界區(qū)閥門裝在立管示意模型(管線有高差)Fig. 8 Schematic model of battery limit valve installed in vertical pipe (pipelines with height difference)

圖9 界區(qū)閥門裝在立管示意圖(管線無高差)Fig. 9 Diagram of battery limit valve installed in vertical pipe (pipelines without height difference)