李美慧 于廣勝 楊碩

摘 ? ? ?要：塔設備作為核心設備之一，在石油化工等領域有著重要的作用。多臺相鄰布置的塔設備，其聯合平臺美觀大方、便于操作、安全穩(wěn)定，并且還能提高檢維修人員的工作效率。結合實例，從設備布置、開口方位、梯子平臺設置等角度，簡要論述和分析塔聯合平臺的設計。

關 ?鍵 ?詞：塔;聯合平臺;管道;斜梯

中圖分類號：TQ 052 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2762-04

Abstract： ?As one of core equipments， tower plays an important role in petrochemical industry. The combined platform is beautiful， easy to operate， safe and stable， and can also improve the work efficiency of inspection and maintenance personnel. In this paper， the design of tower combined platform was discussed and analyzed from the aspects of equipment layout， nozzle orientation， setting of ladder and so on.

Key words： tower; combined platform; pipeline; incline ladder

塔設備作為核心設備之一，在石油化工等領域有著重要的作用[1]。塔設備根據結構不同，可分為兩大類：板式塔和填料塔[2]。通常塔設備會設置部分操作平臺及梯子，以便對設備進行操作和檢修。操作平臺通常設置在塔頂吊柱、人孔、手孔、卸料口、液位計等需要頻繁操作和檢修的地方。多臺相鄰布置的塔，若將其平臺相連，建成聯合平臺。在此基礎上還可與鄰近構架設置聯合平臺。設計塔平臺時還需要綜合考慮塔內件、開口方位、設備平面布置、管道布置等因素的影響。本文以醚化裝置中塔及構架區(qū)為例，分析塔聯合平臺的設計。

1 ?塔聯合平臺的設計理念

1.1 ?聯合平臺與一般平臺的區(qū)別

為單臺設備設置的操作、檢修平臺稱為一般平臺。對于兩臺及兩臺以上的設備，將其平臺互相連接，組成的操作檢修平臺稱為聯合平臺。

1.2 ?塔的布置方式

首先我們要考慮塔設備的平面布置，即確定多臺塔設備的定位關系。

1.2.1 ?塔與其他關聯設備的布置

以標準規(guī)范為基礎，工藝流程順序為依據，將塔及與其關聯的設備盡量靠近布置。必要時為了方便操作和管理，可將多臺塔設備布置在一個區(qū)域內，設立一個獨立的操作單元。

1.2.2 ?塔的布置方式

（1） 單排布置[3]。普遍采用較多的是單排布置方式。當管廊一側存在兩臺及兩臺以上的塔或立式容器時，有兩種布置方式。一種是中心線對齊方式，另一種是選取多臺設備同一側切線對齊的方式。

（2） 非單排布置。當塔體直徑較小筒體較高時，可以采用雙排或三角形布置。同時可利用聯合平臺使多臺塔設備互相連接，提高整體穩(wěn)定性。設計過程中需要注意熱脹量等因素的影響。

（3） 構架式布置。對于直徑小于等于1米的塔，可利用構架提高設備的穩(wěn)定性。即布置在構架內或構架的兩側。

醚化裝置共有四臺塔設備，包括輕汽油水洗塔（1800-C-0101）、醚化分餾塔（1800-C-0102）、甲醇萃取塔（1800-C-0103）及甲醇回收塔（1800-C-0104）。平面定位如圖1所示。分為兩組布置在構架兩側，輕汽油水洗塔（1800-C-0101）與醚化分餾塔（1800-C-0102）直徑相差較大，如果采用中心對齊，在設置聯合平臺時，小直徑塔的平臺會很大，不利于平臺支撐梁的選取，因此采用以北側切線對齊布置。甲醇萃取塔（1800-C-0103）與甲醇回收塔（1800-C-0104）直徑差異較小，選擇中心線對齊的布置方式。

1.3 ?塔體管口方位的布置

在設計平臺之前，需要優(yōu)先確定塔體管口方位。相較于其他設備而言，塔的管口較多，塔體較高。在了解工藝要求、工藝參數、裝置布置情況及塔內件結構的基礎上，結合工藝流程、管道布置要求等進行管口方位的設計。首先，將每臺塔的四周分為兩大部分，即配管用的管道側與操作用的檢修側，詳見圖2所示。

之后需要根據標準規(guī)范布置塔頂氣出口、回流口、進料口、重沸器油氣返回口、塔底抽出口、儀表開口（含溫度計口、壓力表口、液位計口等）、人孔、手孔、卸料口、檢查口等塔體開口的方位。相距較遠需要經過管廊連接到其他設備的管道，其管口宜開在靠近管廊一側。塔頂吊柱的方位需要滿足旋轉時可到達所有人孔中心線位置或人孔附近的吊點，以便對塔內件進行吊裝。規(guī)劃過程中還需結合管道熱膨脹及柔性情況等綜合考慮后完成管口方位的確定。

1.4 ?塔聯合平臺與梯子的布置

平臺和梯子應設置在需要進行觀察、操作、檢修的地方。根據防火要求可增設安全梯。

例如：設備管口法蘭、安全閥、人孔、手孔、溫度計、壓力表、液位計、儀表調節(jié)閥、取樣點、孔板流量計、切斷閥、盲板、需要用機械清理的轉彎處等需要頻繁操作檢修的地方都應設置平臺及梯子。設計平臺的要求如下：

（1）直徑較小的多塔之間可采用水平過道直接相連的方式，如圖3所示。

對于塔外壁間距大于3.4 m，平臺外徑大于3.6 m時，可采用啞鈴式[4]，如圖4所示。無斜梯的兩塔之間也可用水平過道直接連接，如圖5所示。

（2）設置聯合平臺時，相鄰設備應盡量取相同標高，減少錯層。當存在個別的管口高度無法滿足要求時，可以將部分平臺上下移動，用踏步或者直梯來完成連接。在設置踏步或者直梯時可將護欄向直梯方向延伸一些，減少操作人員攀爬梯子時的安全隱患。參考圖6所示。

（3）塔外壁與平臺內壁之間應預留出一定空間，作為設備保溫及涂漆用。無保溫層時預留間隙為100 mm;有保溫層時，平臺內壁距保溫層外壁預留間隙為50 mm。

（4）平臺過小即達不到檢修要求也不利于操作人員的安全性。平臺過大則會導致浪費以及增加塔基礎的設計難度[5]。因此一般平臺寬度為0.8～1.2 m，最大寬度不宜超過1.6 m。平臺之間、平臺與地面之間通常為通道，因此凈空（去掉平臺支撐梁的高度后）不應小于2.2 m。

（5）為檢修用的人孔、手孔設置平臺時，一般人孔中心的距平臺面的高度宜為0.8～1.0 m，手孔相對較小，其中心距平臺面高度宜為1.0～1.5 m。

（6）塔設備的加料口頂距離平臺面的高度不宜大于1 m。

（7）對于法蘭連接的塔設備，其法蘭面距離平臺面高度不宜大于1.5 m。

（8）生根在設備上的平臺應避免影響設備檢修及操作，如有影響需設計成可拆卸的。

（9）多臺塔設備的聯合平臺，宜選用斜梯。在設有斜梯的基礎上，可適當增設部分直梯作為安全通道。

（10）斜梯傾斜角度不應大于45°，斜梯高度不宜大于5 m，設計帶有斜梯的聯合平臺時，需結合塔外壁間距統(tǒng)籌考慮每層平臺之間的高差。斜梯的凈寬宜為0.6～1.1 m。

醚化裝置中的四臺塔設備，均選取水平過道直接相連的方式。每層平臺間距在2.5～3.2 m之間。詳見圖7所示，左側為C-0101與C-0102、右側為C-0103與C-0104聯合平臺模型截圖。

（11）聯合平臺的設計需要考慮各塔操作介質、操作溫度、操作壓力。例如，根據各塔之間操作溫度不同，聯合平臺設計應選取合理的連接方式以滿足各塔的熱脹要求。

（12）平臺荷載重量一般按3 kN/m2 均布載荷設計，對于供檢修用的平臺一般按4 kN/m2 均布載荷設計;附塔平臺宜按3 kN/m2 均布載荷設計。對于在平臺上進行拆卸及檢修的大型設備，需要設置特定的檢修區(qū)域并給出最大可拆卸部件的荷載重量進行核算及設計。

2 ?設置聯合平臺時的注意事項

由于塔內溫度變化，塔體會產生熱脹冷縮的變形現象。溫度升高，塔體向上膨脹產生位移，生根在塔體的平臺也將隨之上升。然而處于環(huán)境溫度下的結構平臺卻不會膨脹上升。根據工況、介質等因素影響，各塔之間的塔壁溫度也存在差異，膨脹量也不同。因此連接結構平臺與塔體平臺、多塔之間的平臺及過道、多塔之間的梯子時，如采用硬性連接，可能導致因膨脹量差異產生的斷裂失效問題。熱脹量可按下列公式計算：

為解決上述問題，目前有兩種做法。其一是采用鉸接形式[6]。即在連接件的位置開長圓孔，根據具體參數計算出所需尺寸，使一端保持可移動狀態(tài)，以此抵消膨脹產生的位移差。另一種簡易處理方式為塔平臺之間、塔平臺與斜梯連接件之間采用斷開式連接，保持一定間隙，避免相互影響。

醚化項目采用的是斷開式連接。圖8為醚化裝置的塔及構架區(qū)綜合模型示意圖，該裝置目前已經順利投產運行，并得到業(yè)主認可。

3 ?結束語

塔設備普遍較高并且設有多組液位計，操作人員需要經常往返于各塔設備之間進行觀察及檢修，采用聯合平臺很大程度上減少了操作人員攀爬的次數，節(jié)省了檢修和操作人員的體力和時間。距離較近的聯合平臺其造價增加較小又增加了一定的檢維修空間。即塔的聯合平臺及其斜梯形式，滿足了用戶整齊美觀，便于操作的要求，且增加了塔體穩(wěn)定性、提高了操作和維護工作的效率及操作人員的安全性。

塔聯合平臺設計是多專業(yè)協(xié)作完成的。設計過程中塔開口方位，敷塔配管及平臺的設計都是相輔相成互相影響的，需要設計人員綜合考慮。目前越來越多的大型項目中都采用了塔的聯合平臺及其斜梯形式。

參考文獻：

[1] 王宏，付建國，劉克，苑穎，王清媛.塔設備聯合平臺的設計與施工[J]. 化工設備與管道，2012，49：11-20.

[2] 曹立群，板式塔人孔方位確定及平臺設置[J]. 化工設計，2015，25：38-40.

[3] SH 3011–2011，石油化工工藝裝置布置設計規(guī)范[S]. 中華人民共和國工業(yè)和信息化部，2011.

[4] 路秀林，王者相，等主編. 化工設備設計全書塔設備[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[5] 王桂杰，康久常.塔管道設計常見問題及注意事項[J]. 當代化工，2016，45：2020-2026.

[6] 張述旺，胡香娥.立式容器熱膨脹對直梯的影響[J]. 石油化工設備，2010，39：46-48.