设备布置-管道应力

1—11设备布置1.1装置设备布置常用的标准、规范有哪些？答：(1)GB50160-98《石油化工企业设计防火规范》；(2)GBJ16-87《建筑设计防火规范》(97年版)；(3)GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》；(4)HG20546-92《化工装置设备布置设计规定》；(5)GBJ74-84《石油库设计规范》(95年局部修订条文)。1.2GB50160-98《石油化工企业设计防火规范》中对可燃气体的火灾危险性如何分类？答：可燃气体的火灾危险性分类见表1.2。表1.2可燃气体的火灾危险性分类类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲10%(体积)乙≥10%(体积)1.3GB50160-98《石油化工企业设计防火规范》中对液态烃、可燃液体的火灾危险性如何分类？答：液态烃、可燃液体的火灾危险分类见表1.3。表1.3液态烃、可燃液体的火灾危险性分类类别名称特征甲A液化烃15℃时的蒸汽压力0.1MPa的烃类液体及其他类似的液体B可燃液体甲A类以外，闪点28℃乙A闪点≥28℃至≤45℃B闪点45℃至60℃丙A闪点≥60℃至≤120℃B闪点120℃1.4设备的间距除应满足防火、防爆规范外，还应满足什么要求？答：设备的间距除应满足防火、防爆规范外，还应满足以下各方面的要求：(1)操作、检修、装卸、吊装所需的场地和通道；(2)构筑物(包括平台、梯子等)的布置；(3)设备基础、地下埋设的管道、管沟、电缆沟和排水井的布置；(4)管道和仪表安装。1—21.5可燃气体压缩机与明火设备、非防爆的电气设备的间距应符合国家的现行规范是什么？答：可燃气体压缩机与明火设备、非防爆的电气设备的间距，应符合国家现行的GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和GB50160-98《石油化工企业设计防火规范》。1.6什么叫爆炸极限？答：可燃气体、可燃液体的蒸汽或可燃粉尘和空气混合达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。达到爆炸的空气混合物的浓度，称之为爆炸极限。爆炸极限通常以可燃气体、蒸汽或粉尘在空气中的体积百分数来表示。其最低浓度称为“爆炸下限”，最高浓度称为“爆炸上限”。1.7什么叫燃点、闪点和自燃点？答：(1)燃点---是指可燃物质加温受热并点燃所需的最低温度，即为该物质的“燃点”。也称“着火点”。物质的燃点越低，越容易燃烧。(2)闪点---是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气形成的混合物遇火源能够发生闪燃的最低温度。(3)自燃点---是指可燃物质达到某一温度时，与空气接触，无需引火即可剧烈氧化而自行燃烧，发生这种情况的最低温度。1.8什么是一次危险和次生危险？答：一次危险是设备或系统内潜在着发生火灾或爆炸的危险，但在正常操作状况下，不会危害人身安全或设备完好。次生危险是指由于一次危险而引起的危险，它会直接危害到人身安全、设备毁坏和建筑物的倒塌等。1.9什么叫爆炸危险区域？答：爆炸性混合物出现的或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采取预防措施的区域。1.10装置平面布置的原则是什么？答：(1)根据风向条件确定设备、设施与建筑物的相对位置；(2)根据气温、降水量、风沙等气候条件和生产过程或某些设备的特殊要求，决定是否采用室内布置；(3)根据装置竖向布置，确定装置地面零点标高与绝对标高的关系；(4)根据地质条件，合理布置重荷载和有振动的设备；(5)在满足生产要求和安全防火、防爆的条件下，应做到节省用地、降低能耗、节约投资、有利于环境保护。1—31.11装置设备布置设计的一般要求是什么？答：(1)满足工艺流程要求，按物流顺序布置设备；(2)满足设备的间距、建筑物、构筑物的防火间距要求，符合安全生产和环境保护要求；(3)考虑管道安装经济合理和整齐美观，节省用地和减少能耗，便于施工、操作和维修；(4)满足全厂总体规划的要求；(5)根据全年最小频率风向条件确定设备、设施与建筑物的相对位置。1.12装置布置设计的三重安全措施是什么？答：安全生产对石油化工企业特别重要。这是因为石油化工企业的原料和产品绝大多数属于可燃、易爆或有毒物质。潜在着火灾、爆炸或中毒的危险。火灾和爆炸的危险程度，从生产安全的角度来看，可划分为一次危险和次生危险两种。装置布置设计的三重安全措施是根据有关防火防爆规范的规定，首先预防一次危险引起的次生危险，其次是一旦发生次生危险则尽可能限制其危害程度和范围，第三是次生危险发生以后，能为及时抢救和安全疏散提供方便条件。1.13工艺装置之间及设备之间的防火间距的定义是什么？答：工艺装置之间的防火间距是指工艺装置最外侧的设备外缘或建筑物、构筑物的最外轴线间的距离；设备之间的防火间距是指设备外缘之间的距离。1.14石油化工生产装置中产生爆炸必须同时存在的条件是什么？答：(1)存在可燃气体、可燃液体的蒸气或薄雾，其浓度在爆炸极限范围内；(2)存在足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧或高温。1.15石油化工生产装置中防止产生爆炸的基本措施是什么？答：(1)首先应使产生爆炸的条件同时出现的可能性减到最小程度；(2)工艺设计中应采取消除或减少易燃物质的产生及积聚的措施：1)工艺流程中宜采取较低的压力和温度，将可燃物质限制在密闭容器内；2)工艺布置应限制和缩小爆炸危险区域的范围，并宜将不同等级的爆炸危险区或爆炸危险区与非爆炸危险区分隔在各自的厂房或界区内；3)在设备内可采用以氮气或其它惰性气体覆盖的措施；4)宜采取安全联锁或事故时加入聚合反应阻聚剂等化学药品的措施。(3)防止爆炸性气体混合物的形成，或缩短爆炸性气体混合物滞留时间，宜采取下列措施：1)工艺装置宜采取露天或开敞式布置；1—42)设置机械通风装置；3)在爆炸危险环境内设置正压室；4)对区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置，当气体或蒸气浓度接近爆炸下限值的50%时，应能可靠地发出信号或切断电源。(4)在爆炸危险区域内应采取消除或控制电气设备线路产生的火花、电弧或高温的措施。1.16爆炸性气体环境危险区域的划分原则是什么？0区、1区、2区、附加2区具体是怎样划分的？答：爆炸性气体环境危险区域的划分原则是根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行分区：(1)0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；(2)1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；(3)2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境；(4)当易燃物质可能大量释放并扩散到15m至30m范围，地面上0.6m以内，该爆炸危险区域的范围应划分为附加2区。1.17装置中主管廊宽度、跨度和高度的确定应考虑哪些因素？答：(1)管廊的宽度：1)管廊的宽度主要由管道的数量和管径的大小确定。并考虑一定的预留的宽度，一般主管廊管架应留有10-20%的余量，并考虑其荷重。同时要考虑管廊下设备和通道以及管廊上空冷设备等结构的影响。如果要求敷设仪表引线槽架和电力电缆槽架，还应考虑它们所需的宽度。管廊上管道可以布置成单层或双层，必要时也可布置三层。管廊的宽度一般不宜大于10m；2)管廊上布置空冷器时，支柱跨距最好与空冷器的间距尺寸相同，以使管廊立柱与空冷器支柱中心线对齐；3)管廊下布置泵时，应考虑泵的布置及其所需操作和检修通道的宽度。如果泵的驱动机用电缆为地下敷设时，还应考虑电缆沟所需宽度。此外，还要考虑泵用冷却水管道和排水管道的干管所需宽度。4)由于整个管廊的管道布置密度并不相同，通常在首尾段管廊的管道数量较少。因此，在必要时可以减少首尾段管廊的宽度或将双层管廊变单层管廊。(2)管廊的跨度：管廊的柱距和管架的跨距是由敷设在其上的管道因垂直荷载所产生的弯曲应力和挠度决定的。通常为6~9m，如中小型装置中，小直径的管道较多时，可在两根支柱之间设置副梁使管道的跨距缩小。另外，管廊立柱的间距，宜与设备框架支柱的间距取得1—5一致，以便管道通过。如果是混凝土管架，横梁上宜埋放一根ф20圆钢，以减少管道与横梁间的摩擦力。(3)管廊的高度可根据下面条件确定：1)横穿道路的空间。管廊在道路上空横穿时，其净空高度为：a：装置内的检修道不小于4.5m；b：工厂主干道不小于5.0m；c：铁路不小于5.5m；d：管廊下检修通道不小于3m。当管廊有桁架时要按桁架底高计算。2)管廊下管道的最小高度。为有效地利用管廊空间，多在管廊下布置泵。考虑到泵的操作和维护，至少需要3.5m高度；管廊上管道与分区设备相接时，一般应比管廊的底层管道标高低或高600~1000mm。所以管廊底层管底标高最小为3.5m。管廊下布置管壳式冷换设备时，由于设备高度增加，需要增加管廊下的净空。3)垂直相交的管廊高差。若管廊改变方向或两管廊直角相交，其高差以500~750mm为宜。对于大型装置也可采用1000mm高差。管廊的结构尺寸。在确定管廊高度时，要考虑到管廊横梁和纵梁的结构断面和型式，务必使梁底和桁架底的高度，满足上述确定管廊高度的要求。对于双层管廊，上下层间距一般为1.2~2.0m，主要决定于管廊上最大管道的直径。至于装置之间的高度取决于管架经过地区的具体情况。如沿工厂边缘或罐区，不会影响厂区交通和扩建的地段，从经济性和检修方便考虑，可用管墩敷设，离地面高300~500mm即可满足要求。1.18塔的布置方式有哪几种？塔与其关联的设备布置有什么要求？答：(1)塔的布置方式：1)单排布置，一般情况下较多采用单排布置，管廊的一侧有两个或两个以上的塔或立式容器时，一般中心线对齐，如二个或二个以上的塔设置联合平台时，可以中心线对齐也可以一边切线对齐；2)非单排布置，对于直径较小本体较高的塔，可以双排布置或成三角形布置，这样，可以利用平台将塔联系在一起，提高其稳定性。但对平台生根构件应采用可以滑动的导向节点，以适应不同操作温度的热胀影响；3)框架式布置，对直径DN≤1000mm的塔还可以布置在框架内或框架的一边。利用框架提高其稳定性和设置平台、梯子。(2)塔与其关联设备的布置要求：塔与其关联设备如进料加热器，非明火加热的重沸器，塔顶冷凝冷却器、回流罐，塔底抽出泵等，宜按工艺流程顺序，在不违反“防火规范”的条件下，尽可能靠近布置，1—6必要时可形成一个独立的操作系统，设在一个区内，这样便于操作管理。1.19反应器的布置应满足哪些要求？答：反应器的布置应满足下列要求：(1)设置装催化剂和检修用的平台及吊装机具；(2)对于布置在厂房内的反应器，应在楼板上设置吊装孔；(3)反应器的一侧应有运输催化剂所需的场地和通道；(4)对于内部装有搅拌或输送机械的反应器，应在顶部或侧面留出搅拌或输送机械的轴和电机的拆卸、起吊等检修所需的空间和场地。1.20冷换设备的布置一般要求是什么？答：(1)与分馏塔关联的管壳式冷换设备，如塔底重沸器，塔顶冷凝冷却器等，宜按工艺流程顺序布置在分馏塔的附近；(2)两种物料进行热交换的换热器，宜布置在两种物料进出口相连的管道最短的位置；(3)一种物料如需要连续经过多个换热器进行热交换时，宜成组布置；(4)用水或冷剂冷却几组不同物料的冷却器，宜成组布置；(5)成组布置的冷换设备，宜取支座基础中心线对齐，当支座间距不相同时，宜取一端支座中心线对齐。为了管道连接方便，也可采用管程进出口管嘴中心线对齐；(6)冷换设备应尽可能布置在地面上，但是冷换数量较多可布置在框架上；1)浮头式换热器在地面上布置时，应满足下列要求：a、浮头和管箱的两侧应有宽度不小于0.6m的空地，浮头端前方应有宽度不小于1.2m的空地；b、管箱前方从管箱端算起应留有比管束长度至少长0.6m的空地。2)浮头式换热器在框架上布置时，应满足下列要求：a、浮头端前方平台净空不宜小于0.8m；b、管箱端前方平台净空不宜小于1m，平台采用可拆卸式栏杆，并应考虑管束抽出区所需的空间。c、框架高度应能满足换热器的管箱和浮头的头盖吊装需要。(7)为了节约占地或工艺操作方便可以将两台冷换设备重叠在一起布置。但对于两相流介质或壳体直径大于等于1.2m的换热器不宜重叠布置；(8)操作温度超过物料自燃点的换热设备