板式塔人孔方位確定及平臺設置

曹立群 中石化寧波工程有限公司 寧波 315103

塔結構形式基本上可以分為板式塔和填料塔兩大類。塔的管道布置設計過程中要考慮做到安全可靠、經濟合理、整齊美觀。人孔作為塔設備上相對較大管口，它的方位直接影響其它管口的方位。故人孔的方位對塔設備的管道設計有著重要的影響。本文以板式塔設備為例，討論分析單溢流和雙溢流塔板塔人孔的最佳設置方位，并結合人孔方位確定操作平臺。

塔通?？梢苑譃椴僮鲄^(qū)和配管區(qū)，其各區(qū)的具體劃分見圖1。操作區(qū)原則上是為操作、維修設置的，包括梯子、平臺、人孔、安全閥及其它閥門、儀表和吊柱等。配管區(qū)主要用于敷設管道，作為塔連接管廊、框架、冷換設備或轉動設備的區(qū)域。操作區(qū)一般設置在相對空曠的一側，利于塔設備內件的吊裝和檢修操作。

圖1 塔設備配管、操作區(qū)域劃分示意圖

1 人孔在水平方向的方位

人孔作為檢修以及安裝和拆卸設備內件的通道，應設在塔的操作區(qū)(見圖1)，人孔的方位設置考慮進、出方便、安全與合理。

人孔的位置與爬梯設置要協(xié)調，在事故時，人孔蓋順利關閉的方向與人疏散的方向應一致;設置人孔的部位必須注意塔的內部構件，一般應設在塔板上方的鼓泡區(qū)，不得設在塔的降液管或受液槽區(qū)域內，當塔內設有升氣柱和抽出斗時，還應避開此區(qū)域。人孔的布置宜與塔板溢流堰平行，條件不允許時可以不平行，但人孔與溢流堰在水平方向的凈距離應大于50mm，避免人孔與降液管距離過近，造成降液管漏液。

假定塔頂設置第一塊塔板，塔板號向下依次增加。對于單溢流塔板，人孔可以設置在第n 塊塔板上方。人孔的方位范圍有兩個，具體的設置方位見圖2。最佳方位是與塔板降液管平行的位置即0°或180°，這個方位具有最大的檢修空間。當人孔布置在最佳方位存在困難時，人孔可以在0°或180°向兩側偏移，但人孔最外緣與降液管的最小距離不得小于50mm。

圖2 單溢流塔板人孔方位與塔板的相對位置

對于雙溢流塔板人孔可以設置在第n 塊塔板上方或下方。人孔的方位范圍有四個，具體設置方位見圖3。當人孔布置在第n 塊塔板上方時，第n-1 塊塔板的降液管將第n 塊塔板分成兩個區(qū)域，所以人孔設置在此位置時，需設置兩個人孔;當人孔布置在第n 塊塔板下方(第n +1 塊塔板上方)時，設置一個人孔即可。兩種設置方案，人孔均受限于第n-1 塊塔板的降液管和第n 塊塔板的溢流堰，相對調整范圍較小。人孔的布置方位范圍沒有太大差別，但是需注意人孔適當靠近上層塔板降液管利于檢修人員的安全，可較大程度上避免操作人員踏入人孔所在塔板層的降液管區(qū)域發(fā)生危險。

圖3 雙溢流塔板人孔方位與塔板的相對位置

綜上所述，單溢流板式塔的人孔在塔設備上最佳方位為朝向操作側的平行于降液管的位置;雙溢流板式塔的人孔為朝向操作側靠近上層降液管的位置。

2 人孔在垂直方向的方位

人孔作為檢維修的通道，塔板、分布器等設備內件需從人孔進出設備。而吊柱的主要作用是補充和更換塔填料、安裝和拆卸塔內件。一般高度在15m 以上的塔，都應設置吊柱。當設備現(xiàn)場就位后，需依靠吊柱將設備內件運至人孔所在的平臺，并將內件通過人孔運進塔內進行安裝。所以人孔與吊柱的設置需統(tǒng)籌考慮。

吊柱設置的方位應使吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角θ，使人能站在平臺上操作吊柱的手柄，讓吊鉤的垂直線可以轉到人孔附近，同時吊柱在旋轉時應可以覆蓋平臺外的吊裝區(qū)上方并能覆蓋所有的人孔，以便從人孔裝入和卸出塔的填料或內件。吊柱的下方應留有足夠的作業(yè)空間存放塔內件或填料;在旋轉過程中應能避開所有的平臺和管道并能到達塔上所有的檢修操作平臺［2］。具體吊柱與人孔方位見圖4。

圖4 吊柱與人孔相對方位示意圖

塔設備的人孔在垂直方向宜布置在同一方位。對于單溢流板式塔，人孔最佳方位只有一個，故布置在同一方位較易實現(xiàn);對于雙溢流板式塔，人孔的方位存在兩個，當布置在同一直線上存在困難時，也可以某一方位對稱布置。這樣吊柱方能更好的服務所有人孔。

3 人孔層平臺的設置

塔平臺是為了人孔檢修設備、操作或檢修儀表及安全閥等附件設置的。梯子是上下各層平臺及安全逃生的通道，也可作為觀察，操作維修液位計、溫度點、壓力點的設施。一般化工裝置的塔側平臺為環(huán)形平臺，設置在操作區(qū)，塔頂為圓形平臺或環(huán)形平臺。平臺寬度由塔徑和操作需求決定，一般塔平臺寬度為1.0 ～1.5m。為了規(guī)范化設計，環(huán)形平臺一般按照表1 實施。建議人孔距塔平臺邊緣最小距離為700mm，否則人孔蓋不易完全打開，且對于高壓塔器人孔伸出長度大，不利于檢修人員通行;同時平臺寬度應滿足觀測就地液位計的要求。

表1 人孔平臺尺寸規(guī)格(mm)

塔平臺上凈空高度不宜小于2.2m，便于工作人員在平臺下行走，兩層平臺間的間距一般不應超過8m，平臺高度在15m 以內時，兩層平臺間的間距可為5 ～8m;高度超過15m 時，每5m 設一層平臺。平臺面距人孔中心線一般在800 ～1000mm范圍內［3］。按照這一原則，依據設備裝配圖中人孔的高度可以制定塔平臺的高度。

從地面往上，一般在最下方的人孔處設置第一層平臺(人孔距地面小于3m 除外)，平臺高度在考慮與人孔距離的同時，要兼顧液位計管口法蘭，應保證法蘭邊緣距平臺面最小凈空≥150mm，設計時要注意設備平臺上液位計排凈閥門的方位和大小，避免平臺在開孔處設置了平臺次梁。然后從塔頂開始，依次向下每個人孔處設置一層平臺，相鄰人孔間距大于8m 時，中間增設休息平臺。塔設備頂部除氣相管口外，一般還設有安全閥、放空閥、壓力表、溫度表等，管口較多，空間緊張，為了檢修操作方便及人員安全，塔頂平臺宜設置全平臺;平臺高度比氣相管口法蘭略低，便于管口法蘭螺栓安裝、拆卸。

上下平臺間設置爬梯，宜從側面通向平臺，每層梯子換一個角度。平臺的覆蓋角度按照操作檢修所需空間設置，盡量將各類儀表、閥門包在平臺范圍內。人孔的關閉方向與在緊急情況下逃生的方向一致。

如果相鄰的塔平臺可以連在一起，應當設計聯(lián)合平臺，兩平臺之間采用鉸鏈等軟連接或者兩平臺之間根據塔設備的操作和設計參數(shù)情況預留一定間隙;塔與框架靠近布置時，最好在塔平臺和框架之間設通道，考慮熱脹冷縮問題，通道一端設計活動結構。對于在平臺上設置管道支架需增加集中載荷或管道開孔時要征得設備專業(yè)同意。

4 結語

塔設備相關的配管設計涉及到多專業(yè)和工作過程的交叉，其管道敷設是配管工作中的難點，人孔方位設置的合理性對塔設備的檢修有重要的影響;平臺和爬梯對設備操作關系緊密。因此在塔設備的設計中，一方面注意設計原則，另一方面注意特殊情況，加強溝通和協(xié)作使人孔的方位和梯子平臺設置更合理。

1 姚玉英主編. 化工原理［M］. 天津大學出版社，1999.

2 HG/T 21639 -2005，塔頂?shù)踔跾］.

3 SH 3011 -2011，石油化工工藝裝置布置設計規(guī)范［S］.

4 王懷義主編. 石油化工管道安裝設計便查手冊(第3 版)［M］. 中國石化出版社，2003 年，

5 張德姜，王懷義，劉紹葉主編. 石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊(第3 版)［M］. 中國石化出版社，2008.

6 張德姜，修長征主編. 全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版)［M］. 中國石化出版社，2011。

7 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設備安全監(jiān)察局. 全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版)［M］. 中國石化出版社，2011.

8 宋岢岢主編. 壓力管道設計及工程實例［M］. 化學工業(yè)出版社，2009.