石油化工裝置界區平臺設計方法討論

高 揚 徐環斐

(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 化工學院，山東 青島 266042)

石油化工裝置內的各類工藝、公用工程管道多采用管廊架空敷設，管道在裝置界區處設有切斷閥，因此應設置操作平臺或檢修平臺。本文主要介紹裝置幾種界區平臺設置方案，結合實例對其優缺點進行了分析。

1 界區平臺的設計規定

1.1 設置界區平臺目的

進、出裝置的可燃氣體、液化烴、可燃液體的管道，在裝置的邊界處應集中設隔斷閥和8字盲板，在隔斷閥處應設平臺[1]，設置界區平臺的目的是為了方便操作和檢修。

1.2 界區平臺的設計要求

平臺寬度不應小于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大于45°，平臺高度不宜大于5 m，大于5 m時，應設梯間平臺，分段設梯。單段梯子高度不宜大于10 m，高度大于10 m時，應采用多段梯，梯段水平交錯布置[2]。

2 界區平臺設計

管廊根據管道數量分為單層或多層管廊，界區平臺的設置與進出裝置管廊的層數息息相關[3]。

2.1 管廊管道單層布置

管道單層布置時，界區平臺的設計較簡單，當小管徑管道較多時(DN<250 mm的管道占超過75%)，可在低于管底標高450～1 000 mm處設置一層平臺，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，設計簡單，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，不能同時滿足開關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置，在管道頂部曾設操作平臺(如圖2所示)。

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

操作平臺和檢修平臺分開設置時，檢修平臺常低于架梁頂400～1 600 mm設置，要兼顧檢修隔斷閥、開關排凝閥和操作人員活動空間；操作平臺高度應考慮管道直徑、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；或為回字型，將隔斷閥包圍在操作平臺內部，此時兩平臺間可使用斜梯連接，操作檢修方便。當管道直徑相差較大時，操作平臺高度要大于管道外表面，采用這種設計方案會出現平臺過高，無法操作管徑較小和離平臺較遠的閥門的情況。

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平臺的設置方法，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置兩層平臺，在不改變管道走向的情況下，常采用如下的設計方案：下層管道設檢修平臺，上層管道設操作平臺，兩層管道間設置共用平臺，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置示意圖Fig. 4 Diagram of spacing increased double layer pipeline on multiple deck platform

設計時也可在界區處改變管道標高，加大兩層管道間距，此時可以為每層管道各設置兩個平臺(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，操作和檢修平臺應留洞，并在其底部設置排凝閥操作平臺。

3 設計實例

界區平臺的實際設計過程中，需考慮的因素較多。某丁烷異構裝置，由于規模較大設置了兩個界區，南界區(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，故分別設置了操作平臺和檢修平臺，管道梁標高5米，檢修平臺標高3.5米，操作平臺標高6米。

圖5 某丁烷異構裝置南界區平臺模型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，現場反映開關閥門時仍需要踩管子操作。

該裝置的北界區(圖6)僅有6米跨度用于設置界區平臺，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管道，分別設置標高3.5米的檢修平臺和標高5.8米的操作平臺，這樣設置可以在3.5米檢修平臺上拆卸閥門螺栓、開關排凝閥；在5.8米的操作平臺上開關隔斷閥，防止高空作業帶來的危險。但實際使用中，有現場人員反饋1.5米凈高通行不便；由于5米層管道布置較密，界區隔斷閥錯開布置，導致部門閥門無法在5.8米的操作平臺上進行開關，現場仍需踩管作業。受管道層間距的影響，7米層管道下方已無法設置檢修平臺，同時因為有DN1400的火炬主管出界區，若在其上方設置操作平臺就會太高，因此僅設置了一層與主梁標高相同的平臺，做成回字形，閥門等均位于平臺包圍的區域內部，這樣開關閥門可在平臺上操作，但檢修和開關排凝閥時存在高空作業的危險，且現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 某丁烷異構裝置北界區平臺模型Fig. 6 Model of north boundary area platform in a butamer unit

受現場空間、規劃和設計經驗的影響，某丁烷異構裝置的界區平臺設計存在不足，人員操作的便利性和安全性都有待提高。因此，在進行其它裝置界區設計時進行了更為合理的規劃。

某回收裝置，主管廊設計有兩層管道，主梁標高分別為5米和7米，在界區處使用兩跨設置界區平臺，5米層管道設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，平臺標高定位4.7米，通過斜梯與地面相連，并在其下設置排凝閥操作平臺，標高3米，通過直梯與上層平臺相連。受限于層間距，7米層管道只設置操作和檢修共用平臺，標高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，設置標高9米的通道，再通過斜梯下至6.7米平臺(圖7)。

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

采用此方案設計的界區平臺，平臺間連接多為斜梯，操作和檢修閥門時均在護欄內進行，有利于保護現場人員的人身安全，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，目前將界區隔斷閥設置在水平管道上時，通過合理的規劃與設計，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，將區隔斷閥設置在立管上，可解決此類問題。

當系統管廊沿地面敷設，裝置內管廊采取架空敷設時，利用管線高差，可將界區隔斷閥設置在立管上，利用地面或單層平臺進行操作和檢修，并且管線不會形成帶形(圖8)。

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

界區平臺的布置除滿足規范要求外，還應考慮操作和檢修的方便快捷、人員安全和現場情況等多種因素，在經濟合理的前提下，選擇最優方案。

圖8 界區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)