机械行业压力管道第二章.ppt

机械行业压力管道设计 审核人员培训,第二章 设备与管道布置,合肥通用机械研究院 蔡善祥,2,目 录,第一节 概述 第二节 设备与管道布置的安全要求 第三节 厂址选择与总平面布置 第四节 设备布置 第五节 管道布置 第六节 审图中应注意的几个问题,3,第二章 设备与管道布置,第一节 概述 压力管道设计分为管道布置、管道材料、管道机械三部分， 或者说分成三个专业来完成。三个专业相互独立又相互联系， 是一个过程的三个工序，管道材料是设计基础，管道布置是 设计目的，管道机械是设计保障。在过去粗放型压力管道设 计中，这种分工是不明确的，因此造成压力管道设计的盲目性 和经验性。压力管道实行法制化管理,实行设计资格认证以来， 要求配置管道材料和管道机械专业的专职或兼职技术人员。,4,一、设备与管道布置的重要性 （一）定义 1设备布置设备布置是根据生产流程、介质特性和同类设备适当集中以及操作、安全、环保、安装、检修、采光、通风、整齐等多方面要求，在一定的区域内对各种工艺设备、动力机械等按物流顺序进行有序排列和摆放的过程。 2管道布置管道布置是指在确定的空间内对联系的各设备及进出装置的工艺管道、公用工程管道以及相关专业的设施，进行综合规划和有序排列的过程，并满足工艺、操作、安装、检修、安全等规定和要求。,5,设备与管道布置实际就是为了获得最合理的物料和人员流动路线，创造协调而又合理的生产和生活环境，形成一个能高度发挥效能的生产整体。,6,（二）设备与管道布置的重要性 1设备与管道布置，是初步设计阶段和施工图设计阶段的主导专业。 设备与管道布置从可行性研究开始到工艺路线选定，从初步设计阶段到施工图设计阶段，随着工艺专业和其他专业设计工作的深入而不断地进行修改和补充，由浅入深，由定性到定量逐步分阶段进行，几乎是在最后完成整个工作，贯穿了整个工程设计的全过程。 2设备与管道布置在高校尽管没有设置该专业，但属于多学科综合性专业。 （1）设备与管道布置在工程设计各阶段负责各专业组织协调工作，设备与管道布置的设计人员，不但要求精通设备与管道布置的基本知识，还要具备较广泛的其他专业的基本知识。例如：工艺、设备、土建、给排水，采暖通风、电气、自控等。,7,（2）设备与管道布置除了要考虑管道的强度、刚度、 密封性能等常规因素外，还要考虑管道的柔性、振动、支撑等特殊因素。 管道长径比大，易于失稳。 管道上可能的泄漏点多于压力容器与化工设备。 管内流体流动状态复杂，介质腐蚀程度差异大。 工作条件不一，载荷变化大（高温、高压、低温、低压、位移变形、风、雪、地震等）。 管系相互联系多，受力情况复杂。 3设备与管道布置在工程设计中决定着整个工厂或车间（或装置）的面貌。,8,所以我们说工艺是工程设计的龙头，设备与管道布置则是工程设计的关键，是工程设计的目的，是工艺流程全部设备和管道等实现空间定位，转化为现实生产力的桥梁和纽带。,9,二、设备布置的设计阶段 设备布置一般分为初步设计阶段和施工图设计阶段。按我国习惯做法设备与管道布置划分为厂区布置和厂房布置两部分，前者习惯地称为总图布置，属全局，后者称为车间布置，属局部。但两者的工作是互相联系的。,10,（一）初步设计阶段 1初步设计阶段的布置设计要求 （1）初步设计在批准的可行性研究报告基础上进行。根据计划任务书分析在技术上的可能性，经济上的合理性，做出符合要求的设计方案，提出设计中的主要问题及解决的措施。 （2）根据总体规划和安全生产要求合理布置。 全厂总平面布置和生产设备的布置是工厂设计的核心部分，其他生产辅助设施，生活行政福利设施，公用工程系统等都应按照总体规划要求，围绕有利于安全生产而合理布置。 （3）明确设备和建筑物平面布置的特点，主要考虑的因素和占地面积等。,11,2初步设计阶段的布置设计内容 （1）生产工段、生产辅助设施、生活行政福利设施的平面、立面布置； （2）车间场地和建（构）筑物的位置和尺寸； （3）设备的平面、立面布置 根据初步设计的工艺流程图及设备表，用粗略的设备外形轮廓表示设备位置，有些设备外形尺寸是估计的。 （4）道路与通道的设计。 （5）安装、操作、维修的平面和空间位置尺寸。,12,（二）施工图设计阶段 1施工图设计阶段的布置设计要求 （1）施工图设计是在初步设计基础上进行。以通过上级机关审批和用户确认的初步设计文件及书面审批意见为设计依据，在总平面图所划定的位置与限定的占地面积内进行设备布置与管道布置。 （2）完成设备与管道布置施工图。 各专业互相配合，并各自提供全面、详细的资料，经综合、修改、增删，最后得到满足各专业要求的设备与管道布置图。,13,（3）根据设计工作进展情况，设备平面布置图可出版 三次： 1）第一版设备平面布置图。工艺布置在接受总图、工艺等专业提供的设计资料后开始绘制第一版设备平面布置图，作为提供给其它专业的设计基础资料。 2）第二版设备平面布置图。各专业接受工艺专业资料和第一版设备平面布置图后进行规划和设计，提出本专业对于平面布置图的具体要求，经工艺布置设计协调、修改后提出第二版设备平面布置图。 3）第三版设备平面布置图。设计文件存档之前，需将各专业从开始设计以来所有的改动与调整、体现在最后一版设备平面布置图中。在该版布置图上还应表示出设备吊装孔等，以满足设备吊装就位的需要。,14,2施工图设计阶段的布置设计内容 （1）落实初步设计阶段设备与管道布置的设计内容。 （2）确定设备管口和仪表接口的方位和标高。 （3）确定设备与管道布置有关的建筑物尺寸。 （4）确定设备安装方案。 （5）安排工艺管道，公用工程管道及仪表、电气管线的走向，确定管廊位置。 （6）进行设备与管道布置施工图设计和编制设计文件。,15,三、国际通用设计模式和程序 国际通用设计模式（俗称设计新体制）是国外工程建设设计模式。我国自八十年代初在设计的体制、程序和方法等方面与国际通用的设计模式靠近。国际通用设计模式和程序在设备与管道布置设计阶段分为基础工程设计阶段和详细工程设计阶段。,16,（一）设备布置设计阶段 设备布置设计阶段共需完成七版设计布置图，其中基础设计阶段完成4版，详细设计阶段完成3版，前五版相当于我们的初步设计阶段的平面布置图和施工图设计阶段的第一版平面布置图，后两版相当于我们的施工图设计阶段的第二、三版设备布置图。 1基础设计阶段。要完成设备布置图A、B、C、D版，设计任务见表2-1(略). 2详细设计阶段。要完成设备布置图E、F、G版，设计任务见表2-1(略).,17,（二）管道布置设计阶段 管道布置设计阶段共需完成四版管道布置图，其中基础设计阶段进行管道走向研究，绘制管道走向图（简称初版），详细设计阶段进行管道布置研究和设计，并依次完成管道布置图的研究版（简称E版）、设计版（简称F版）、施工版（简称G版）。 1、础设计阶段管道布置主要任务见表2-2(略). 2、细设计阶段管道布置主要任务见表2-2(略).,18,第二节 设备与管道布置的安全要求,一、名词术语 （一）工艺装置之间及设备之间的防火间距 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。 （二）一次危险和次生危险 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。,19,（三）设备布置设计的三重安全措施 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。 设备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。,20,（四）常年最小频率风向 所谓风向频率是在一定时间内，统计各种风向出现的次数占观察总次数的百分比，用下式表示： 该风向出现次数 风向频率= 100% 风向的总观察次数 常年最小频率风向是指按上式计算出的最小值的风向，亦即风向玫瑰图中最靠近坐标原点的风向。,21,风玫瑰图,22,二、火灾危险性分类 设备布置必须遵守防火规范要求，防火规范主要指石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）和建筑设计防火规范（GB50016-2006）。 （一）可燃气体的火灾危险性分类见表2-3 （二）液化烃、可燃液体的火灾危险分类见表2-4,23,表2-3 石油化工企业设计防火规范 可燃气体的火灾危险性分类,24,25,三、防火要求 （一）装置内设备布置的安全要求 从防火防爆的安全角度出发，装置内设备布置应满足以下要求： 1装置内的设备、建筑物平面布置的防火间距除另有特殊规定外，均不应小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表4.2.1的要求。 2装置内的设备宜布置在露天或半露天，尽量缩小爆炸危险场所范围，并按生产流程、地势、风向等要求分别集中布置。 3明火加热设备应远离可能泄漏的可燃气体或蒸气的设备。有两个或两个以上的明火设备应集中布置在装置区的边缘，并处于散发可燃气体或蒸气的设备全年最小频率风向的下风侧。 4甲、乙类生产装置的设备、建（构）筑物宜布置在装置内的边缘；有爆炸危险的及高压设备，通常布置在装置的一侧或防爆构筑物内。,26,5装置的控制室、变配电室、化验室的布置安全要求： （1）装置的控制室、变配电室、化验室、办公室和生活间等，应布置在装置的一侧，并位于爆炸危险区范围以外和甲类设备全年最小频率风向的下风侧； （2）在可能散发比空气重的可燃气体的装置内，控制室、变配电室、化验室的室内地面，应比室外地坪高0.6m以上； （3）当控制室、变配电室、化验室朝向具有火灾危险性的设备侧的外墙，应为无门窗，洞口的非燃烧材料实体墙。 （4）控制室或化验室的室内，不得安装可燃气体，液化烃，可燃液体的在线分析一次仪表，当上述仪表安装在控制室，化验室的相邻房间内时，中间隔墙应为防火墙。,27,6建筑物内布置防火要求 （1）同一房间内布置有不同火灾危险性类别的设备时，房间 的火灾危险性类别，应按其中火灾危险性类别最高的设备确定。 但火灾危险性大的设备所占面积比例小于5%，且发生事故时，不 足以蔓延到其它部位或采取防火措施能防止火灾蔓延时，可按火 灾危险性类别较低的设备确定。 （2）当同一建筑物内，布置有不同火灾危险性类别的房间时， 其中间隔墙应为防火墙。 （3）同一建筑物内，应将人员集中的房间布置在火灾危险性 较小的一端。 （4）甲、乙A类房间与可能产生火花的房间相邻时，其门窗之 间的距离应按现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计 规范（GB50058-92）的有关规定执行。,28,（二）工艺管道布置的安全要求（含可燃气体、可燃液体、液 化烃的管道布置安全要求） 从防火安全角度考虑，工艺管道的布置和敷设应符合以下要求： 1.可燃气体、液化烃、可燃液体的金属管道除与设备、机、 泵、阀等连接采用法兰连接外，其他均应采用焊接连接。 2.可燃气体、液化烃、可燃液体的管道应架空或沿地面敷设。 必须采用管沟敷设时，应采取防止气液在管沟内积聚的措施， 并在进、出口装置及厂房处密封隔离，管沟内的污水应经水封井 排入生产污水管道。 3.可燃气体、液化烃、可燃液体的管道不得穿过与其无关的 建筑物、构筑物。如必需跨越厂内铁路和道路，其净空高度分别 不应小于5.5m和5m；如横穿铁路或道路时，应敷设在涵管或套管 内。,29,4跨越铁路、道路及泵房（棚）的工艺管道上，不应设置阀门 、法兰、螺纹接头和补偿器等，以免漏料着火，阻断交通和影响机 泵正常运转。 5工艺和公用工程管道共架多层敷设时，宜将介质温度等于或 高于250的管道布置在上层；液化烃及腐蚀性介质管道布置在下 层；必须布置在下层的介质温度等于或高于250的管道，可布置 在外侧，但不应与液化烃管道相邻。 6氧气管道与可燃气体、液化烃、可燃液体的管道共架敷设时， 氧气管道应布置在一侧，与上述管道之间宜用公用工程管道隔开， 或保持不小于250mm的净距。 7*公用工程管道与可燃气体、液化烃、可燃液体的管道或设备 连接时，在连续使用的公用工程管道上应设止回阀，并在其根部设 切断阀；在间歇使用的公用工程管道上应设两道隔断阀，并在两阀 间设检查阀 . 8进、出装置的可燃气体、液化烃、可燃液体的管道，在装置 的边界处应设隔断阀。,30,9可燃气体放空管的高度要求(P2-65 图2-1 可燃气体放空管高度示意图) （1）连续排放的可燃气体放空管口，应高出半径20m范围内的平台或建筑物顶3.5m以上。位于20m范围以外的平台或建筑物，应满足图2-1的要求。 （2）间歇排放的可燃气体放空管口，应高出半径10m范围内的平台或建筑物顶3.5m以上。位于10m范围以外的平台或建筑物，应满足图2-1所示的要求。,31,32,四、防爆 （一）爆炸性气体环境危险区域的划分原则和分区规定 1分区原则 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率程度和持续时间进行分区。,33,2分区规定 （1）0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。例如，密闭容器、储罐等内部的气体空间。 （2）1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。例如，正常开车、运转、停车时，危险物料的进、出，密闭容器的开闭和放气口附近，2区地面水坑、明沟等低洼处等。 （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。例如， 通风良好的邻近设备、机泵工艺生产区和容器或管道故障或误操作时逸出爆炸性气体区域。,34,（4）附加2区： 当易燃物质可能大量释放并扩散到15m以外时，爆炸危险区域的范围应划分为附加2区； 对于易燃物质重于空气、通风良好（或通风不良）且为第二级释放源的主要生产装置区，以释放源为中心，总半径为30m，地坪上的高度为0.6m，且在2区以外的范围内划分为附加2区。,35,（二）爆炸具备的条件和防止产生爆炸的措施 1.在爆炸性气体环境中产生爆炸必须同时存在的条件 （1）存在易燃气体、易燃液体的蒸气或薄雾； （2）上述物质与空气相混合，其浓度在爆炸极限范围以内； （3）存在足以点燃爆炸性气体混合物的火花、电弧或高温。,36,确2在爆炸性气体环境中防止产生爆炸的基本措施 （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，将易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）在设备内采用以氮气或其他惰性气体覆盖的措施； 4）采取安全联锁装置或聚合反应事故时加入阻聚剂等化学药品的措施。,37,（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敞开式布置； 2）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报警装置，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）在区域内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。,38,五、防火间距 （一）概况 装置内易燃、易爆等介质按生产过程的要求，输入或输出于设备、机泵之中或流动于管道之内，设备或管道一旦泄漏，就会释放出易燃、易爆介质，遇到明火就会发生火灾或爆炸。所以设备与管道布置的任务之一就是要防止火灾或爆炸事故的发生。 防止火灾的发生大致有两种办法，首先是工艺安全，采用各种安全设备，如：提高设备的密封性能，满足设备的强度、刚度性能，设置消防及防护设施等，称为设备上的安全措施；另一种办法是采取三重安全措施，保持安全距离，使发生火灾的设备不影响未发生火灾的设备或其他设施。,39,安全距离究竞多少为最恰当？这是一个很难确定的问题，单从安全角度出发，当然距离越远越安全。然而发生火灾和爆炸的原因是多方面，影响的因素很多，即使符合规定的安全距离，也还有发生火灾、爆炸的危险和可能，所以安全距离只能是相对的。 在国外的标准、规范中没有一个统一的标准。由于各国技术水平和消防设施不同以及国情等多方面因素的影响，因而制定的防火间距也不尽相同。例如，有些国家国土面积不大，地皮昂贵，偏重于采用较高程度的安全设备而较少占用土地，因而制定的防火间距较小，而另一些国家则相反。,40,（二）标准、规范规定的防火间距 我国石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）和建筑设计防火规范（GB50016-2006）是石油化工企业工厂设计必须遵守的法规，其安全间距规定如下： 1石油化工企业与相邻工厂或设施的防火间距应不小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表3.1.7规定（表略）； 2石油化工企业总平面布置的防火间距应不小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表3.2.11规定（表略）； 3设备、建筑物平面布置的防火间距应不小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表4.2.1规定（表略）； 4罐组内相邻可燃液体地上储罐的防火间距应不小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表5.2.7规定（表略）； 5液化烃、可燃气体、助燃气体的罐组内储罐的防火间距应不小于石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）表5.3.3规定（表略）； 6厂房的防火间距应不小于建筑设计防火规范（GB50016-2006）第3章3.4节规定。,41,（三）设备间距除应满足防火、防爆规范外，还应满足的要求: 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设备及柱子基础、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。,42,六、建筑物的有关参数确定 （一）多层厂房跨度、柱距、层高的确定 1建筑物的跨度、柱距、层高等除有特殊要求外，一般应按照建筑统一模数设计。模数制就是把工业与民用建筑的平、立面布置的有关尺寸统一规定成一套相应的基础，而设计各种工业与民用建筑时，有关尺寸必须是相应基数的倍数。这样有利于设计标准化、构件预制化和施工机械化。建筑统一模数制国家标准GBJ2-73。,43,2常用模数如下： （1）跨度：（1.5的倍数）6.0，7.5，9.0，10.5，12.0，15.0，18.0（m）；单层厂房总跨度一般不超过30m 。多层厂房总跨度一般不超过24m。 （2）柱距：（3的倍数优先）3.0，6.0，9.0，12.0。钢筋混凝土结构厂房柱距常用6m； （3）层高：2.4+0.3的倍数（m）； （4）走廊宽度：1.5,1.8,2.1,2.4 m。,44,（二）吊装孔的设置要求 在两层和两层以上的生产厂房内设置吊装孔时，应考虑下列因素： 1按设备最大检修部件外形尺寸和吊车行程的死点位置考虑； 2吊装孔的位置应设在出入口附近或便于搬运的地方； 3多层楼面的吊装孔，应设在各楼层相同的平面位置； 4厂房结构能够满足设备整体吊装的要求，吊装孔不宜开得太大，对于外形尺寸特别大的设备吊装，可采用安装墙或安装门。,45,（三）室内地面高度 一般室内地面高出室外地面不小于200mm，在可能产生易燃、易爆气体的装置内控制室和变电或配电室，室内地面应比室外地面高出600mm，以免可燃气体进入控制室，或变配电室。 （四）厂房高度 厂房高度主要根据设备吊装所需空间和设备进出口管道标高确定。,46,第三节 厂址选择与总平面布置,一、厂址选择 （一）厂址选择的步骤 根据厂址选择的工作深度，分为规划性选厂和工程性选厂两个阶段。,47,规划性选厂是厂址选择的第一阶段。目的是选择拟建项目的建设地点（地理位置）。这项工作通常由综合部门或项目的主管部门根据国民经济远景发展的战略要求，结合资源的分布和现有生产力的配置情况以及勘察、测量等技术经济资料，在比较广阔的地域范围内进行选择。并应在初步选定的区域内提出多个可供考虑的建厂地址，作出方案比较，供研究抉择。,48,工程性选厂是厂址选择的第二阶段。目的是在国家审定的建厂地点，根据比较详细的工程地质、水文地质、勘察测量和经济调查等资料，确定拟建项目的具体建设地段（建设场地）。工程性选厂一般是由拟建项目的主管部门或项目建设单位邀请勘察设计单位及有关部门共同进行。对工业企业在不同场地进行建设的优点、缺点以及建设费用、生产经营费用等进行技术经济比较和综合分析评价，以便选择最佳的建设场地，然后写出选厂报告，绘制草图，按规定程序报上级机关审批。,49,（二）厂址选择的一般要求 1厂址选择必须符合工业布局和城市规划的要求，居住区、交通运输、动力公用设施等工程用地与厂区用地同时选择。 2厂址选择应对原料、燃料和辅助材料的来源、产品流向、建设条件、经济、社会、人文、环境保护等各种因素进行深入的调查研究，并进行多方案技术经济比较，择优确定。,50,3厂址选择尽量满足下列要求： （1）满足建设需要的工程地质条件和水文地质条件。地耐力一般要求在147MPa（1.5kgf/cm2）以上，小于98KPa（1.0kgf/cm2）则不宜建厂。 （2）适宜的气象条件。散发有害物质的工业企业厂址，应位于城镇，居住区和相邻工业企业全年最小频率风向的上风侧，不应位于窝风地段和雷击多发区，台风袭击区。 （3）满足生产、生活及发展规划所必需的水源和电源。厂址宜靠近水源、电源，并位于邻近水源的城镇，重要桥梁等重要建（筑）物的下游。 （4）方便的交通运输条件。厂址应与厂外铁路、公路、港口的连接短捷，建设工程量小。,51,（5）近期建设和远期发展相结合。厂址选择应满足工业企业近期所必需的场地面积和适宜的地形坡度。并根据工业企业远期发展规划的需要，适当留有发展的余地。 （6）足够的安全间距。为防止火势蔓延和爆炸波扩散的危害，易燃易爆企业与相邻的居住区，工厂或设施的安全距离不应小于 GB50160-92石油化工企业设计防火规范表3.1.7规定的防火间距。 （7）尽量不占或少占农田。,52,4厂址选择不得在下列地段和地区 （1）地震断层和设防裂度高于九度的地震区； （2）有泥石流、滑坡、流沙、溶洞等直接危害的地段； （3）采矿陷落（错动）区界限内； （4）爆破危险范围内； (5）坝或堤决溃后可能淹没的地区； （6）重要的供水水源卫生保护区； （7）国家规定的风景区及森林和自然保护区； （8）历史文物古迹保护区； （9）对飞机起落、电台通讯、电视转播、雷达导航和重要的天文、气象、地震观察以及军事设施等规定有影响的范围内； （10）级自重湿陷性黄土、厚度大的新近堆积黄土、高压缩性的饱和黄土和级膨胀土等工程地质恶劣地区； （11）具有开采价值的矿藏区。,53,二、工厂总平面布置 （一）工厂总平面布置，应在总体规划的基础上，根据工业企业的性质、规模、生产流程、交通运输、环境保护，以及防火、安全、卫生、施工及检修等要求，结合场地自然条件，经技术经济比较后择优确定。,54,（二）工厂总平面布置要求 1在符合生产流程、操作要求和使用功能的前提下，根据工程量的大小和技术难易程度，建筑物、构筑物等设施，采用联合多层布置或单层布置； 2按功能分区，合理的确定通道宽度； 3.厂区、功能分区及建筑物、构筑物的外形宜规整； 4.功能分区内各项设施的布置，应紧凑、合理。,55,（三）工厂总平面布置的预留发展用地要求 1分期建设的工业企业，近远期工程应统一规划。近期工程 应集中、紧凑、合理布置，并应与远期工程合理衔接。 2远期工程用地宜预留在厂区外，只有当近、远期工程建设 施工期间隔很短，或远期工程和近期工程在生产工艺、运输要求 等方面密切联系不宜分开时，方可预留在厂区内。其预留发展用 地内，不得修建永久性建筑物、构筑物等设施。,56,（四）厂区的通道宽度，应根据下列因素确定 1通道两侧建筑物、构筑物及露天设施对防火、安全与卫生间距的要求； 2铁路、道路与输送机械等工业运输线路的布置要求； 3各种工程管线的布置要求； 4绿化布置的要求； 5. 施工、安装与检修的要求； 6. 竖向设计的要求； 7. 预留发展用地的要求。,57,（五）工厂总平面布置，应充分利用地形、地势、工程地质及水文地质条件，合理地布置建筑物、构筑物和有关设施，并应减少土（石）方工程量和基础工程费用。 当厂区地形坡度较大时，建筑物、构筑物的长轴宜顺等高线布置，并应结合竖向设计，为物料采用自流管道及高站台、低货位等设施创造条件。 （六）工厂总平面布置，应结合当地气象条件，使建筑物具有良好的朝向、采光和自然通风条件。高温、热加工、有特殊要求和人员较多的建筑物，应避免西晒。,58,（七）工厂总平面布置，应防止有害气体、烟、雾、粉尘、强烈振动和高噪声对周围环境的危害。 （八）工厂总平面布置，应合理地组织货流和人流。 （九）工厂总平面布置应使建筑群体的平面布置与空间景观相协调，并应结合城镇规划及厂区绿化，提高环境质量，创造良好的生产条件和整洁的工作环境。,59,第四节 设备布置,一、设备布置依据的标准、规范 1.GB50160-92石油化工企业设计防火规范（1999年局部修订条文） 2.GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 3.GB50016-2006建筑设计防火规范 4.GB50028-2006城镇燃气设计规范 5.GB50156-92小型石油库及汽车加油站设计规范 6.GB12158-90防静电事故通用导则 7.GB50187-93工业企业总平面设计规范 8.HG20546-92化工装置设备布置设计规定 9.HG/T20687-89（原HGJ21-89） 化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计规程 10HG20571-95化工企业安全卫生设计规定 11HG20503-92化工建设项目噪声控制设计规定 12HG20519-92化工工艺设计施工图内容和深度统一规定 13SHJ11-89石油化工企业工艺装置设备布置通则,60,二、设备布置设计条件 （一）设备布置设计应接收的条件 1.开工报告 2.全厂总平面图 3.工程设计基础数据和工艺数据 4.界区条件（外管、水、电、蒸汽、仪表等）； 5.各设计阶段管道仪表流程图（PID）； 6.定型设备和机、泵、阀等规格型号、外形尺寸等； 7.工艺设备表和非标设备装配图； 8.各专业和用户对设备布置的返回意见和要求； 9.布置面积限制和今后扩建方案； 10.各专业占地面积的条件和要求； 11.厂房建筑图、结构图。,61,（二）设备布置设计需要提出的条件 1.各设计阶段设备布置条件图； 2.设备基础条件； 3.楼面及平台上设备支承条件； 4.设备、楼面、平台荷载条件； 5.设备平台条件； 6.楼板上设备用开孔条件； 7.设备吊装条件； 8.地面铺砌、地坑、地沟条件； 9.噪声控制条件； 10.局部照明及设备静电接地条件； 11.建筑物型式、外形尺寸、断面尺寸 及标高条件。,62,三、设备布置的原则、要求和发展趋势 （一）设备平面布置原则 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、风沙等气侯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在满足工艺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。,63,（二）设备布置设计的一般要求 1应满足工艺及流程要求，按物流顺序布置设备； 2设备、建筑物、构筑物等防火间距应符合现行的有关防火规范的要求，要注意环境保护、防止污染及噪音，还应根据危险程度的划分来考虑布置设备； 3设备布置应考虑能给操作者创造一个良好的操作条件，方便操作。控制室的位置要合理，应避开危险区，远离振动设备，以免影响仪表运行； 4根据设备大小及结构，考虑设备安装、检修及拆卸所需要的空间和面积，便于安装和维修； 5设备布置在符合工艺要求的前提下应经济合理为主，并注意整齐美观，减少能耗； 6满足全厂总体规划的要求； 7根据全年最小频率风向和当地气侯、地形、地质等条件确定设备、设施与建筑物的相对位置。,插 图,64,设备布置时，应注意设备的安装与检修空间是否满足要求。,65,壳体带膨胀节的立式设备安装时，应考虑膨胀节直径D与支耳螺栓孔中心园直径d的关系。 如果Dd应按上图进行安装。,66,（三）设备布置的发展趋势 设备布置的发展趋势归结为“四个化”。即： 露天化、流程化、集中化和定型化。,67,1露天化：从近几年实际设计中可以看出，绝大多数设备均布置在露天。其优点是节约占地，减少建筑物，有利于防爆，便于消防，节省投资； 2流程化：以管廊为纽带按工艺流程顺序将设备布置在管廊的上下和两侧； 3集中化：将几个装置合理地集中在一个大型街区组成联合装置，根据防火设计规范要求，用通道将各装置分开，此通道可作为两侧装置设备的检修通道，也可作为消防通道。控制室集中，且朝着设备的墙不开门窗，用计算机控制操作； 4定型化：装置的定型设备采用定型布置。如泵、汽轮机、压缩机及其辅助设备采用定型布置，配管也可以定型布置。加热炉的燃料油、燃料气管道系统，装置内软管站管道也可以定型布置。甚至整个装置采用定型化设计，用于不同地区仅作局部修改即可重复利用。,68,第五节 管道布置,一、管道布置依据的标准、规范(略) 二、管道布置设计条件 （一）基础工程设计阶段应接受的条件和必须提出的条件 1应接受的条件： （1）开工报告及合同有关技术附件； （2）项目的工程设计进度计划和总工程规定； （3）工艺专业提供的工艺管道及仪表流程图（简称PID图,即此图上除表示设备外，主要表示连接的管道系统、仪表的符号及管道识别代号等）“A”、“B”、“C”、“D”版和管道数据表；,69,（4）设备布置提供的设备布置图“A”、“B”、“C”“D”版和管道数据表； （5）设备条件图（简图）； （6）全厂总平面布置图； （7）装置的界区条件； （8）土建的建、构筑物外形图； （9）管道材料等级及保温、防腐材料设计规定； （10）临界管系表； （11）公用物料条件。,70,2必须提出的条件： （1）管道走向图（初版）； （2）重要管线轴测草图（必要时）； （3）设备平台位置及尺寸（初步的）； （4）管廊及外管的布置与荷载； （5）设备布置图（A、B、C、D版）的修改意见。,71,（二）管道布置在详细工程设计阶段应接受的条件和必须提出的条件 在详细工程设计阶段应完成管道布置图研究版（E版）、设计版（F版）、施工版（G版）。分别接受、提出如下条件： 1接受的条件： （1）工艺专业提供的工艺管道及仪表流程图（简称PID图）“E”、“F”版和管道数据表； （2）设备布置提供的设备布置图“E”、“F”、“G”版和设备数据表； （3）设备条件图、最终确认的设备图； （4）初步及最终的建、构筑物位置、尺寸和梁柱条件图； （5）管道柔性分析结果及修改意见；,72,（6）初步及最终的管道数据表、特殊件数据表。 （7）管道材料规定和管道、管件等级表； （8）电气、仪表的电缆槽架条件，初步及最终的仪表、 电气条件图； （9）有关专业的其他条件、如给排水专业、热工专业、 采暖通风专业以及工艺专业和仪表专业对伴热的 要求； （10）管道支架布置图； （11）有关专业的会签意见。,73,2必须提出的条件： （1）管道布置图研究版（E版）、设计版（F版）、施工版（G版）； （2）管线应力分析条件图（轴测图）； （3）设备管口和支座条件图； （4）建、构筑物楼板、墙面、平台开孔条件图以及加在其上的集中荷 载条件； （5）设备管口方位图； （6）对PID图（F版）和设备布置图（E、F版）的修改意见； （7）管道荷载条件； （8）给其他有关专业的条件，如地沟位置及尺寸、地漏布置、地上与 地下管道交接点位置、局部照明要求等； （9）管道轴测图； （10）伴热设计规定、图纸、轴测图等成品文件。,74,三、管道布置的设计原则和一般要求 （一）管道布置的设计原则 1管道布置必须符合工艺及管道和仪表流程图（PID）的设计要 求。应做到安全可靠、经济合理，并满足施工、操作、维修等方面 的要求； 2管道布置必须遵守安全及环保的法规，满足安全生产的要求； 3管道布置应满足热胀冷缩所需的柔性； 4对于动设备的管道，应注意控制管道的固有频率，避免产生 共振； 5管道布置应按照管道等级表和特殊件表选用管道组成件； 6在确定进、出装置的管道方位与敷设方式时，应做到内外协 调； 7全厂性管道的敷设应与厂区整体协调； 8管道布置应符合现行的国家或行业标准、规范和规程的规定。,75,（二）管道布置的一般要求 1地上管道布置的净空高度及净距应符合工业金属管道设计规范（GB50316-2000）第8章中的规定。 2*管道支吊架最大间距应符合国家现行标准的规定。 3管道宜架空敷设，规划布局应整齐有序。如必要时，也可埋地或管沟敷设。 4管道布置应满足便于操作、安装及维护要求，不影响起吊设备的运行。在建筑物安装孔范围内不应布置管道。在设备内件抽出区域及设备法兰拆卸区内不应布置管道。 5管道布置应考虑支吊架的设计，使管道尽量靠近已有建筑物或构筑物，但应避免柔性大的构件承受较大的荷载。 6有条件的地方，管道应集中成排布置。裸管以管底取齐，以便设计支架。,76,7大口径薄壁裸管及有绝热层的管道应采用管托或支座支承。 8道路、铁路上方的管道不应安装阀门、法兰、螺纹接头及带 有填料的补偿器等可能泄漏的组成件。腐蚀性液体的管道不 宜布置在转动设备的上方。 9管道穿过安全隔离墙时应加套管，套管内的空隙应采用非金 属柔性材料充填。管道上的焊缝不应在套管内，并距套管端 口不小于100mm。管道穿屋面处，应有防雨措施。 10消防水和冷却水总管以及下水管一般为埋地敷设，管道外 表面应按有关规定采取防腐措施。 11埋地管道应考虑车辆荷载的影响，管顶与路面的距离不小 于0.6至0.8m，并应在冻土深度以下。 12对于“无袋形”、“带有坡度”及“带液封”等要求的管 道，应按PID的要求配管。 13从水平的气体主管上引接支管时，应从主管的顶部接出。,77,14平行管道的间距及安装空间 （1）平行管道间净距应满足管道焊接、隔热层及组成件安装维修的要求。管道上突出部之间的净距不应小于25mm。例如法兰外缘与相邻管道隔热层外壁间的净距或法兰与法兰间净距等。 （2）无法兰不隔热的管道间的距离应满足管道焊接及检验的要求，一般不小于50mm。 （3）有侧向位移的管道应适当加大管道间的净距。 （4）管道突出部或管道隔热层的外壁的最突出部分，距管架或框架的支柱、建筑物墙壁的净距不应小于100mm，并考虑拧紧法兰螺栓所需的空间。,78,15管道排列 （1）垂直面排列： 热介质管路在上，冷介质的管路在下； 无腐蚀性介质的管路在上，有腐蚀性介质的管路在下； 小管道应尽量支承在大管路上方或吊在大管路下方； 气体管路在上，液体管路在下； 不经常检修的管路在上，检修频繁的管路在下； 高压介质管路在上，低压介质管路在下； 保温管路在上，不保温管路在下； 金属管路在上；非金属管路在下。,79,（2）水平面排列（室内沿墙敷设）： 大管道靠墙，小管道在外； 常温管道靠墙，热管道在外； 支架多的靠墙，支架少的在外； 不经常检修的管道靠墙，经常检修的管道在外； 高压管道靠墙，低压管道在外。,80,16排气与排液 （1）由于管道布置形成的高点或低点，应设置排气和排液口，高点排气口最小管径为DN15mm，低点排液口最小管径DN20mm，但主管为DN15mm时，可采用等径的排液口。高粘度介质的排气、排液口最小管径DN25mm。 （2）工艺要求的排气和排液口（包括设备上连接的）应按PID的要求设置。 （3）排气口的高度要求，应符合国家现行标准石油化工企业设计防火规范（GB50160）的规定。 （4）有毒及易燃易爆液体管道的排放点不得接入下水道，应接入封闭系统。比空气重的气体的放空点应考虑对操作环境的影响及人身安全的防护。,81,17管道的热（冷）补偿 管道通过自身的变形吸收热胀、冷缩和其他位移的能力称为管道柔性。 （1）管道由热胀或冷缩产生的位移、力和力矩，必须经过认真的计算，优先利用管道布置的自然几何形状来吸收(管道自身的弯曲或扭转产生的变位来达到热胀或冷缩时的自补偿)。作用在设备或机泵接口上的力和力矩不得大于允许值。 （2）管道自补偿能力（包括调整支吊架的型式与位置。改变管道走向）不能满足要求时，应在管系的适当位置安装补偿元件，如“”形弯管、波纹膨胀节或其它型式的补偿器，并按标准要求考虑设置固定架和导向架。 （3）当要求减小力与力矩时，允许采用冷拉措施，但对重要的敏感机器和设备接管不宜采用冷拉。,82,1）形补偿器 结构：形补偿器（或称方形补偿器，矩形补偿器）由四个90弯头组成。 适用范围： a.设计温度T400热力管道，主要吸收管道的轴向位移； b.材料一般选用与所在管道材质相同； c.管径DN25600mm； d.结构简单，制造方便，但占地（空间）面积大，补偿量有限；,83,2）填料函补偿器（HG/T21628-90原HGJ533） 结构：填料函补偿器属自紧式管道伸缩节。 适用范围： a设计压力PN2.5MPa，设计温度T200，蒸汽、水、 油品介质，吸收管道的轴向位移。 b伸缩节材质碳素钢10#、20#、25#，密封材料为橡胶石棉或柔性石墨盘根。 c管径DN50600mm。 d结构简单，造格便宜，但寿命低，易泄漏，不适用腐蚀性介质或低温工况场合。,84,3）松套式伸缩节（GB/T12645-96） 结构：松套式伸缩节也属自紧式补偿器，该补偿器在填料函补偿器基础上改进，采用丁腈橡胶或氟橡胶替代橡胶石棉或柔性石墨盘根密封材料。 适用范围： a设计压力PN1.6MPa，设计温度T230的蒸汽和常温水，原油、燃油、空气等介质，主要吸收管路的轴向位移。 b伸缩节材料碳素钢（Q235-A）或球墨铸铁（QT400-17）或可锻铸铁（KTH35-10）。密封材质丁腈橡胶或氟橡胶。 c管径DN101200mm。 d .结构简单，造价低，但易泄漏，不适用腐蚀性介质或低温工况场合。,85,4）球形补偿器（HG20550-93） 结构：球形补偿器有球体和密封材料组成。 适用范围 a设计压力PN1.6MPa，设计温度T350，非易燃和无毒热力流体介质，如蒸汽、热水、凝结水、热油和热空气等管道。 b管径DN50600mm。 c球形补偿器除沿轴旋转任意角度外，还可以向任何方向折曲，折曲角Q30。 d该补偿器必须两个或三个组成一组使用，不得单个使用，适用三向位移补偿。 e球形补偿器补偿能力大，占据空间小，但自重较大，给配管带来不便，由于存在密封垫、易泄漏，不适用于腐蚀性介质管道或低温管道。,86,5）波形膨胀节（波形补偿器） 波形膨胀节有金属和非金属之分，金属波纹管波胀节国 家标准主要有： GB16749-97压力容器波形膨胀节 GB/T12777-99金属波纹管膨胀节通用技术条件 适用范围： 设计压力PN6.4MPa，设计温度T= -196700， 结构有单层、多层，带加强或无加强波形膨胀节，金属波纹 膨胀节分类较多（略）。 金属波纹管膨胀节可以吸收管道轴向位移、横向位移、 角位移和三维方向的组合位移。 该补偿器配管简单，安装方便，补偿量大，适用高温， 低温管道或需减震场合，在工程上得到广泛应用。,87,18管道环焊缝位置 （1）两条对接焊缝间的距离，不应小于3倍管壁厚，需焊后热处理时，不宜小于6倍管壁厚，且不小于50mm，当公称直径大于或等于50mm的管道、焊缝间距不小于100mm。 （2）管道的环焊缝不宜在管托范围内，焊缝边缘与支架边缘间的净距离应大于焊缝宽度的5倍，且不小于100mm。 （3）不宜在管道焊缝及其边缘上开孔与接管。 （4）管道在现场弯管的弯曲半径不宜小于3.5倍管子外径；焊缝距弯管的起弯点的距离不小于管子外径，且不小于100mm。,88,（三）阀门的布置要求和最适宜的安装高度 1阀门布置的一般要求： （1）阀门应设在容易接近、便于操作、维修的地方。成排管道上的阀门应集 中布置，并考虑设置操作平台及梯子。平行布置管道上的阀门，其中心线应尽量 取齐。手轮间的净距不应小于100mm，为了减少管道间距，可把阀门错开布置； （2）隔断设备用的阀门，宜与设备管口直接相接，或尽量靠近设备； （3）消防水用阀、消防蒸汽用阀等应设在发生火灾时能安全接近的位置； （4）塔、反应器、立式容器等设备底部管道上的阀门，不应布置在裙座内； （5）从干管上引出的支管，一般要靠近根部且在水平管段上设切断阀； （6）安全阀的管道布置应考虑开启时反力及方向，其位置应便于出口管的支 架设计。阀的接管承受弯距时，应有足够的强度； （7）布置在操作平台周围的阀门的手轮中心距操作平台边缘不宜大于400mm；当阀杆和手轮伸入平台上方且高度小于2米时，应使其不影响操作人员的操作 和通行； （8）地下管道的阀门应设在管沟内或阀门井内，必要时，应设阀门延伸杆。 消防水阀井应有明显标志； （9）阀门应设在热位移小的地方。,89,2阀门的安装高度和阀杆安装方向 （1）阀门最适宜的安装高度是距离操作面0.7至1.6米范围，DN40mm可设置在2m高度以下。 （2）按照阀门的结构、工作原理，正确流向及制造厂的要求，采用水平,直立或阀杆向上方倾斜等安装方式，阀杆不应向下垂直或向下倾斜安装。,90,四、管道敷设的方式和敷设的要求 （一）管道敷设的方式 管道敷设方式有：地面以上敷设和地面以下敷设两大类。 1地面以上敷设通称架空敷设，是管道敷设的主要方式，具有便于施工、操作、检修及经济等优点。 2地面以下敷设：分为埋地敷设和管沟敷设。,91,（1）埋地敷设：其优点是利用地下空间，使地面以上空 间较为简洁，其缺点是管道腐蚀性较强，检查和维修困难， 在车行道处需要特别处理以承受大的载荷，低点排液不便及 易凝介质凝固在管内时处理困难，带隔热层的管道很难保持 其良好的隔热功能等，故只有在架空敷设不可能时，才予以 采用。 （2）管沟敷设：其优点是可充分利用地下空间，并提供 了较方便的检查维修条件，还可敷设有隔热层的高温、易凝 介质或腐蚀性介质的管道；其缺点是费用高，占地面积大， 需设排水点，易积聚或串入油气，增加不安全因素，污物清 理困难。,92,（二）管道架空敷设几种类型 1管廊、管架或管墩敷设。 管廊、管架或管墩敷设的特点是管道成排集中敷设。这些管道主要是连接两个或多个距离较远的设备之间的管道，进出装置的工艺管道以及公用工程干管。