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塔結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、整齊美觀。人孔作為塔設(shè)備上相對(duì)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(duì)塔設(shè)備的管道設(shè)計(jì)有著重要的影響。本文以板式塔設(shè)備為例，討論分析單溢流和雙溢流塔板塔人孔的最佳設(shè)置方位，并結(jié)合人孔方位確定操作平臺(tái)。

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(shè)置的，包括梯子、平臺(tái)、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(shè)管道，作為塔連接管廊、框架、冷換設(shè)備或轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的區(qū)域。操作區(qū)一般設(shè)置在相對(duì)空曠的一側(cè)，利于塔設(shè)備內(nèi)件的吊裝和檢修操作。

圖1 塔設(shè)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(shè)備內(nèi)件的通道，應(yīng)設(shè)在塔的操作區(qū)(見圖1)，人孔的方位設(shè)置考慮進(jìn)、出方便、安全與合理。

人孔的位置與爬梯設(shè)置要協(xié)調(diào)，在事故時(shí)，人孔蓋順利關(guān)閉的方向與人疏散的方向應(yīng)一致;設(shè)置人孔的部位必須注意塔的內(nèi)部構(gòu)件，一般應(yīng)設(shè)在塔板上方的鼓泡區(qū)，不得設(shè)在塔的降液管或受液槽區(qū)域內(nèi)，當(dāng)塔內(nèi)設(shè)有升氣柱和抽出斗時(shí)，還應(yīng)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(shí)可以不平行，但人孔與溢流堰在水平方向的凈距離應(yīng)大于50mm，避免人孔與降液管距離過(guò)近，造成降液管漏液。

假定塔頂設(shè)置第一塊塔板，塔板號(hào)向下依次增加。對(duì)于單溢流塔板，人孔可以設(shè)置在第n 塊塔板上方。人孔的方位范圍有兩個(gè)，具體的設(shè)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(gè)方位具有最大的檢修空間。當(dāng)人孔布置在最佳方位存在困難時(shí)，人孔可以在0°或180°向兩側(cè)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(duì)位置

對(duì)于雙溢流塔板人孔可以設(shè)置在第n 塊塔板上方或下方。人孔的方位范圍有四個(gè)，具體設(shè)置方位見圖3。當(dāng)人孔布置在第n 塊塔板上方時(shí)，第n-1 塊塔板的降液管將第n 塊塔板分成兩個(gè)區(qū)域，所以人孔設(shè)置在此位置時(shí)，需設(shè)置兩個(gè)人孔;當(dāng)人孔布置在第n 塊塔板下方(第n +1 塊塔板上方)時(shí)，設(shè)置一個(gè)人孔即可。兩種設(shè)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(duì)調(diào)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(dāng)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(xiǎn)。

圖3 雙溢流塔板人孔方位與塔板的相對(duì)位置

綜上所述，單溢流板式塔的人孔在塔設(shè)備上最佳方位為朝向操作側(cè)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(cè)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(shè)備內(nèi)件需從人孔進(jìn)出設(shè)備。而吊柱的主要作用是補(bǔ)充和更換塔填料、安裝和拆卸塔內(nèi)件。一般高度在15m 以上的塔，都應(yīng)設(shè)置吊柱。當(dāng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)就位后，需依靠吊柱將設(shè)備內(nèi)件運(yùn)至人孔所在的平臺(tái)，并將內(nèi)件通過(guò)人孔運(yùn)進(jìn)塔內(nèi)進(jìn)行安裝。所以人孔與吊柱的設(shè)置需統(tǒng)籌考慮。

吊柱設(shè)置的方位應(yīng)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(tái)上操作吊柱的手柄，讓吊鉤的垂直線可以轉(zhuǎn)到人孔附近，同時(shí)吊柱在旋轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)可以覆蓋平臺(tái)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(nèi)件。吊柱的下方應(yīng)留有足夠的作業(yè)空間存放塔內(nèi)件或填料;在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)能避開所有的平臺(tái)和管道并能到達(dá)塔上所有的檢修操作平臺(tái)［2］。具體吊柱與人孔方位見圖4。

圖4 吊柱與人孔相對(duì)方位示意圖

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

3 人孔層平臺(tái)的設(shè)置

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

表1 人孔平臺(tái)尺寸規(guī)格(mm)

塔平臺(tái)上凈空高度不宜小于2.2m，便于工作人員在平臺(tái)下行走，兩層平臺(tái)間的間距一般不應(yīng)超過(guò)8m，平臺(tái)高度在15m 以內(nèi)時(shí)，兩層平臺(tái)間的間距可為5 ～8m;高度超過(guò)15m 時(shí)，每5m 設(shè)一層平臺(tái)。平臺(tái)面距人孔中心線一般在800 ～1000mm范圍內(nèi)［3］。按照這一原則，依據(jù)設(shè)備裝配圖中人孔的高度可以制定塔平臺(tái)的高度。

從地面往上，一般在最下方的人孔處設(shè)置第一層平臺(tái)(人孔距地面小于3m 除外)，平臺(tái)高度在考慮與人孔距離的同時(shí)，要兼顧液位計(jì)管口法蘭，應(yīng)保證法蘭邊緣距平臺(tái)面最小凈空≥150mm，設(shè)計(jì)時(shí)要注意設(shè)備平臺(tái)上液位計(jì)排凈閥門的方位和大小，避免平臺(tái)在開孔處設(shè)置了平臺(tái)次梁。然后從塔頂開始，依次向下每個(gè)人孔處設(shè)置一層平臺(tái)，相鄰人孔間距大于8m 時(shí)，中間增設(shè)休息平臺(tái)。塔設(shè)備頂部除氣相管口外，一般還設(shè)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(tái)宜設(shè)置全平臺(tái);平臺(tái)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(tái)間設(shè)置爬梯，宜從側(cè)面通向平臺(tái)，每層梯子換一個(gè)角度。平臺(tái)的覆蓋角度按照操作檢修所需空間設(shè)置，盡量將各類儀表、閥門包在平臺(tái)范圍內(nèi)。人孔的關(guān)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(tái)可以連在一起，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)聯(lián)合平臺(tái)，兩平臺(tái)之間采用鉸鏈等軟連接或者兩平臺(tái)之間根據(jù)塔設(shè)備的操作和設(shè)計(jì)參數(shù)情況預(yù)留一定間隙;塔與框架靠近布置時(shí)，最好在塔平臺(tái)和框架之間設(shè)通道，考慮熱脹冷縮問題，通道一端設(shè)計(jì)活動(dòng)結(jié)構(gòu)。對(duì)于在平臺(tái)上設(shè)置管道支架需增加集中載荷或管道開孔時(shí)要征得設(shè)備專業(yè)同意。

4 結(jié)語(yǔ)

塔設(shè)備相關(guān)的配管設(shè)計(jì)涉及到多專業(yè)和工作過(guò)程的交叉，其管道敷設(shè)是配管工作中的難點(diǎn)，人孔方位設(shè)置的合理性對(duì)塔設(shè)備的檢修有重要的影響;平臺(tái)和爬梯對(duì)設(shè)備操作關(guān)系緊密。因此在塔設(shè)備的設(shè)計(jì)中，一方面注意設(shè)計(jì)原則，另一方面注意特殊情況，加強(qiáng)溝通和協(xié)作使人孔的方位和梯子平臺(tái)設(shè)置更合理。

1 姚玉英主編. 化工原理［M］. 天津大學(xué)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(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

4 王懷義主編. 石油化工管道安裝設(shè)計(jì)便查手冊(cè)(第3 版)［M］. 中國(guó)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(shè)計(jì)手冊(cè)(第3 版)［M］. 中國(guó)石化出版社，2008.

6 張德姜，修長(zhǎng)征主編. 全國(guó)壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材(第二版)［M］. 中國(guó)石化出版社，2011。

7 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局. 全國(guó)壓力管道設(shè)計(jì)審批人員培訓(xùn)教材(第二版)［M］. 中國(guó)石化出版社，2011.

8 宋岢岢主編. 壓力管道設(shè)計(jì)及工程實(shí)例［M］. 化學(xué)工業(yè)出版社，2009.