2015年安全工程师《安全生产技术》：车间设备布置

　　（二）车间设备布置的安全分析

　　1.设备布置

　　车间设备布置是确定各个设备在车间中的位置；确定场地与建筑物的尺寸；确定管理、生产仪表管线、采暖通风管线的走向和位置。

　　最佳的设备布置应做到：经济合理，节约投资，操作维修方便、安全，设备排列紧凑，整齐美观。

　　设备布置时一般采用流程式布置，以满足工艺流程路径，保证工艺流程在水平和垂直方向的连续性。在不影响工艺流程路径的原则下，将同类型的设备或操作性质相似的有关设备集中布置，可以有效地利用建筑面积，便于管理、操作与维修。还可以减少备用设备或互为备用。如塔体集中布置在塔架上，换热器、泵组成布置在一处等。充分利用位能，尽可能使物料自动流送，一般可将计量设备、高位槽布置在最高层，主要设备（如反应器等）布置在中层，储槽、传动设备等布置在底层。考虑合适的设备间距。设备间距过大会增加建筑面积，拉长管道，从而增加建筑和管道投资；设备间距过小导致操作、安装与维修的困难，甚至发生事故。设备间距的确定主要取决于设备管道的安装、检修、安全生产以及节约投资等几个因素。

　　2.设备布置的安全技术要求设备布置应尽量做到工人背光操作，高大设备避免靠近窗户布置，以免影响门窗的开启、通风与采光。

　　有爆炸危险的设备应露天或半露天布置，室内布置时要加强通风，防止爆炸性气体的聚集；危险等级相同的设备或厂房应集中在一个区域，这样可以减少防爆电器的数量和减少防火、防爆建筑的面积；将有爆炸危险的设备布置在单层厂房或多层厂房的顶层或厂房的边沿都有利于防爆泄压和消防。

　　加热炉、明火设备与产生易燃易爆气体的设备应保持一定的距离（一般不小于18m），易燃易爆车间要采取防止引起静电现象和着火的措施。

　　处理酸碱等腐蚀性介质的设备，如泵、池、罐等分别集中布置在底层有耐蚀铺砌的围堤中，不宜放在地下室或楼上。

　　产生有毒气体的设备应布置在下风向，储有毒物料的设备不能放在厂房的死角处；有毒、有粉尘和有气体腐蚀的设备要集中布置并做通风、排毒或防腐处理，通风措施应根据生产过程中有害物质、易燃易爆气体的浓度和爆炸极限及厂房的温度而定。

　　笨重设备或运转时产生很大振动的设备，如压缩机、离心机、真空泵等，应尽可能布置在厂房底层，以减少厂房的荷载与振动。有剧烈振动的设备，其操作台和基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。厂房内操作平台必须统一考虑，以免平台支柱零乱重复。

　　3.典型设备的布置

　　（1）塔。塔的布置形式很多，常在室外集中布置，在满足工艺流程的前提下，可把高度相近的塔相邻布置。

　　单塔或特别高大的塔可采用独立布置，利用塔身设操作平台，供工作人员进出人孔、操作、维修仪表及阀门之用。塔或塔群布置在设备区外侧，其操作侧面对道路，配管侧面对管廊，以便施工安装、维修与配管。塔顶部常设有吊杆，用以吊装塔盘等零件。填料塔常在装料人孔的上方设吊车粱，供吊装填料。

　　装几个塔的中心排列一条直线，高度相近的塔相邻布置，通过适当调整安装高度和操作点就可以采用联合平台，既方便操作，又节省投资。采用联合平台时应考虑各塔有不同的伸长量，以防止拉坏平台。相邻小塔间的距离一般为塔径的3～4倍。

　　数量不多、结构与大小相似的塔可成组布置，将四个塔合为一个整体，利用操作台集中布置：如果塔的高度不同，只要求将第一层操作平台取齐，其他各层可另行考虑。这样，几个塔组成一个空间体系，增加了塔群的刚度。塔的壁厚就可适当降低。

　　塔通常安装在高位换热器和容器的建筑物或框架旁，利用容器或换热器的平台作为塔的人孔、仪表和阀门的操作与维修的通道。将细而高的或负压塔的侧面固定在建筑物或框架的适当高度，这样可以增加刚度，减少壁厚。

　　直径较小（1m以下）的塔常安装在室内或框架中，平台和管道都支承在建筑物上，冷凝器可装在屋顶上或吊在屋顶梁下，利用位差重力回流。

　　（2）换热器。换热器的热量平衡由于涉及到传热效果，换热面积、流动温差、流动强度等一系列问题，因此，换热器在运行过程中由于热量积累、局部过热、流体结焦或气化而引起的事故比较多。

　　化工厂中使用最多的是列管换热器和再沸器，其布置原理也适用于其他形式的换热器。

　　设备布置的主要任务是将换热器布量在适当的位置，确定支座、安装结构和管口方位等。必要时在不影响工艺要求的前提下调整原换热器的尺寸及安装方式（立式或卧式）。

　　换热器的布置原则是顺应流程和缩小管道长度，其位置取决于它密切联系的设备布置。塔的再沸器及冷凝器因与塔以大口径的管道连接，故应采取近塔布置，通常将它们布置在塔的两侧。热虹吸式再沸器直接固定在塔上，还要靠近回流罐和回流泵。自容器（或塔底）经换热器抽出液体时，换热器要靠近容器（或塔底），使泵的吸入管道最短，以改善吸入条件。

　　（3）容器（罐，槽）。容器按用途可以分为原料储罐、中间储罐和成品储罐；按安装形式可以分为立式和卧式。容器布置时一般要注意以下事项。

　　立式储罐布置时，按罐外壁取齐，卧式储罐按封头切线取齐。在室外布置易挥发液体储罐时，应设置喷淋冷却设施；易燃、可燃液体储罐周围应按规定设置防火堤坝；储存腐蚀性物料罐区除设围堰外，其地坪应作防腐处理。液位计、进出料接管、仪表尽可能集中在储罐的一侧，另一侧供通道与检修用。罐与罐之间的距离应符合国家标准的有关规定，以便操作、安装与检修。储罐的安装高度应根据安管需要和输送泵的净正吸人压头的要求决定。同时，多台大小不同的卧式储罐，其底部宣布置在同一标高上。原料储罐和成品储罐一般集中布置在储罐区，而中间储罐要按流程顺序布置在有关设备附近或厂房附近。

　　（4）反应器。反应器形式很多，可以根据结构形式按类似的设备布置。塔式反应器可按塔的方式布置；固定床催化反应器与容器相类似；火焰加热的反应器则近似于工业炉：搅拌釜式反应器实质上是设有搅拌器和传热夹套的立式容器。

　　釜式反应器一般用挂耳支承在建（构）筑物上或操作台的梁上；对于体积大、质量大或振动大的设备，要用文脚直接支承在地面或楼板上。两台以上相同的反应器应尽可能排成一直线。反应器之间的距离，根据设备的大小、附属设备和管道具体情况而定。管道阀门应尽可能集中布置在反应器一侧，以便操作。

　　间歇操作的釜式反应器布置时要考虑便于加料和出料。液体物料通常是经高位槽计量后靠压差加入釜中；固体物料大多是用吊车从人孔或加料口加入釜内，因此，人孔或加料口离地面、楼面或操作平台面的高度以800mm为宜。

　　因多数釜式反应器带有搅拌器，所以上部要设置安装及检修用的起吊设备，并考虑足够的高度，以便抽出搅拌器轴等。

　　连接操作釜式反应器有单台和多台串联式，布置时除考虑前述要求外，由于进料、出料都是连接的，因此在多台串联时必须特别注意物料进、出口问的压差和流体流动的阻力损失。

　　（5）泵与压缩机。泵应尽量靠近供料设备以保证良好的吸人条件。它们常集中布置在室外、建筑物底层或泵房。室外布置的泵一般在路旁或管廊下排成一行或两行，电机端对齐排在中心通道两侧，吸入与排出端对着工艺罐。泵的排列次序由相关的设备与管道的布置所决定。当面积受限制或泵较小时，可成对布置，使两泵共用一个基础，在一根支柱上装两个开关。

　　离心压缩机的布置原理与离心泵相似，但较为庞大、复杂，特别是一些附属设备（润滑油与密封油槽、控制台、冷却器等）要占据很大的空间。为电动机或背压透平带动的离心压缩机的常用布置方案。

　　管道从顶部连接的压缩机可以安装在接近地面的基础上．在拆卸上盖时要同时拆去上部接管。管道从底部连接的压缩机拆卸上盖时比较方便，这种压缩机要装在抬高的框架上，支柱靠近机器，环绕机器设悬壁平台，压缩机的基础要与建筑物的基础分离。离心压缩机常布置在敞开式的框架结构（有顶）或压缩机室内，顶部要设吊车粱或行车以供检修时起吊零部件。

　　往复压缩机的工作原理与往复泵相似，但机器复杂很多，振动及噪声都很大。往复式压缩机结构复杂、拆装时间长，所以都布置在压缩机室内，并配有起重装置，其周围要留出足够大的空地。

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