УЭиОТО
Занятие № 7
РАЗДЕЛ 1 Основные сведения о химическом оборудовании и правилах конструирования
Тема 1.1 Требования к химическому оборудованию, его выбор, компоновка и монтаж
Компоновка оборудования. Выбор и установка оборудования на открытых площадках, размещение оборудования в зданиях
(Альперт Л. З. ОПХУ (1989) с. 229-264. Разделы со стр.239-264 законспектировать самостоятельно)
Вопросы
Расположение оборудования на открытых этажерках.
Расположение оборудования в здании.
Требования, предъявляемые к монтажу и установке химического оборудования.
Механико-монтажная часть является одной из основных и трудных работ по проектированию, так как при ее выполнении необходимо увязать не только технологические требования (удобство обслуживания оборудования и возможность демонтажа аппаратов и их деталей при ремонтах; обеспечение максимально коротких трубопроводов между аппаратами при необходимости самотека; рациональное решение внутризаводского транспорта), но и соблюдать строительные нормы, требования естественной освещенности, правила и нормы техники безопасности и охраны труда, санитарные и противопожарные нормы.
Оборудование химических производств в зависимости от применяемых машин и аппаратов, особенностей технологического процесса и климатических условий может быть расположено в закрытых производственных помещениях и на открытых площадках.
1 Расположение оборудования на открытых площадках.
Компоновка оборудования на открытых площадках
§ сокращает капитальные затраты на строительство,
§ уменьшает загазованность и влияние тепловыделений,
§ снижает взрыво- и пожароопасность.
Установка аппаратуры на открытых площадках
§ создает также предпосылки для укрупнения агрегатов,
§ позволяет во многих случаях отказаться от членения на части (царги) аппаратуры (преимущественно колонной)
§ и, кроме того, улучшает условия монтажа оборудования.
Если производства взрыво- и пожароопасные, а сырье для них и продукты обладают токсическими свойствами, то для эксплуатации требуется сложная безотказная принудительная система вентиляции с многократным в течение часа обменом воздуха. Такие производства, как правило, предъявляют особые требования и к решению строительной части зданий. К этим производствам относятся производство аммиака, слабой азотной кислоты, гранулированной аммиачной селитры, карбамида, метанола, ацетилена, капролактама и др. Размещение их оборудования вне здания, на открытой площадке, имеет важное значение.
Применение машин новых конструкций позволило в последние годы еще больше сократить объем и площадь производственных зданий. Так, на ряде заводов азотных удобрений вместо циркуляционных поршневых компрессоров, располагавшихся в закрытых крановых зданиях, используют центробежные компрессоры, установленные вне здания.
При размещении оборудования на открытых площадках необходимо
§ руководствоваться указаниями по установке технологического оборудования на открытых площадках в химической промышленности,
§ соблюдать действующие правила и нормы техники безопасности, обеспечивая нормальные условия обслуживающему персоналу и безаварийную работу оборудования.
Размещение технологического оборудования на открытых площадках следует проектировать во всех случаях, когда позволяют климатические условия и условия эксплуатации технологического оборудования, применяя при необходимости местные укрытия.
Местные укрытия могут быть в виде шатров, будок, навесов разных размеров и назначений, начиная от небольших укрытий отдельных аппаратов до устройства цехов без стен, с одной только крышей, и в отдельных случаях этажерок.
2
Применение местных укрытий целесообразно в том случае, когда аппаратура не требует установки в утепленном помещении, но должна быть защищена, так же как и эксплуатационный персонал, от ветра, пыли и дождя.
На открытых площадках химическая аппаратура может устанавливаться или на этажерках — железобетонных и металлических, или самостоятельно — на индивидуальных и групповых фундаментах. Аппараты малого диаметра и большой высоты следует устанавливать на этажерках.
В зависимости от схемы производства, конструктивных особенностей оборудования, системы управления и степени автоматизации, района строительства и ряда других специфических условий компоновка оборудования установок различных химических производств, размещаемых на открытых площадках, может быть чрезвычайно разнообразной.
Например, оборудование и строительная часть модернизированного агрегата аммиачной селитры АС-72М скомпонован следующим образом:
Ø этажерка отделения нейтрализации и упаривания растворов селитры выполнена из железобетона и по периметру закрыта навесными щитами с целью защиты от сквозного продувания ветром и заноса снегом;
Ø грануляционная башня выполнена в облегченных металлоконструкциях на высокопрочных болтовых соединениях;
Ø аппарат охлаждения и приборы автоматического контроля и регулирования, запорная арматура отделения нейтрализации и упаривания растворов размещены в отдельных закрытых отапливаемых помещениях.
Такая компоновка улучшила условия эксплуатации и повысила надежность работы агрегата.
Рис. 8.2. Монтажный чертёж комплексов (план и разрез I –I)
При установке оборудования вне здания рекомендуется:
1) все тяжелое и громоздкое оборудование по возможности располагать на отметке земли с таким расчетом, чтобы не утяжелять конструкции этажерок, на которых устанавливается оборудование;
2) опорные устройства применять типовые из сборного железобетона;
3) 
максимально использовать несущую способность стенок крупногабаритных ёмкостных аппаратов – устройство лестниц и площадок для обслуживания крышек, люков, штуцеров для загрузки и выгрузки насадки, арматуры, приборов и т.п., закреплённых на самих аппаратах. В свою очередь, эти площадки могут быть использованы для размещения на них вспомогательного оборудования – теплообменного, ёмкостного и др. Аппаратуру колонного и башенного типов следует использовать в качестве несущих конструкций для крепления обслуживающих площадок, лестниц, а также в случае необходимости небольших грузоподъёмных приспособлений (кран-укосин, тельферов, блоков).
Расположение аппаратов непосредственно на других сооружениях или над технологическим оборудованием (рис. 8.1) значительно сокращает площадь застройки. Такое расположение особенно целесообразно для установок, работающих при низких давлениях и тем более под вакуумом, так как сокращается протяжённость трубопроводов, резко снижаются гидравлические потери и повышается герметичность установки.
На монтажном чертеже комплексов (рис. 8.2) основное технологическое оборудование расположено вне здания, при этом тяжёлое оборудование (колонное) установлено на отметке земли. Площадки укреплены непосредственно на аппаратах и используются для установки вспомогательного оборудования. Лестницы для обслуживающих площадок также крепятся к аппаратам.
1-1
|
План на отметке +9,6м
|
При наличии большого количества аппаратов, требующих по условиям технологического процесса размещения на различных высотных отметках, целесообразно сооружение специальной многоэтажной этажерки. В этом случае громоздкие и высокогабаритные аппараты с целью сокращения размеров этажерки следует размещать по ее периметру с наружной стороны. На рис. 8.3 показан монтажный чертеж комплексов, на котором вся колонная аппаратура размещена на отметке земли и вытянута вдоль наружной этажерки, а вся теплообменная и вспомогательная аппаратура — на различных высотных отметках этажерки.
Рис. 8.3. Монтажный чертеж комплексов (план на отметке +9,6 м и разрез I—I)
Вынос технологического оборудования на открытые площадки с учетом технологического процесса и климатических условий должен быть руководящим принципом при проектировании установок всех производств химической промышленности. Опыт применения открытых установок на отечественных химических и нефтеперерабатывающих предприятиях, а также зарубежная практика подтвердили, что зимнее время года при соответствующем учете условий эксплуатации и принятии необходимых защитных мер не является препятствием для размещения основной части технологического оборудования на открытых площадках
2 Расположение оборудования в здании.
Если оборудование нельзя установить на открытой площадке, то его следует располагать в зданиях из железобетона прямоугольной формы в плане с использованием унифицированных типовых пролетов и по возможности одинаковой высоты.
15.700
Рис. 8.4. Расположение машинного оборудования в одноэтажном здании (поперечный разрез)
|
Размеры пролетов, расположение разбивочных осей (шагов колонн) и высоты зданий принимаются по ГОСТ 23838—79 и 24336—80;
§ размеры пролетов и шагов колонн одноэтажных зданий — кратными 6 м;
§ размеры пролетов многоэтажных зданий — кратными 3 м, а шаги колонн — кратными 6 м.
При установке тяжелого технологического оборудования и при возможности возникновения в процессе его работы динамических нагрузок рекомендуется использовать одноэтажные здания (рис. 8.4). При размещении оборудования с вертикальным технологическим процессом (мельниц, элеваторов, дробильных установок и т. я.) используют многоэтажные здания. Согласно Строительным нормам и правилам,
§ высота одноэтажных зданий (от пола до низа горизонтальных несущих конструкций на опоре) должна быть не менее 3 м,
§ высота этажа многоэтажных зданий (от пола лестничной площадки данного этажа до пола лестничной площадки вышележащего этажа) — не менее 3,3 м.
По взрывопожарной и пожарной опасности производственные здания подразделяют на категории (А, Б, В, Г, Д) в зависимости от размещаемых в них технологических процессов и свойств обращающихся веществ. Степень огнестойкости зданий и допустимое число этажей для всех категорий, указанных выше, приведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1. Степень огнестойкости зданий химической промышленности
| Категория здания | Допустимое число этажей | Степень огнестойкости | Категория здания | Допустимое чисто этажей | Степень огнестойкости |
| А | II | Г | I, И | ||
| 111а | III | ||||
| Ша | |||||
| Б | III | III6 | |||
| 111а | 2* | IVa | |||
| IV | |||||
| В | I, II | ||||
| III | Д | I, II | |||
| Ша | III | ||||
| III6 | Ша | ||||
| 2* | IVa | III6 | |||
| IV | 2* | IVa | |||
| V | IV | ||||
| V |
· При высоте одно- и двухэтажных зданий не более 18 м
Помещения категорий А и Б следует по возможности размещать у наружных стен и в многоэтажных зданиях — на верхних этажах; размещение их в подвальных и цокольных этажах не допускается.
Связь строительной части и грузоподъемных механизмов
В зданиях и на открытых площадках для монтажа, эксплуатации, демонтажа и ремонта оборудования устанавливают подъемно-транспортные устройства. Выбор этих устройств должен обосновываться
§ характеристикой устанавливаемого оборудования,
§ количеством агрегатов,
§ периодичностью ремонтных работ, их продолжительностью и др.
Для осуществления ремонтных работ технологического оборудования, расположенного на открытых площадках, рекомендуется применять
§ электрокары,
§ вильчатые погрузчики,
§ кран-балки и другие приспособления простейшего устройства.
При однорядном расположении оборудования для его ремонтов целесообразно использовать автомобильные пневмоколесные гусеничные краны.
Для технологического обслуживания большого количества и разнообразного по характеру оборудования, устанавливаемого на открытой площадке, требующего частой раэборки или демонтажа, загрузки и выгрузки катализатора, насадочных колец и т. п., можно рекомендовать, в частности, передвижные башенные краны. В этом случае наиболее тяжелое оборудование следует размещать ближе к крану, а более легкое — дальше, с тем чтобы (полнее использовать грузоподъемность башенного крана. При этом необходимо стремиться к использованию одного башенного крана для обслуживания ряда установок с целью снижения капитальных затрат и повышения коэффициента использования башенного крана. Размеры наружной установки по ширине в этом случае должны определяться вылетом стрелы башенного крана.
На рис. 8.5 показан монтажный чертеж комплексов оборудования. Основное оборудование вынесено на открытую площадку. Для монтажа, ремонта и технологического обслуживания оборудования использован передвижной башенный кран.
Рис. 8.5. Передвижной башенный кран для монтажа, ремонта и технологического обслуживания оборудования.
Аналогично решена компоновка, показанная на рис. 8.6. Все технологическое оборудование, кроме компрессора и насосов, вынесено на открытую площадку и расположено на нулевой отметке. Для обслуживания технологического оборудования, а также для монтажа и демонтажа легкого оборудования установлен передвижной башенный кран типа Т-266 грузоподъемностью 50 кН. Вылет стрелы крана (25 м) обеспечивает обслуживание.всего оборудования, устанавливаемого на открытой площадке.
(Виды грузоподъемных устройств, применяемых при монтаже технологического оборудования наружных химических установок, указаны в § 8.2. Альперт)
В зданиях для монтажа, эксплуатации и ремонта оборудования применяются
§ краны,
§ кран-балки
§ и монорельсы.
Здания без кран-балок рекомендуется применять в тех случаях, когда грузоподъемное устройство требуется только в период монтажа оборудования и не является обязательным при его эксплуатации и ремонте. При небольшой массе поднимаемых грузов (от 0,25 до 5 т) и малых пролетах зданий целесообразно применять кран-балки (рис. 8.7).
Кран-балки могут быть двух типов — мостовые и подвесные.
Подвесные кран-балки (ГОСТ 7413—80) грузоподъемностью 2,5—30 кН движутся на катках стальных направляющих балок, подвешенных к несущим конструкциям перекрытия. Преимуществом подвесных кран-балок является то, что они позволяют применять здания облегченной конструкции (без подкрановых путей) и могут передавать детали оборудования в случае необходимости из пролета в пролет. Их используют при обслуживании насосных станций.
Кран-балки предназначены для работы с использованием следующих грузоподъемных устройств:
1) талей электрических передвижных (тельферов);
2) кошек ручных с червячным подъемным механизмом;
3) кошек с ручным приводом.
При необходимости обслуживания подъемно-транспортным механизмом не всей площади помещения, а лишь узкой полосы рабочего пространства рекомендуется применять монорельс, т. е. неподвижно прикрепленную к несущим конструкциям перекрытия двутавровую балку.
В настоящее время подвесные подъемно-транспортные устройства (подвесные кран-балки и монорельсы) находят более широкое применение, так как они имеют ряд эксплуатационных и строительных преимуществ по сравнению с мостовыми кранами и мостовыми кран-балками, например возможность замены одной подвесной кран-балки, обслуживающей всю ширину пролета, двумя более короткими балками, или кран-балкой и конвейером, или монорельсом.
В многоэтажных зданиях при расположении оборудования, требующего постоянного обслуживания на высоте 15 м и более, рекомендуется устройство грузопассажирского лифта.
В одноэтажных промышленных зданиях для монтажа и ремонта оборудования особенно широко применяют мостовые краны, позволяющие перемещать грузы по длине, ширине и высоте здания, не отнимая его полезной площади (см. рис. 8.4).
Грузоподъемность крана выбирают по массе наиболее тяжелой детали, соединения или машины в сборе, которые необходимо поднять при монтаже или ремонте. Грузоподъемность кранов, их размеры и основные показатели установлены стандартами. Величина грузоподъемности электрических мостовых кранов составляет 50— 2500 кН. Краны грузоподъемностью 150 кН и выше снабжаются двумя механизмами подъема, из которых один имеет большую грузоподъемность (механизм главного подъема), а другой — меньшую (Mexaнизм вспомогательного подъема).
Пролеты мостовых опорных кранов всех видов и грузоподъемностей, предназначенных для эксплуатации в зданиях с пролетом до 36 м, а также на открытых подкрановых эстакадах, регламентированы ГОСТ 534—78. Расстояния l между разбивочной осью колонны здания и осью подкранового рельса (рис. 8.8) в зависимости от группы крана и грузоподъемности следующие:
Группы............... 1 2 3
G, Н.................. < 5*105 6,3*105—12,5*105 >12,5*105
|
/, мм........ < 300 300—400 >400
Таким образом, пролет L здания тесно связан с пролетом LKp крана (табл. 8.2).
Рис. 8.7. Схема расположения кран-балок (план и резерв 1—/):
а — подвесных; б — мостовых; / — кран-балка; 2 — электроталь; 3 — пилястра; 4 — колонна; 5 —- подкрановый путь
Т аблица 8.2. Связь пролетов зданий и кранов
|
| * Наиболее употребительные пролеты зданий. |