石油化工装置管廊上管道设计的要点

吴倩(上海燃气工程设计研究有限公司，上海 200000)

1 石油化工管廊上管道设计的基本类型

分析石油化工装置的特点，在管道两侧按照流程顺序，合理布置各种应用设备，管廊的形状要根据设备的平面布置要求设定。如果系统应用小型装置，则设备数量相对较少，所以会应用一端式或直通式管廊。如果整个厂区装置较多，，通常会利用L型、U型、T型以及组合管廊等装置，管廊上的管道种类有所不同，因此在实践阶段也需要结合实践要求进行分类。

如果是工艺管道，其主要功能是输送工艺生产物料，其中包括进出装置的原料，以及各类中间产品、成本、化学试剂、工艺用水等不同的物料类型，管道也会进行细化分类；若为用做连接较远设备的工艺管道，例如在工艺过程、安全泄放工作之中出现各类烟气、废水、废气等也需要通过管廊上管道排放到设备或管道总管；仪表架桥或电气架桥等所必要的操作通道；公用工程管道，包括各种规格的蒸汽，以及蒸汽冷凝水、循环水、特殊气体、锅炉给水、新鲜水、压缩空气、化学药剂等也需要通过工程管道输送[1]。

2 石油化工装置管廊上管道设计需控制的要素

2.1 安全工艺过程控制

只有管廊管道设计的工艺系统过程合理，后续装置内管路才能安全有序进行。管廊上管道设计的安全性，会影响石油化工装置的整体质量。在进行管道设计阶段，要分析管道材料所承受的温度压力范围，尽可能地避免易燃易爆材料的使用，保障材料性能符合规范及安全条例要求。加强现场的防火防爆工作，并确立紧急预案。对管道设计或管道应用可能会存在的安全危险因素进行预测或分析，在系统中安装报警装置，发现事故问题第一时间处理，避免事故危害范围扩大化。管廊工艺系统的设置应考虑充分，要做好管廊与上下游相关装置的切换设置，若需切断一侧装置管路，应确保其他装置管线不受影响，或在安全范围内连锁切断，确保各个装置连锁顺畅。整个装置系统设计可能较为复杂，因此在管廊管路设计之前应考虑整个厂区装置的总系统走向，结合项目实际生产要求，考虑大局面更好的完善管廊管道设计要求。

2.2 管廊上管道的安全设计

对于管廊上的管道设计工作，在实践阶段会受到各类复杂因素的影响。因此在进行管道设计之前，要对管廊有良好的统筹规划，利用合理的经验对管廊配管进行探究。首先要对全厂性管廊上布管有良好的统筹，全厂性管廊或管墩应确保留有10%～30%的裕量，同时要考虑其荷载。对于装置内部的管廊应保留10%～20%的裕量同时考虑荷载。管廊上方可布置空气冷却设备，下方可布置泵换热器或者其他小型设备。对管道线路深入分析，确定线路正确安排以及布置阶段的各项工作要求。线路布置的好坏，会直接影响项目工程后续工作的落实情况。因此在实践阶段，必要考虑安全设计的要求。比方说在管道施工阶段，选择危险系数相对较小的材料，在设计阶段要尽可能地避免使用，有危害的装置材料或技术类型，利用这种技术处理方法，能够将管道应用过程中危险事故形成的概率降低。

2.3 做好管廊结构基础控制

现如今我国诸多化工装置中管廊的结构形式为架空敷设。如果有特殊的要求，也会考虑地下敷设。管廊的主要作用为承接各装置区联通的管道，在管道设计阶段，需要考虑管廊整体结构的安全性、稳定性。管廊的主要结构基本为混凝土材料、钢梁钢柱梁结构。要做好管道整体系统对于结构影响的考量，比如部分管道在管廊上的占位一旦过了主装置区，就不在占据管位，那么辅助设施处的管廊结构应考虑适当压缩或取消，考虑做T型架空单柱管廊，以节约并控制成本[2]。

2.4 做好成本控制

在石油管道工程建设阶段，管廊上的管道施工要保障安全性、稳定性，要有效维护石油企业的经济利益，同时也需要对管道建设的成本有效控制。在管道设计阶段控制成本，需要保障其他项目施工环节的有效配合。不仅在设计阶段着重加强。在进行管道建设的过程中，也需要将动态化的监测审核策略应用，如果出现项目施工建设的问题，要合理利用管控方案，控制管道建设阶段的经济损失。为保障管道建设的经济效益，有效控制成本是企业要重点关注的工作内容。

3 优化管廊上管道设计工作的有效举措

3.1 明确管廊设计层高间距

管廊可以根据项目的实际情况包括管径大小和支架结构考虑单层或多层，要注意层间距应考虑装置内进出管廊或穿越管廊的最大口径管道，并与管廊上敷设相关交错位置的最大口径管道净距100 mm，否则层高不够易导致管道走向进行不必要的上翻或下翻，造成成本浪费。个别大直径管道进入管廊改变标高有困难时，可以考虑平拐进入，所以此时该管道需要布置在管廊最外侧。当管廊改变方向或者两管廊相交成直角时，管廊应错层布置，错层的高度应考虑大口径管道的弯头半径，DN300以上管道弯头考虑用45°弯头连接，小于DN300的管道考虑用90°弯头连接。管廊层间距高差净距宜为0.6～1.5 m。另外，如果电缆槽盒如若安装在非最上层，则需与仪表电气工程师确认桥架层数及高度，以确认最大管量的高度。

除此之外，管廊层高间距还需考虑大口径火炬管道的敷设，火炬管路一般需布置在管廊的最上层或者靠柱子敷设，成步步高或步步低并且坡度不小于0.003。那么在火炬管路走向改变时，两管廊交错处的高差应考虑火炬管线坡度高差，或以改变火炬管管托的高度或者管托下加型钢或者钢板垫枕解决问题。

3.2 管廊上操作平台的布置方案

在进出装置的管廊界区处一般会布有界区操作阀门，应考虑布置操作平台。然而由于管廊层间高差一般为1.5 m左右，不满足操作人员身高净空要求，所以有两种方案可以选择：(1)将平台顶面焊接在管廊横梁的梁底，一般横梁自身厚度可有0.3～0.5 m，加上梁顶净空高度之后大概有1.8～2.0 m，可以满足操作要求；(2)对于双层或多层的管廊，在装置界区处由于管路在装置处已经消耗掉部分，所以可将剩下的管路合并到一层上或两层上，即将管廊结构双层合并成单层，以便布置操作平台。

另外，在管廊中段可能也会有阀门的设置，比如进出装置的切断阀或孔板，还有进出装置的公用工程管线的仪表阀门等需要沿管廊敷设，那么就有必要在沿管廊的走向设置操作平台。所以考虑此类阀门仪表操作时，应集中布置，操作平台高度应尽可能满足所有阀门及仪表操作。平台宜靠近柱子或横梁生根，并合理规划直爬梯位置，不影响操作的同时满足操作安全需求。

3.3 支吊架的合理设置

管廊上的支吊架应做全局考虑。对于管廊内的管道，一般做滑动支架导向支架及限位支架。大口径输送液相的管道宜靠柱子布置，并与柱子净距满足100 mm，使横梁承受较小的弯矩。小口径及轻质量的管道宜布置在中间，有时管廊上的次梁间距不能满足小管道的跨距要求，还可以考虑用大管支小管来设置中间支架。一般来说限位支架应考虑做在管路中间位置，并且最好将管道的限位支架位置都考虑在同一轴线上，这样有益于管廊的结构计算。对于管廊上长度较短的管线，则无需设置限位支架，考虑自然补偿。对于装置进出管廊的管线，应做集中布置支架，穿管廊处支架应尽量靠近柱子生根并考虑其荷载，大口径或管子比较多时应用门型架倒门型架或者L型支架，小口径或质量较轻的管子可以用T型架，在靠近管道弯头处不需设置导向型支架或限位型支架，避免管道振动位移较大管道被固定进而拉扯坏管道和弯头。沿管廊上升或下降的管道宜靠近横梁布置，并与横梁净距在0.3～0.5 m左右，做水平T架集中布置。

对于需要热补偿的管道，应当以整个化工装置着手，从管道起点到管道终点对整个管道系统进行整体分析确定合理的补偿方案，不能只局限于管廊范围内一段考虑。热补偿方式可以有“π型”补偿器，或者分段自然补偿。在两个“π型”补偿器之间，根据需要应设置限位架或导向架，以充分发挥其性能以及应用价值。多根需要设置“π型”补偿器的管道宜并排布置，管径较大温度较高的管道宜布置在最外侧，当有口径在DN300以上或管道荷载较大管道需要做“π型”补偿器时，可以跨柱子“π型”补偿器，以便在“π型”补偿器直管段中间位置靠近柱子处做悬挑支架。

3.4 仪表电缆槽架的设置

当需要设置仪表电缆槽架时，应与仪表及电气工程师协商好槽架的预留位置层数及层高。一般来说，槽架宜布置在管廊最上层，槽架附近或者正下方不应布置有热影响的管道。对于大型装置，仪表及电气桥架间应留有检修通道，配管专业应考虑其配套直爬梯位置，通常会考虑放置在界区平台处悬挑设置梯子平台。此外，还应考虑桥架与工艺管道裕量，当下层管道布置空间不够时，可能会将放散或者火炬管道同时敷设在最上层，与桥架共层。应考虑放散或火炬管路进出装置的支管管路的走向，是否要翻越桥架，对于桥架的检修通道的人员检修净空需求有无影响，从整体考虑管路布局[3]。

4 结语

做好化工石油管道设计工作，要做好管廊结构分析，合理利用管道材料，更好地完成管廊内结构多元化的要求。在石油化工装置管廊上，加强管道设计工作，需要总结实践经验，分析在后期管道应用安全性、稳定性等方面的要求。确定管廊内管道建设的核心要素，充分发挥管道的应用要求，完成优化设计以及规划管理的目标。此时管廊内部管道布置的要求达标，能更好地完成石油化工企业各个阶段的项目工作要求。