化工园区公共管廊及其管道设计

胡佳煜

（湖北省缘达化工工程有限公司，湖北武汉 430074）

化工园区是化工行业发展的重要载体，近年来全国各地都在不断推进化工园区的认定与评价工作，并且对化工园区安全整治提升工作提出了更高的要求。化工园区公共管廊作为园区配套工程设施的重要环节，对减少化工园区碳排放，提高基础设施利用效率，增加园区的环境容量，避免基础设施的重复建设等问题有重要意义。高质量的公共管廊设计理念，能促进园区企业的资源共享和循环利用，高效率、低成本地提升园区整体管理水平，助力园区可持续发展。

化工园区公共管廊上的管道设计要重点考虑与园区长期发展规划的匹配性、与园区其他公用工程的协调性以及管道运行管理的安全可靠性。

1 公共管廊设计原则

化工园区管廊是连接园区内部各企业及配套工程的重要纽带，在园区规划之初，要充分明确“安全第一”和“经济合理”的首要原则，在具体设计时，对照相关国家标准和技术规范将设计原则落实到位。

1.1 安全性

化工园区公共管廊上管道输送的介质大多具有高温、高压、可燃、易爆、有毒等特性，若在管道运行过程中发生介质泄漏，很可能发生人员中毒、火灾爆炸、环境污染等事故，危及园区企业和人员的安全。考虑到园区管廊的公共属性，必须高度重视管廊区域的安全风险评价以及相关安全设施设计[1]，特别要做好公共管廊的安全防护距离设计，防撞警示设施设计以及检修设施设计。

1.2 经济合理性

化工园区公共管廊规划应纳入到园区总体规划中，根据产业规划与布局，实施统一的分期、分批规划建设计划，使公共管廊建设规模与园区开发进度相匹配，并留有一定余量。管廊敷设路径应利于与各企业之间的衔接，使多数管线布置合理，少绕行，尽量减少管线长度[2]，提高管廊上管位的利用率。

1.3 可持续性

化工园区公共管廊的建设工作具有周期长、批次多、变化大的特点。公共管廊上不同时期的管道，其设计、施工单位都有可能变化，因此，在管廊规划初期，不仅要根据化工园区滚动发展的需求，适度超前的布局公共管廊系统[3]，而且要从园区长期发展的角度全盘考虑，注意管廊设计资料的收集整理，特别是管廊的结构计算书、管道应力计算资料，以及施工资料和竣工资料[4]。公共管廊的设计单位是管廊“全生命周期”管理的重要参与者，对于公共管廊上的管道设计变更，应及时校核管廊管位与管廊荷载，变更设计文件。

2 公共管廊设计要点

2.1 管廊敷设路径选择

化工园区公共管廊最主要的作用就是通过集约化的管道系统，将园区内的公用工程和企业串联起来，因此，选择管廊规模与路径时，需要结合园区总体规划中的道路交通系统、污水工程、供热工程、工业气体工程、给排水工程、供电工程、通信工程等相关内容，合理制定方案。为了敷设路径的合规性和经济性，应充分收集园区内各方面的资料。了解园区各企业的入驻进度和公用工程配套需求，明确园区内供气企业、热电中心、污水处理站等设施的空间位置，综合考虑公共管廊的敷设路径上可能穿越或跨越的山体、公路、铁路、输电线路、地下管线等的位置。

化工园区的主要公共管廊应设置在园区公用设施与用户企业集中区域的串联路径上。公共管廊在规划路径时，需要评估管廊输送的介质对周边人员、企业、环境的影响，并对规划路径进行安全预评价。公共管廊宜与铁路、道路等中心线平齐，减少与铁路、道路的交叉[5]。对于输送易燃、易爆、有毒介质的管廊，应避免穿越高速公路、铁路[6–7]。在管廊的敷设路径上，应尽量避免开挖山体和地质情况差的区域，这样可以大幅降低公共管廊建设成本。

2.2 管廊主体设计

2.2.1 管廊高度

化工园区公共管廊选择净空高度，要优先保证园区道路在消防车辆通行和大件运输方面的功能需要；其次，管廊下穿电力线路时，要考虑与输电线路的垂直净空高度；最后，要考虑管廊与企业或现有管廊的衔接顺畅。在人流较少的地段或园区边缘地带不影响扩建时，可采用低管廊或管墩。多层管廊相邻层之间的垂直距离，可根据管架宽度、结构形式、管架上敷设管道的直径或检修通行要求等因素决定，但一般不小于1.5m。

2.2.2 管廊跨度

管廊最小跨度应根据管廊结构形式和管廊所敷设管道的允许跨距决定。当管廊跨越河流、道路等设施时，可采用大跨度桁架。管廊下穿铁路或高速公路涵洞时，应注意预留足够的桁架跨度，防止管廊基础施工时破坏已有设施的结构基础。对于在园区道路交叉路口附近跨越道路的桁架，应注意调整跨距，避让地下市政、电信设施。

2.2.3 管廊宽度

管廊宽度一般根据管道数量、管径以及管道附件的最大外形尺寸、仪表和电气电缆桥架宽度等因素来决定管架宽度，对于园区公共管廊的宽度，一般应考虑20%~30%扩建的预留量。双柱管廊宽度不宜大于10m，当管廊宽度大于12m时，应采用多柱形式。管廊立柱的外侧可设置挑梁，用于设置电缆桥架与检修通道。考虑到管廊上管道的数量、种类、输送介质的性质等因素，可设置单层或多层管廊。

2.2.4 管廊荷载

化工园区公共管廊总是在扩建和新增管道，管廊荷载的变化很大。影响管廊荷载的主要因素有：热电中心的热负荷、企业的入驻数量、企业改扩建情况、污水收集处理需求等。管廊水平横向推力荷载主要来自压力管道，尤其是热力管道。随着园区规模的扩大，公共管廊上的管道总体将呈现增加的趋势，因此在管廊设计之初，应充分预留管廊荷载，以便将来敷设新增管道。管廊沿敷设方向间隔一定的距离应设置固定支架，水平推力较大的热力管道应将管道固定点设置在管廊的固定支架上。考虑到公共管廊上荷载的逐步累积，有的研究者提出管廊应力负载率一般不应超过80%，对于化工园区公共管廊，这一比例还应适当降低。

2.3 管廊主要危险因素辨识与防护

2.3.1 火灾爆炸

化工园区公共管廊上管道输送的物料，大部分为易燃易爆介质，具有一定的爆炸危险性，一旦发生泄漏，不仅会影响泄漏管道自身的正常运行，而且会危及整个公共管廊的安全。一般通过划定管廊的火灾危险性分级，以及管廊相邻公用设施或相邻企业建筑的火灾危险性分级来确定管廊防火间距。对于布置在爆炸危险区域内的钢结构公共管廊，管廊的钢结构梁、柱均应该设置相应的耐火层。

2.3.2 地震灾害

化工园区的公共管廊抗震设计方针以预防为主，为取得“小震不坏，基本地震可修，大震不倒”的抗震设防目标。作为工艺设计人员，在设计公共管廊时，应选择对抗震有利地段，避开不利地段，应避免将管廊设置于可能因地震或雨水冲刷，引发滑坡、崩塌、陷落及断层等地质灾害的区域。在土建提资时，公共管廊结构形式应优先考虑采用抗震性能较好的钢结构及钢筋砼结构，不应采用砖混结构。

2.3.3 撞击、坠落

化工园区公共管廊一般沿道路红线边沿敷设，存在车辆驶入管廊区域撞击管廊主体结构的危险。当管廊穿越铁路、公路涵洞或电力线路时，管廊上的管道有可能被石块或下落电线击中，造成有毒可燃物质泄漏甚至爆炸的危险。管廊靠近园区道路一侧应设置防护栏，局部重点区域应设置预制混凝土防护墩，管廊靠近道路侧应设置照明设置，对于跨路桁架，应在面向车辆通行方向设置限高与警示设施。公共管廊穿越铁路、公路涵洞时，应在涵洞两侧一定范围内的管廊顶部设置防止管道被撞击损坏的保护措施。公共管廊与架空高压线路交叉时，应根据架空高压线电力参数控制两者的垂直间距。

2.3.4 腐蚀

公共管廊钢结构的腐蚀环境主要是化工园区大气的腐蚀，管廊的钢结构必须采取良好的防止化工气体腐蚀的措施。管廊钢结构采用涂料防腐，钢结构工厂制作时表面进行喷沙或抛丸处理，除锈等级需达Sa2.5级。采用与钢结构表面结合性较好、防腐蚀性能较强的防腐涂料方案。对于有防火要求的管廊，尤其要注意防火涂料和防腐涂料两者的相容性问题。实际工程经验中，管廊涂漆往往难以达到很好的施工和维护效果，而且后期维护成本高，建议位于强腐蚀性区域的公共管廊可优先采用混凝土结构，能极大节省后期维护成本。

2.4 管廊附属设施

2.4.1 巡检通道和操作平台

公共管廊巡检通道一般用于管道和电缆桥架的安全巡视和检查维修。巡检通道的两侧应设置安全护栏，而且间隔一定的间距应设置直通地面的钢制直爬梯。在管廊上设置的阀门如需要操作和检修时，应在阀门附近设置局部操作平台或人行走道。巡检通道和操作平台宜布置在管廊上层。

2.4.2 静电接地设施

公共管廊上间隔一定距离应设置静电接地设施，并且对公共管廊上的管道设置静电接地，静电接地电阻应满足防雷要求。

2.4.3 视频监控与广播系统

化工园区的公共管廊与园区公共区域一般无法完全分隔，难以实现封闭性管理，而且管廊输送介质多，关联企业广，是保障园区物料传输的重要设施。为保证公共管廊的运行安全，管廊应全程设置视频监控系统，同时，应在公共管廊沿线设置大功率扬声器，用于紧急情况下的疏散广播。

3 管廊上管道的设计

化工园区的公共管廊作为区域性的管廊，其入廊管道种类不同于厂区装置管廊，管道种类大致如下：热力管道（蒸汽、回水、热水等），燃气管道（天然气、煤气等），其他公用工程压力管道（氮气、氧气、空气等），污水管道，工艺物料管道等。公共管廊管道设计时，将管道进行分类布置，避免管道无序建设，浪费管位资源。在设计入廊管道时，及时校核管廊荷载并更新设计资料，保障管廊上管道建设持续安全可控。

3.1 管道布置

（1）较大直径的管道应尽量靠近管廊柱布置或敷设在管廊底层。输送腐蚀性介质的管道、非金属管道、低温管道、污水管道，原则上布置在管廊下层。气体管道、热管道、公用工程管道、仪表和电缆桥架宜布置在管廊上层。低温管道、液化烃管道不应靠近热管道布置，不应布置在热管道正上方。

（2）公共管廊立柱与管道外壁或管道隔热层外壁之间净距应大于100mm。对于法兰连接管道或带阀门的管道，法兰与相邻管道的距离不应小于25mm。

（3）当热力管道需要设置热力补偿措施时，优先采用自然补偿方式。在管道转弯处，可采用L型自然补偿器，但需控制管道转角处的位移不宜过大；管廊在跨越道路、企业大门处，可采用立式π型补偿器。对于长距离直线布置的管段，应根据介质性质，取适当间隔设置π型补偿器或立体补偿器。多根需要设置π型补偿器的管道宜并排布置，管径较大、补偿量较大的π型补偿器宜布置在外侧，反之放在内侧，以便成组设置补偿器，节约空间。

3.2 管道管件设计

（1）化工园区公共管廊上的管件应尽量精简，同时保证管道尽量少拐弯、少变标高。对集中进出管廊的管道，应保证侧进侧出的管道与管廊梁柱保持同等距离，并使管道弯头排列整齐。管道建设阶段因施工或检验需要设计的临时排气口、排液口应在管道施工结束后移除。

（2）管廊上的管道阀门宜集中布置，阀门可水平排列或垂直排列，并在阀门集中布置处上方或侧面设置操作平台。集中布置的阀门应交错布置，使管道布置紧凑。从总管上引出的阀门应尽量靠近总管水平布置，为方便在同一操作平台操作阀门，可将阀门手轮中心线对齐布置。

（3）公共管廊上的管道应尽量选用焊接方式连接，尽量少用内衬管道，以减少管道泄漏可能，减少安全隐患和运行维护成本。

（4）管廊上的管道一般不设坡度，对于要求无袋形且有坡度的管道，宜布置在管廊顶部，支管道应在顶部斜向上45°沿流动方向引出。

（5）蒸汽管道疏水点应设置在管道低点、端点或补偿器之前，疏水管道宜沿着管廊立柱引至地面安全处排放。

4 结束语

化工园区公共管廊的设计和建设周期长，管理运营涉及面广，是园区内一项重要的配套功能设施。本文通过对国家政策、标准规范以及实际工程经验的梳理、总结，明确了管廊设计“安全第一”“经济合理”的首要原则，辨识出公共管廊运行过程中的危险因素，并提出了相应的防护措施，同时整理了管廊上管道设计工作的若干注意事项。