化工廠外管廊設計淺析

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(北京眾聯盛化工工程有限公司，山西 太原 030031)

化工企業的物料大多為易燃易爆、腐蝕、有毒、高溫等危險化學品，外管廊作為輸送這些危化品的管道集中敷設的場所，是化工裝置不可或缺的一部分，也是最容易被輕視的一部分，因此，在設計中常存在一些不符合規范之處，可能存在一些安全隱患。現對外管廊設計中常見的問題作一探討和總結，供業內參考。

1 管架邊緣與相鄰設施的水平距離

《工業金屬管道設計規范》[GB50316-2000(2008年版)]中有相關規定如下：

(1)至鐵路軌外側≥3.0 m；

(2)至道路邊緣≥1.0 m(GB50160-2008之4.3.8條為≥0.5 m；化工裝備布置設計規定之4.4.4條為≥1.0 m)，特殊情況下可取0.5 m；

(3)至人行道邊緣≥0.5 m；

(4)至廠區圍墻中心≥1.0 m；

(5)至有門窗的建筑物外墻≥3.0 m(鋼鐵廠總圖運輸設計手冊中規定燃氣管道距房屋≥5.0 m，設計時在條件允許且合理的情況下可只留足5 m)；

(6)至無門窗的建筑物外墻≥1.5 m。

一般地，管架分混凝土和鋼結構兩種，焦化廠、甲醇廠等化工裝置管架上的大管道較多，一般最大的混凝土柱為500×500 mm，型鋼柱則不超過500×500 mm，故在設計時，相鄰設施距管架軸線的最小水平距離應為以上規定數值加上0.3 m。

2 管架的高度、層高、寬度及跨度

2.1 管架的高度

管架高度的設定，是據管道安裝及通行的便利考慮的，GB50160-2008之7.1.2條、HG/T20546-2009(31頁)以及《工業金屬管道設計規范》之8.1.5條，對不同用途的通道上的管架凈空都有要求，在設計管廊跨越道路時，管架凈空取5.0 m；在焦化廠及化工廠設計跨度較大時，縱梁高可達700 mm，故管架頂距地面一般設計為5.7 m以上。在其他不考慮管廊下車輛及行人通行的區域，管架高度可根據需要確定；管架分高低設計有利于熱力管道自然補償，但管架高差2 m時，跨越道路所形成的Π形彎不能滿足DN≥150 mm的蒸汽管道的應力補償要求。

2.2 管廊的層高

《管廊配管設計規定》(SEPD0121-2001)中規定管廊的層高為1.2～2.0 m。其他設計參考書中也有相關內容，在焦化廠、甲醇廠的管廊層高設計中，有時取2.5 m，首先因管徑比較大，如煤氣管道(直徑約1 000 mm)，縱梁也在400～700 mm不等，再加上150 mm的管托高度，管道進出管廊時，凈空為650 mm，可見層高2.5 m還是合理的；另外，小橫梁高度按300 mm計，假設敷設在管廊上有一排DN≤300 mm的不保溫管道，則上層小橫梁底至下層管道頂面為1.9 m，一個身高1.7 m左右的工人戴上安全帽還是容易通行的。當然了，在一些精細化工如氟化工等企業，管徑都比較小，故層高控制在1.2～2.0 m之間，可相對節省土建及鋼結構的投資，只不過在安裝及檢修時不如層高2.5 m的方便。此外，《裝置外部管道設計規定》(SEST03032-2002)中規定，設計走向相交叉的管帶時，應考慮管道通過或連接的要求，兩管帶宜有適當的標高差，取600～800 mm，不過也應按具體情況區別對待，比如φ400 mm的中壓蒸汽管，兩彎頭高度為610 mm×2=1 220 mm(為了減少熱應力的影響，盡量選取長半徑彎頭)，而管徑大于400 mm的管道，即便使用短半徑彎頭都不夠。

2.3 管架的寬度

管架的寬度視管架上管道的數量、管道的大小、電氣儀表橋架所需空間、設計余量、設計管架層數(一般不多于三層)決定，同時要考慮總圖留給外管廊空間的大小，考慮到地上地下管道的分配，不能一味地減少層數而加寬管架，在設計時，如果管架寬度超過4m時，就應考慮增加層數。

2.4 管廊的跨度

管廊的跨度視管道本身跨度、場地局限、配管需要、土建結構等因素分為<18 m、≥18 m不等。在設計中如果最上層全部敷設的是大跨度煤氣管(DN300以上)，管道自身跨度為12～15 m，最上層就可以不設縱梁，以節省投資。跨度≥18 m的管廊，縱梁很高，應設計為桁架。一些精細化工企業全部設計為大跨度(30 m左右)桁架，從鋼材使用量和管架美觀度上講非常合理，只是比縱梁式管架的結構更為復雜。

3 管廊上管道及電氣儀表橋架的布置

管廊上管道的布置原則在很多手冊及規定中都有介紹，如《裝置外部管道設計規定》(SEST0303-2002)等，不過有以下內容值得注意。

(1)《裝置外部管道設計規定》中要求去裝置的分支管道較多的熱力管道宜敷設在上層，但我們所設計的管架全為剛性管架，高溫管道設置在管架的下層或中間層，可減少管道推力對管架結構的影響——在《化工管路手冊(下冊)》中(第159頁)也是這樣要求的，故我們所設計的熱力管道設在管架的底層或中間層。況且分支管較多，放在上層進出管廊時，由于兩邊通常設置有電氣儀表橋架，不易通過。

(2)《裝置外部管道設計規定》中要求電氣與儀表電信電纜橋架上層兩側布置，無屏蔽時凈距最小為1 m，而在《儀表配管配線設計規定》中規定儀表匯線橋架與電氣橋架平行敷設時的間距不宜小于600 mm。在設計過程中，我們經常放置于頂層的兩側，如設有檢修通道，就以檢修通道相隔；如不設檢修通道，在條件允許的情況下凈距留足1 m。

(3)電纜橋架與管架上管道的間距要求，《儀表配管配線設計規定》中規定儀表線路與工藝設備、管道絕熱層表面之間的距離應大于200 mm，與其他工藝設備、管道表面的距離應大于150 mm；而在《石油化工自動控制手冊》(第3版)中的要求是，儀表匯線槽與工藝設備、管道隔熱層間的距離應大于400 mm，與其他工藝設備、管道表面的距離應大于330 mm。《工業金屬管道設計規范》第8.1.27條B類流體(易燃易爆氣/液體)管道與儀表及電氣電纜相鄰敷設時，平行凈距不宜小于1 m；電纜在下方敷設時，交叉凈距不應小于0.5 m；當管道采用焊接連接結構且無閥門時，其平行凈距可取上述凈距的50%。《電力工程電纜設計規范》(GB50217-2007)中規定，架空明敷的電纜不宜平行敷設在熱力管道的上部，電力電纜與熱力管道平行凈距為1 m，與其他管道平行凈距為0.15 m；控制和信號電纜與熱力管道平行凈距為0.5 m，與其他管道平行凈距為0.1 m。

電纜與管道之間的影響主要為，電纜為帶電體，易燃易爆介質管道泄漏，可能引起爆炸；腐蝕介質管道、高溫介質管道泄漏，可能對電纜造成危害。在化工設計中，管道連接大都采用焊接方式，所以保證儀表及電氣橋架距常溫管道0.5 m是比較合理的，另外應盡量遠離熱力管道，并對熱力管道采取相應的隔熱措施，以減小對電纜的影響。

如果公用工程出入管廊的支管不多，電氣、儀表電纜橋架也可分別放置在管架的兩側，視具體情況而定。

4 管架上應力管線的補償

外管廊同裝置內管廊一樣，最好利用管道的自然補償消除熱應力效應；一般蒸汽管線自然補償不能滿足要求時，采取兩端固定，中間做方形補償器予以補償——固定點間的熱伸長量應小于250 mm，補償器的高度一般不小于2 m，補償器應位于兩固定端的中間部位，當不能滿足時，補償器與固定點的距離不宜小于兩固定點間距的1/3；此外，不宜在方形補償器附近設支管，固定點應位于支管處，在外管廊設計時應合理設計固定點。

管廊上由于空間受限，不能設置方形補償器時，可設置管道熱補償器。目前可供選用的管道熱補償器有多種類型，考慮到大多數管道熱補償器對管架產生的推力會影響土建結構設計，故我們在設計時選用無推力型補償器。

5 其他方面

5.1 管托的設置原則

保溫、保冷管道設置管托；襯里管道可根據需要決定是否設置管托；直徑大于400 mm的不保溫管道設置管托[依據《管架設置和選用規定》(SESA0202-2002)]，而《工業金屬管道設計規范》之第10.5.1條規定，DN≥600 mm的不保溫氣體管和DN≥500 mm的不保溫液體管應設置管托。在實際應用中，DN<600 mm的不保溫氣體管和DN<500 mm的不保溫液體管可以不加管托。

5.2 檢修通道的設置

《石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊》中介紹，必要時沿管廊走向也應設操作檢修通道(平臺)。在設計中，考慮到電氣儀表與電纜之間必須留有一定的安全間距，故在管廊上加設平臺，平臺寬1 m。

5.3 靜電接地

《動力管道設計手冊》中規定，所有可燃液體、氣體的配管應接地；管廊上的配管，每隔80 m連接一個接地線。

6 結 語

考慮水平距離時，在滿足規范、施工及操作要求的前提下，應盡量縮小間距，充分利用寶貴的土地資源。在確保安全可靠的同時，應使管廊設計經濟美觀實用，如有后期工程，應預留30%左右的空位，并考慮后期管架加層發展的空間。

管廊上管道和電纜的布置是否合理，影響土建結構設計和管架寬度設計。設計中要充分考慮易燃易爆、腐蝕、高溫介質對電纜的影響，留有足夠的距離。

配管時合理設置固定點，將整個熱力管道分成若干段，優先利用自然補償，需設補償器時在兩固定點中間加設∏形彎。

參考文獻：

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