LNG接收站管廊結構條件探討

任 偉

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

LNG接收站管廊結構條件探討

任 偉

(中海油山東化學工程有限責任公司，山東 濟南 250101)

隨著國內對于LNG需求不斷增加，LNG接收站建設也越來越多。管廊作為接收站主要管道支撐對于接收站設計運營有著至關重要的作用。本文從實際項目出發，綜合各專業要求探討更好的確定管廊結構形式及荷載條件。

結構形式；荷載條件；LNG接收站；管道系統

LNG接收站的主要功能是接收、儲存和再氣化LNG，并通過天然氣管網向用戶供氣，主要工藝區域有：碼頭及棧橋區域，罐區，LNG外輸區域，及高壓氣化區等。各區域工藝主管多集中于管廊上。 因此管廊結構形式選擇及荷載設計對于接收站的整體美觀及安全平穩運營有著舉足輕重的作用。本文從我公司設計的某LNG項目出發探討管廊結構形式及荷載條件設計。

1 管廊設計的基本要求

工程行業中管廊設計需貫徹執行國家的技術經濟政策，做到技術先進、安全可靠、經濟合理、布局優化[1]。管廊設計一般要求：大直徑管道宜靠近管廊立柱布置；蒸汽及公用工程及工藝氣管道宜布置在上層；低溫介質宜布置在下層；工藝管道應根據兩端所連接的設備管口標高布置，以便做到“步步高(低)”；電纜及儀表橋架宜布置在上層，且滿足與可燃介質管道凈距要求。

管架、管墩在方案階段結構布置時，管道專業應與總圖、水道、儀表、電氣等專業協調，在滿足工藝條件下，應根據溫度區段、道路、地下管網等具體情況和結構專業共同協作，合理確定管架(管廊)、管墩的結構體系，并應優化結構布置方案。

管廊結構形式可分為獨立式管架(墩)，管廊式管架，桁架式管架等；按材質鋼筋混凝土凝土管架、鋼結構管架和混合結構管架。

2 LNG接收站管廊結構形式

2.1 碼頭及棧橋區

圖1 碼頭及棧橋區域管架立面圖

此區域主要管線為由LNG船輸送至大罐的LNG卸料管，大罐至船的返回氣及低流量循環管線、火炬管線、消防水管。公用工程管線主要有：氮氣管、儀表風管、壓縮空氣管、生活水管。工藝管線管徑較大，跨度也大且溫度低均有較大應力，公用工程管線管徑小跨度也小。碼頭及棧橋區域主體很長約為800 m，從經濟合理及美觀協調角度考慮，工藝管線走獨立管墩(每6 m一個，混凝土結構，上鋪埋件)，公用工程管線及橋架走獨立管架(每三m一個，鋼結構)。考慮到工藝管較大應力位移，管道凈距控制在300 mm以上，見圖1 碼頭及棧橋區域管架立面圖。

罐區管廊設計思路基本同碼頭及棧橋區域，采用低管墩方案，與大罐對接處局部平臺采用高架管廊。按照規范要求罐區周圍一般設置消防環形通道，為滿足車輛通行要求上罐部分管廊一般按凈空6 m設計。

2.2 工藝區

工藝區為接收站主要設備模塊集中區域，主要有再冷凝器、高壓泵及汽化器，主要管線為低壓LNG，高壓LNG，BOG壓縮氣，低壓回流線，高壓回流線，高壓外輸氣及火炬氣等。

高壓泵及汽化器進口均為LNG管線，流向上應由主管底部接出，并盡量步步低接入設備管口；高壓泵出口高壓LNG應步步高接到高壓LNG主管已滿足排凈要求；相關NG氣均應從頂部接入主管線相關出口安全閥閥組均應高出火炬主管。

按照走向合理，檢維修通行方便等設計要求，工藝區管廊主體分為三層：底層為LNG及液相回流線，等液相管線；二層為公用工程管及橋架，局部設置安全閥組操作及巡檢平臺等。見圖2工藝區管架立面圖。

圖2 管架立面圖

槽車區及公用工程區設計思路基本同工藝區。為減少海洋環境腐蝕引起的結構破壞，管廊主體均為鋼筋混凝土結構。

3 結構荷載條件需考慮因素

3.1 垂直載荷

作用于管架上的垂直荷載，其中永久荷載應為結構自重；管道自重、管道附件、保溫層、防火層和管道內介質的重量；電纜和儀表槽板重；操作平臺和走道板的自重。平臺和走道板上的活荷載標準值可采用2O kN/m2；試壓時的充水荷載可按實際情況采用，不考慮所有管線同時試壓情況，僅考慮需水壓試驗的最大管道重量及其余管道空管重即可。

3.2 水平推力

固定管架橫梁上的水平推力應包括：管道補償器的彈性反力；2 關閉閥門時，管道的閥門、彎管及盲板等由介質產生的盲板力；管道變形時在剛性活動管架上的摩擦力。

普通管道按照鋼對鋼摩擦系數0.3乘以重量計算水平推力；工藝主管系多為低溫管道，需進行應力分析，根據分析結果將推力反映到固定架上。如設置導向支架，大管道徑向載荷較大時也需要管道專業提出，以免遺漏；橋架等無需考慮水平推力。

3.3 風荷載

作用于管架橫向的管道風荷載標準值ωk，計算公式為：ωk= μsμzω0dld，μs風荷載體型系數; μZ風壓高度變化系數;ω0基本風壓；d管道外徑(含保溫層)；ld管道跨度

3.4 地震荷載

依據規范GB20368液化天然氣(LNG)生產儲存和裝運要求接收站內管道按照OBE設計，SSE工況進行極限校核。地震加速度依據接收站地質安全評價報告確定[2]。

以上各主要載荷均可通過管道應力分析分別得到，為保證載荷條件準確性，分工況將相關載荷點到支撐點位置，對于敏感管系還需要限制結構豎向變形或位移，由土建專業根據其相關規范進一步組合工況核算結構梁柱尺寸及連接形式。

4 結論

(1)經過精心設計，綜合考慮各種因素，保證了管道走向合理優化，管支架及結構主體經濟安全，我公司設計的LNG接收站順利投產運營。

(2)管道專業應與結構專業、工藝專業緊密配合，力求在滿足管線走向前提下提出更為精準的條件已滿足項目建設運營要求。

[1] 住房和城鄉建設部.GB 51019-2014 化工工程管架、管墩設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2014．

[2] 全國石油天然氣標準化技術委員會液化天然氣分技術委員會.GB 20368-2012 液化天然氣(LNG)生產、儲存和裝運[S].北京:中國計劃出版社,2010.

(本文文獻格式：任 偉.LNG接收站管廊結構條件探討[J].山東化工,2017,46(11):122-123.)

Structural Load Conditions Discuss of LNG Terminal

RenWei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.,Ltd.,Ji'nan 250101,China)

With the increasing demand for domestic LNG, LNG terminal construction is also more and more. The main piping rack has a vital role in the design and operation of LNG terminal.In this article, the comprehensive majors requirements from the actual project are discussed to determine the structure type and load conditions

structure type;load conditions;LNG terminal;pipeline system

2017-04-09

任 偉(1983—)，男，山東棗莊人，畢業于華南理工大學化工工藝專業，獲工學碩士學位，中級工程師，從事工程設計。

TE973

B

1008-021X(2017)11-0122-02