有色金屬冶煉室外綜合管網設計探討

鞠 霞

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330031）

在有色冶煉領域中，廠區新建、擴產及工藝改造過程中，受各種場地條件的限制，廠區各種工藝管線、電力及通信電纜等需要合理規劃。

常用的管道布置形式有多種，地上布置有高、中、低支架，地下布置有埋地布置、地溝布置，其中地溝布置有分為通行、半通行、不通行地溝。越來越多的企業，尤其是大型工廠企業，由于廠區管線線路多、便于維修，并考慮廠區道路通車，多采用高支架結構形式。本文針對有色冶煉中采用最多的高支架結構形式管廊進行介紹。

1 綜合管廊敷設設計流程

設計的一般流程見圖1。

圖1 綜合管廊敷設設計流程圖

根據廠區總平面圖及生產工藝要求，規劃各種管線走向、路線。經過管線綜合及經濟技術比較，合理確定采取綜合管網敷設的管線種類、數量及管段；最終設計確定綜合管廊各段的走向、跨度、寬度、高度及層數等管廊整體特征參數。

布置一般要求管道盡可能整齊、平行敷設在管架上，除了做自然補償或方便安裝檢修外，盡量走直線，少拐彎，少交叉。管道，管架不應擋門、擋窗，妨礙交通和采光。

根據管線、管廊規劃布置，詳細設計各管線在管廊的位置，支座位置、補償器位置等綜合管線設計。

2 室外綜合管廊布置圖

有色冶煉室外綜合管廊布置原則一般為：上層管架布置電力、電纜；中間層布置工藝管線，氣體管道等；下層管線一般布置液體管道，特殊介質管道。具體配置見圖2，圖3。

圖2 綜合管廊平面布置示意圖

圖3 綜合管廊斷面圖

3 管道布置中注意的問題

3.1 管道熱補償問題

管網熱力管道設計時必須考慮熱脹冷縮的問題，為使管道在熱狀態下穩定和安全，減少管道熱膨冷縮時所產生的應力，管道受熱時的伸長量應考慮補償。

管道熱伸長量按式1 計算[1]：

式中：ΔL—管道熱伸長量（cm）。

L—計算管長（m）。

α—管道的線膨脹系數[cm/(m℃)]。

建議優先采用自然補償的方式。工程中常用的補償形式為方形補償器，空間方形補償器。空間型補償器的型式見圖4。

圖4 空間方形補償器

3.2 管道振動的問題

引起管道振動的原因有很多，經常遇到的有：往復式壓縮機及往復式泵進出口管道的振動；兩相流管道的振動；水錘、氣錘；安全閥排氣系統產生的振動；外部荷載引起的振動等。

采取的解決措施主要有：接軟接頭；管道強疏水，加穩壓罐；增設支架等。

3.3 管道支架問題

管道支吊架是管道系統中的一個重要組成部分。它對管道起著支撐重量，平衡介質反力，限制位移和防止振動等作用。因此，在管道設計時，合理布置和正確選擇結構合適的支吊架，能改善管道的應力分布，確保管道安全運行，并延長管道的使用壽命[1]。

管道支吊架應在管道的允許跨距內設置，在綜合管廊設計中，還要綜合考慮支架受力及支座個數布置的經濟性。

綜合管廊設計中常用的支架形式有滑動支架、導向支架、固定支架。

固定支架設置的應滿足以下要求：

當管道在支撐點處不得有線位移和角位移；固定支架的設置應滿足管道柔性設計的要求，并有利于自然補償；對于復雜管系，在需要提高穩定性的場合；需要承受管道振動或沖擊荷載處宜設置固定支架；管道在支承點處需要限制管道多方向線位移的地方，應選用限位支架；介質溫度大約等于100℃或需用蒸汽吹掃的進出裝置管道，宜在裝置邊界的鄰近管架上設置固定支架活限位支架，固定支架或限位支架的位置應與裝置外的管道布置綜合考慮；π 型補償器應設在兩個固定支架或軸向限位支架之間，距固定支架或軸向限位支架的距離不宜小于兩固定支架或軸向限位支架間距的三分之一[2]。

3.4 管道組件問題

管子及管件應依據流體類別、設計壓力、設計溫度和腐蝕性等特性，綜合考慮材料、附件的經濟性及焊接和加工性能，按照國家有關規范的要求進行選擇，且應選用標準規格的產品。

3.5 管道敷設及安全距離

架空管道的敷設應滿足操作間距，對特殊介質的管道，比如燃氣、氧氣、氫氣、乙炔氣體等管道的布置間距需要滿足相關的規程規范要求。

4 工程實例

圖5 某工程為例，室外綜合管廊采用混泥土結構形式，優點是后期維護成本低，缺點是占地大。

圖5 某工程混泥土綜合管網

圖6 是某在建工程室外綜合管廊，這個管廊不同于其他大型工程設計，考慮整個項目規模不大的特點，合并了主工藝煙氣管道同電力、電纜、循環水、等管道。

圖6 某在建工程綜合管網