石油化工多層管廊管道布置的要點

楊靖梁(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315000)

0 引言

隨著中國石化企業煉廠一體化項目的實施，化工廠改造、擴建項目與日俱增，管廊作為裝置之間，裝置與罐區之間的連接通道，大型化工廠多層管廊段管道的布置關系到產品的質量，裝置與設備的耐久度及工廠的能耗、利潤、安全等各個方面。因此，多層管廊管道的布置需要做到標準化、合理化。

1 多層管廊及管道的分類

1.1 多層管廊的分類

管廊材料分為三種，包括鋼筋混凝土、鋼結構以及組合式管廊。每一種類型的管廊的實際應用方向、領域以及限制條件均存在較大的差異，通常情況下，會根據所使用的環境和承接設備來選擇。其中前兩者應用較為廣泛，前者成本、抗腐蝕性好、外形簡單，屬于非改造型管廊。不僅如此，鋼筋混凝土、鋼結構的管廊自身的應用特征較為明顯，對于關聯的建筑的并無太多特殊的要求。在日常石油化工工作執行的過程中，可以與單層管廊搭配使用，形成完整、系統的管道布置結構，一定程度上可以進一步提升整體的工作效率和質量。后者在化工廠應用更為普遍，其特點是搭建快、成本高、穩定性強，抗震動性能好后期改造搭建更為方便[1]。但是需要注意的是，對應的關聯性相對不高，由于組合式管廊的接口較多，雖然利于日常的布設接入，但是在復雜的環境下，布設目標的實施還是存在一定的難度的，極易出現偏差，所以，日常的安裝與接入需要搭配精密儀器使用，才能更好地完成搭建目標。

1.2 多層管廊管道種類

工藝管道是指用于輸送各類油品的管道，包括原油、成品油、半成品油、溶劑油、化學清洗劑、互供原料、以及裝置運行時產生的含油污水、廢水、煙氣等管道。工藝管道的空間較大，且管道的直徑必須達到標準的范圍之內，才能確保液體的雙向自由流動運輸。

公用工程管道主要可以劃定為兩種類型，分別是氣體工程管道和液體工程管道。氣體工程管道包括凈化壓縮風、非凈化壓縮風與氮氣管道，主要是用于輸送工業廢氣，具有一定的凈化排放作用。氣體工程管道內部需要粘貼隔離薄膜，降低廢氣對于管道的侵蝕與影響，以此來延長管道的使用壽命。液體工程管道包括蒸汽、凝結水、除氧水、除鹽水、新鮮水、以及生活給水等管道。主要是由儀表槽架、雙層支護支柱以及電纜槽架所組成，用以排放各種各樣的液體，以達到清理、疏通的實際效果。

2 多層管廊管道布置原則

2.1 單層管廊管道的布置原則

一般來說，同一層管廊內的管道平面布置按工藝流程順序進行排列。原料油、成品油、半成品油管道布置在管廊靠近裝置一側，管廊中間部分布置公用工程管道。對于管徑粗，重量高的管道要布置在支柱上方管架上，目的是降低橫梁承受的彎矩，直徑小重量輕的管道布置在管廊中央。

兩根平行布置的管道，一根管道的任何突出部位與另一根管道的突出部位或保溫外層之間的間距不應小于25 mm，兩根裸管管壁之間應至少保持50 mm凈距，這樣布設的目的是使管道更多地作用于內部排放，外部壓力的增加一定程度上可以加快管道內部液體、氣體的流通，提升整體的運輸速度，確保冷熱位移后的外壁不會相碰[2]，如圖1所示。

圖1 平行布置管道的管廊

由于管道在輸送物料時，會受到介質溫度和環境溫度的影響會產生熱脹冷縮現象，因此部分管道需要進行熱補償，需對管道進行整體分析，設計合理的補償方案。

2.2 多層管廊管道之間的布置原則

化工廠內管道輸送的介質種類繁多，溫度壓力、性質也不相同，管道在布置時需全面考慮特征特性。可以在初始的結構之上，安裝一個小型的單層管廊，將其與多層管廊重疊連接，形成區域性的回流限制裝置。對于多層管廊，上層一般布置公用工程管道和氣體管道，下層管廊通常布置低溫、液態、化學藥劑、以及有腐蝕性管道，后兩者防止管道發生滴漏情況時對其他管道造成腐蝕。

通常冷熱管道布置時盡量分開布置，不得已時，熱管在上，冷管在下，其保溫層外表面的間距上下并行時一般不小于0.5 m，交叉排列時不應小于0.25 m。但是考慮到由于外部因素的影響，部分管道單管的溫度會出現持續上升的情況，所以，可以將上下并行的距離進行適當延伸，避免造成關聯性的損壞。公用工程管道，比如氮氣、蒸汽、氫氣、燃料氣、壓縮空氣、伴熱熱水、冷凝水、凈化水、以及與裝置上方連接的火炬放空管道常布置在中層或上層[3]，如圖2所示。

圖2 公用工程管道的布局

2.3 管道相遇時的避讓原則

當不同的管道在設計和施工相遇時，管道的避讓原則如下：當小管與大管兩根管道相遇時，應優先布置大管。主要的原因分為兩種：其一是內部結構建設的需要。通常情況下，大管的運輸、排放量相對較大，所承受的排放壓力和承載力也較高。此時，將小管安裝在大管之下，在高壓的作用之下，極有可能造成下部小管的破裂、斷裂，形成關聯性的損壞，影響石油化工企業的日常工作，嚴重的甚至會形成經濟損失。其二是建設成本的需要。因為小管繞彎容易且造價低，而為了加快液體、氣體的排放速度，在建造的過程中，一般會將大管制做成直立管道，繞彎情況相對較少；當壓力管遇無壓管時，壓力流管道應讓重力流管道，因為重力流管道改變坡度和流向會對管內流體流動產生的影響較大；其三便是溫度問題的需要。石油化工管道的建設一般會以單項熱管和冷管組合穿插的模式來實現。這種模式也是為了更好的平衡排放過程中出現的外部壓力，降低管道的破裂率。不僅如此，當常溫管道遇非常溫管道時，冷水管要讓熱水管、常溫管要讓保溫管，因為管內介質高于常溫需要考慮排氣、低于常溫時要考慮防結露保溫[4]。

此外，管道相遇的避讓原則還有：工程量小的讓工程量大的管道，檢修次數少的方便的讓檢修次數多的和不方便的管道，給水管讓排水管，分支管讓主干管，氣體管讓水管，施工簡單的讓施工難度大的管道，臨時管讓永久管，新建管讓已建成管等等。

2.4 工藝管道的布置方法

將工藝管道首尾兩端所連接的設備視為標準高度的上下兩層，根據兩層標高所布置的管道做到“步步高”或“步步低”。

通常液體管道布置在管廊下層，氣體管道布置在管廊上層，氣體管道的分支應從主管頂部支出。當管道內輸送的油品為有毒介質時，管道上應標有有毒介質標識以區別其他管道，通常情況為防止泄漏情況都采用焊接連接。當管道輸送固體介質或含有固體介質的物料時，應盡量減少管道彎曲點，盡量縮短管道長度。

此外，對于多層管廊有一定坡度的管道，可以采用墊鋼板，調整管托等方法，對于火炬放空管道應布置在管廊頂層，以便調整標高。對于柱距較長的管廊上敷設小直徑管道，可通過大直徑相鄰管道進行支撐，從而避免管道下垂，相鄰保溫管道應設置管托。

3 管廊寬度及高度的確定

3.1 管廊寬度的確定

管廊寬度在設計時需要考慮管道的數量、管道公稱直徑、管道間距、維修預留空間、管廊下方設備和通道、以及上層管廊的電纜槽盒、儀表線槽盒等。在最初設計時需要繪制管線走向、確定管線密度最大區域并加一定余量20%、考慮管線保溫層厚度、管線熱脹冷縮應力影響，精準確定管道綜合間距，最后將各層管廊綜合考慮、合理布置，確定整層的管廊寬度。

3.2 管廊高度的確定

通常情況下多層管廊的層間距大于1.2 m，當管廊下方空間要布置消防通道時，規定其凈空高大于等于4.5 m；當管廊橫穿工廠道路時，管廊高度不應小于5.0 m；當管廊下方有鐵路時，其凈空高不應小于5.5 m，當下方空間要布置轉動設備和換熱器時，凈空高大于等于3.5 m。但是目前階段，由于日常排放量的加劇，初始的間距標準無法適應。需要進行拔高處理。根據實際應用情況，同時增加固定的數值，促使間距比例保持統一。而當管廊設計時，需要考慮管廊橫梁和縱梁的結構斷面和型式，一般會選擇兩種稱重梁互為穿插的形式來實現，在提升整體應用運輸排放效果的同時，還提升了布設的安全性、穩定性。多層管廊一般上下層間距為1.2～2 m之間，主要取決于該層管道的直徑大小。當支管廊與主管廊相交時，管廊高差取決于管道相互連接的最小尺寸，一般以500～750 mm為宜，對于大型裝置可以采用1 000 mm高差。至于沿工廠邊緣、不會影響廠區交通及不存在未來改造擴建區域，從經濟性及檢修方便方面考慮，該段可以用管墩敷設，離地面300～500 mm即可[5]，如圖3所示。

圖3 廠區支管廊與主管廊的布局

4 管廊的其他布置

4.1 平臺護欄的布置

管廊頂部經常涉及某些閥門操作以及日常的保養與維護，所以在管廊頂層需設置檢修通道，其寬度應大于0.7 m凈空高大于2.1 m，但是這種設計一定程度便需要減少日常布設防護的距離，安全性降低，所以，為保障操作人員安全必須在兩邊設置安全護欄，擴大對比布設直徑，形成更大面積操作區域的同時，還起到了穩定實際管道布設的作用。在靠近裝置邊界段管廊，常設有很多閥門、儀表、盲板等，因此可以在該處設置直爬梯，并在爬梯頂端設置小型操作平臺，盡可能使閥門均勻布置在平臺兩側。

4.2 電纜儀表的布置

對于多層管廊電纜槽的布置，需提前與電氣進行確認并在管廊上預留出足夠的空間，電纜槽應安置在上層管廊兩側，多個電纜槽架在安置時不應緊密排列，需要留有一定的空隙，避免壓力過大造成的管道爆裂問題。其縱向間距應在1 m以上。低閃點和高溫氣體管道應盡可能與電纜儀表槽架保持較遠距離，防止發生電磁感應現象。

4.3 采樣點的布置

當管道有固定采樣點時，應合理安排采樣點，使采樣和操作更加容易。采集的樣品必須具有代表性和準確性。輸送液體的水平壓力管道的采樣點應布置在管道上部或側面；水平自流管道的采樣點應設置在管道的底部。排氣閥應設置在管道上方，放空閥應設置在液體管道下方。

4.4 閥組的布置原則

在管廊下方柱子兩邊，通常布置調節閥組、疏水器、蒸汽伴熱調節器、排冷凝水器、取樣柜等。調節閥組通常布置在地面上便于操作、檢查、改造的位置，調節閥組盡量布置在靠近裝置側，一般布置在管架支柱外側1 m左右。與閥組一同安裝的孔板應安裝在立管上，為安裝方便，孔板標高一般為2 m左右，同時，在管道對應的區域建設防護板，板寬控制在1.25～3.5 cm之間 ，形成布設安全距離，提升管道整體的安全性。

5 結語

石油化工多層管廊管道及相關設施的布置，需根據現場實際情況，依照設計規范及標準進行設計實施。在設計過程中不僅要保證管廊及其管線設計操作的合理性、標準性，也要保證相關安全防護設施及其他輔助設施的實用標準性，在做好整體布局的同時，加強細節把控，以保障儲運系統的穩定運行。