石油化工企業全廠性管廊設計

中圖分類號：TQ055.8 文獻標志碼：A文章編號：1004-0935（2025）06-1062-04

石油化工企業全廠性管廊作為廠區各個裝置間輸送物料的重要設施，是石油化工企業設計的重要組成部分之一。全廠性管廊設計以地上敷設為主，避免管溝或埋地敷設存在檢修難、腐蝕滲漏不易發現、不易清洗、易積物料氣等很大的安全隱患。管廊設計是多樣性的，廠區總平面布置、廠區工藝要求及管廊規劃占用空間等設計基礎條件對其影響很大。對于全廠性管廊，其設計流程包括確定廠區管廊路由、管廊結構選型、管廊管道布置等。

1 確定廠區管廊路由

根據擬建項目全廠性總平面布置圖、各裝置間物料輸送的上下游關系，確定廠區管廊的路由。為了使管廊用地面積合理，在滿足物料需求的前提下，管廊要選擇銜接各裝置的較短路徑，從本質上減少管廊的建設成本和用地成本。

一般各生產裝置按照工藝流程順序布置在管廊兩側，左（右）側裝置界區送至管廊的管道布置于管廊的左（右）側區域。確定全廠性管廊路由的階段，需要注意管廊路由附近地面上或地面下的管道、設備等，如室外地下管網布局、地上電氣設施（電線桿、通信線桿等）、室外設備、廠區消防通道及道路、各裝置安全疏散通道等因素，防止管廊結構基礎或管廊柱子、橫梁等與其碰撞或管廊占位妨礙安全疏散，確保管廊路由合理。

全廠性管廊布置的基本形狀主要分兩類：一端式，所有管道只從裝置一端進出管廊；直通式，管道從裝置的兩端進出。全廠性管廊常見的L形、T形、U形及組合管廊均屬于這兩種基本形狀的組合。

組合管廊的設計需注意：（1）避免管廊從三面或四面環繞生產裝置，尤其是低支架或沿地面敷設的管墩，否則消防作業受其影響，存在安全隱患。（2）組合管廊在管廊走向改變處，存在如下情況： ① 不同方向的管道交會時因標高一致造成碰撞； ② 需要調整個別管道順序時，可能造成管道局部“袋形”；③ 管廊走向改變的角度非 90^° 或非 45^° ，無法選用標準管件等。此時，可以通過設置高差的方式解決上述問題，管廊標高的調整一般為 0.75～1m ，或管廊層高的二分之一。

2 管廊結構

2.1 管廊的材質

管廊材質主要分為鋼結構、鋼筋混凝土、鋼與鋼筋混凝土組合式管架。鋼結構管廊設計簡單，施工周期短，但易腐蝕，需要涂刷防腐漆和耐火涂料，后期維護費用高，一旦維護不及時，管架就存在安全隱患。鋼筋混凝土結構管架耐腐蝕性強，承載力高，但設計復雜，施工周期長，無法二次利用。鋼結構梁和鋼筋混凝土柱組成的混合結構管架兼具前兩種類型的優點，還能彌補其不足，此類型管架在石化企業中被廣泛應用。管廊材質的選擇最終取決于石油化工企業的實際情況，在滿足符合企業要求的條件下，盡可能減少管廊的投資。

2.2 管廊的寬度

管廊管道按輸送介質可分為工藝管道、公用工程管道。此外，管廊上還放置儀表槽架、電氣電纜槽架。

在管廊上（下）方無布置設備時，管廊管道的數量、管徑、保溫厚度、管道的安全間距、電纜槽盒寬度[-2]，預留 20%～30% 擴建的裕量（考慮其荷載）等因素決定管廊的寬度及管廊層數。

當機泵、換熱器布置于管廊下方時，管廊寬度設計不僅需要滿足管道布置的要求，還要充分考慮設備的安裝、布置及該設備相連接的管道布置要求，預留拆卸、操作和檢修的空間。空冷器布置于管廊上時，通常將管廊的支柱跨距與空冷器支柱分布保持一致，使管廊立柱與空冷器支柱中心線能夠對齊[3]。通常，設備布置于管廊上時，管廊寬度主要取決于設備寬度。

管廊上管道布置的設計過程需注意以下幾點：（1）通常，管廊上層布置公用工程管道（如蒸汽4壓縮空氣、氮氣、儀表空氣等物料管道）及工藝氣體管道（如進RTO裝置的尾氣管道等）、儀表和電氣電纜橋架；管廊下層布置液化烴管道、低溫介質管道、腐蝕性介質管道、管徑大荷載重的管道以及需要經常檢修的管道。對于大管徑、較大應力或易振動的管道宜靠近柱子布置；應力管道宜集中布置在管廊一側，集中設置 π 形補償器。（2）低溫介質管道、液化烴管道和其他應避免受熱的管道、儀表和電氣電纜橋架不應布置在熱介質管道的正上方或與不保溫的熱介質管道相鄰布置。腐蝕性管道正下方不得設置電機，防止物料泄漏后引發事故。（3）當管道輸送強氧化介質，若該管道與可燃流體管道共架敷設，其不宜敷設在可燃流體管道的正上(下)方。若平行敷設，兩類管道之間可用不燃物料管道隔開。（4）管廊管道的分支送至裝置時一般使用 45^° 彎管延伸至管道兩側，以縮短管道間距。管道位移較大區域不應引出分支管道。（5）管廊管道的變徑采用偏心異徑管，并以底平的方式放置，以確保管道底標高的一致性。（6）火炬管道一般布置在管廊上層邊緣或其柱子上，不宜出現“袋形”，以不小于0.003的坡度進入分液罐，并且由于管道柔性的需求，管道設置幾處平面Ⅱ彎。采用 R?1.5 DN 彎頭改變管道走向。（7）壓縮氣體管道、真空管道、重力流管道盡量少用彎頭，減小阻力[。（8）飽和蒸汽管道應在一定距離的管段上、低點積液處、立管下端及端部設置疏水閥組，避免產生水擊等現象。不同壓力等級的蒸汽凝液要分別回收， DN<50 的支管可 90^°. 從凝液回收管上方接入； DN≥50 的支管應順介質流向從凝液回收管道的頂部以 45^° 斜接的方式接入[12]。從蒸汽主管上引出支管時需要設置截斷閥，便于檢修[13]。（9)相鄰布置時，電氣槽盒與儀表槽盒之間的凈距至少 1m ，通常二者中間設置檢修通道，荷載較大的電氣槽盒靠近柱子布置[4]。

管廊結構按橫截面柱子的個數劃分為單柱式、雙柱式及多柱式，此結構形式取決于管廊寬度，具體情況見表1。通常管廊寬度小于 10m 。

2.3 管廊的高度

管廊高度主要取決于管廊的凈空高度和多層管廊的層間距。全廠性管廊的凈空高度在穿越廠區道路時必須超過 5m ;穿越人行過道時必須超過 2.2m 5管廊下方設有轉動設備或換熱器時，凈空至少3.5m^[15] 。當管廊下方布置設備時，管廊高度通常需要考慮設備的安裝高度、操作維修空間及其連接管道的布置[。

多層管廊的層間距、錯層高度取決于管道的管徑、隔熱結構、管托高度等，具體情況見表 2[16-19]一般情況下，利用 45^° 彎頭和 90^° 彎頭的錯層排列，最大限度地縮小層間距2。對于大管徑火炬管，層間距要從最低點計算以確保凈空滿足管道布置的要求2。跨路桁架的斜撐最好設置為上翻，避免桁架斜撐下翻造成凈空不足[21]。

3管廊管道支吊架選型

一般情況下，管道在管廊的梁或柱上設置支架。此外，在彎曲處設置支架[22]。管道支吊架基本類別劃分為承重架、限制型支架與減振架。承重架用于承受管道自重、隔熱層荷載、輸送介質荷載等荷載；限制型支架用于限制、約束管道在某方向的形變；減振架用于限制或減緩因風壓、安全閥排出反力等導致的管道振動。

3.1承重架設置要點

根據管架生根條件，選用懸吊式或支撐式管架。設置此管架過程需注意：水平管道上設置的相鄰承重架的間距不得超過該管道的水平跨距；垂直管道通常在其垂直重心上部的管段設置承重架；在彎頭處或大管徑管道上由三通引出分支管道的附近區域

設置承重架；在集中設置閥門的附近設置承重架；

安全閥出口管道上設置承受重力及推力的承重架。

3.2 限制性管架設置要點

此類型管架常見于約束管道的熱位移。當管道易引起振動時，可以在適當位置設置限制性管架達到防止振動的目的。

設置限制類管架常見的注意事項：當水平或垂直管段較長，需在該管段設置適當數量的導向架；在產生較大彎矩的鑄鐵閥門兩側設置導向架；火炬管道的固定架設置應考慮兩相流工況下的沖擊力，需按照相關規范確定水平推力值；對于設計溫度超過100℃的高溫管系，采用分段自然補償，設置不同形式的補償器及限位架來控制管道的變形，避免管道斷裂或脫空，并對設備管道起到保護作用[23]。設置過程中要注意 π 形補償器最好設定在相鄰固定架的中間區域，若此區域無法設置補償器，則盡量設在兩固定點距離的1/3區域內， π 形補償器兩側依照管道應力設置導向架[24-26]。高溫管道的限制性管架設置非常重要，要對整個管道系統進行整體管道柔性分析及應力計算來確定2。通常固定架間隔隨管道的溫度升高而縮小2，考慮管道熱位移的影響，需要加長管托，一般取 350mm^[28] 。當熱位移超過 100mm 時，管架可以偏置安裝，偏裝方向與管道位移相反，以該管架最大位移量的一半作為偏裝長度；也可以擴大管托支撐面，在管廊梁上預埋加長鋼板[2]。合理地固定架間距結合補償器可以有效減小管道推力，降低土建工程量成本[21]。

3.3彈簧架設置要點

如果管道采用剛性支吊架時會發生脫空現象，導致荷載的重新分配，影響管道整體柔性和相鄰管架的強度，有時甚至可能導致與其連接的設備管口受力及力矩增加，造成設備管口變形或斷裂。在上述情況下，管道增設彈簧架

3.4 防振管架設置要點

設置防振管架，約束管系振動，提高其固有頻率，避免管系發生共振，但也限制了管系的熱位移，因此，防振管架的設置需要整體管系進行靜力分析與動力分析來確定。防振架設置需要與建筑物隔離，并且必須單獨在地面基礎上生根，避免建筑物受振動影響。

4管廊的其他布置

4.1 檢修平臺

布置于管廊上層的儀表槽架、電氣電纜槽架旁邊需要設置檢查通道，寬度應在 0.8m 以上，上部為 2.2m 以上，并在其兩側設護欄，供工作人員定期進行檢修和維護，并且管廊每間隔 50m 處設置直爬梯，滿足任意位置到梯子距離小于 25m^[29] 。管廊上閥門宜集中布置，并在此區域設置操作平臺。在界區處進出各個生產裝置的管道通常集中設置界盲板、墊環、止回閥、隔斷閥、脹氣管道等，用于各裝置上下游物料與相關系統隔離。為便于檢修操作，在集中布置界區閥門的區域設置界區平臺，此平臺具體形式，取決于界區管道數量、管徑、管道管底標高、閥門布置等因素[3。通常界區平臺斜梯不超過 45^° ，平臺高度超過 5m ，需要分段設梯，設置梯間平臺，單段梯子高度超過 10m ，采用水平交錯布置的多段梯。

對于單層管廊，且大于 75% 的 DN<250 管道，采用操作平臺與檢修平臺共用，在低于管底 0.45～1 m 處布置1層平臺。當管徑較大時，閥門的閥桿較高，操作平臺與檢修平臺需分開布置，通常檢修平臺在低于架頂 0.4～1.6m 處布置，操作平臺高度取決于管徑、隔熱結構、管托高度等。操作平臺主要分兩種：一種為一字形，將儀表、切斷閥等布置于操作平臺兩側；另一種為回字形，儀表、切斷閥等被操作平臺包圍。閥門與平臺的距離最好在 500mm 以內，便于操作人員在平臺上操作或檢修。此時，兩層平臺采用斜梯銜接。對于多層管廊，管廊層間距一般為 2.5～3m ，則相鄰二層管道設置3層平臺：下層管道的檢修平臺、上層管道的操作平臺，以及兩層管道的公用平臺（檢修/操作平臺）。若管廊層間距不足以放置中間的公用平臺時，可以在界區附近將個別管道層的標高調整，加大管道層間距至可以放置公用平臺，此公用平臺的標高不僅要考慮與上層管道的管底距離近，方便大管徑閥門的閥桿操作，還要考慮管道放凈閥的操作空間3，通常放凈管末端與地面的距離至少 150mm 。

4.2 閥組的布置原則

通常在管廊的柱子兩側地面上設置調節閥組、疏水閥組、蒸汽伴熱設施等，這樣可以避免管廊下方設置的設備操作、檢修空間受影響。閥組通常布置在地面便于操作、檢修的位置，一般距離管廊柱子外側 1m 左右。對于應力管道上的閥組，需要進行管道柔性分析和應力分析，盡量采用自然補償的方式確保其管道走向及支吊架布置合理。

4.3 管廊防碰撞設計

石油化工企業全廠性管廊沿廠區道路布置時，若廠區總圖布置空間受限，導致管廊柱子與路沿石凈距較小或管道到周圍路邊的距離低于 1m 時，存在與車輛碰撞的安全隱患，可以順著路緣石在靠近管廊一側設置防撞柱，預防管廊受外界的碰撞。此外，為了防止管廊上的碰撞，可以借助PDMS、SP3D等三維建模軟件，高效、直觀地發現管廊設計中的偏差。

5結論

綜上所述，本文概述全廠性管廊設計過程，并且歸納總結了其設計的注意事項。石油化工企業全廠性管廊設計過程中每一個階段需要根據項目實際情況進行分析設計，結合不斷更新的相關規范，不斷歸納總結注意事項，提升設計水平，使管廊設計更合理、更高效、更安全可行。

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The Design of Plant-wide Pipegalleries in Petrochemical Enterprises

LI Chang (Liaoning Province Petroleum-chemical IndustryPlanning Designing InstituteCo.，Ltd.，henyang Liaoning1oo4，China) Abstract:Theplant-widepipe gallries inpetrochemical eterprisesserveassignificantbondsconnectingvarious devices.Thedesign of pipegaleriesnotolyhas tofulfillthe technologicalrequirements ofeachdevicebutalsotaks intoaccountfactorssuchassafe operationandmaintenance.Thisarticlesystematicallyreviewseachstageof thedesignprocessof theplant-widepipegaleries in petrochemical enterprises and summarizes the points that require attention. Keywords:Petrochemical enterprises;Plant-wide pipegalleries