化工厂外管廊设计浅析

， ， ，

(北京众联盛化工工程有限公司，山西 太原 030031)

化工企业的物料大多为易燃易爆、腐蚀、有毒、高温等危险化学品，外管廊作为输送这些危化品的管道集中敷设的场所，是化工装置不可或缺的一部分，也是最容易被轻视的一部分，因此，在设计中常存在一些不符合规范之处，可能存在一些安全隐患。现对外管廊设计中常见的问题作一探讨和总结，供业内参考。

1 管架边缘与相邻设施的水平距离

《工业金属管道设计规范》[GB50316-2000(2008年版)]中有相关规定如下：

(1)至铁路轨外侧≥3.0 m；

(2)至道路边缘≥1.0 m(GB50160-2008之4.3.8条为≥0.5 m；化工装备布置设计规定之4.4.4条为≥1.0 m)，特殊情况下可取0.5 m；

(3)至人行道边缘≥0.5 m；

(4)至厂区围墙中心≥1.0 m；

(5)至有门窗的建筑物外墙≥3.0 m(钢铁厂总图运输设计手册中规定燃气管道距房屋≥5.0 m，设计时在条件允许且合理的情况下可只留足5 m)；

(6)至无门窗的建筑物外墙≥1.5 m。

一般地，管架分混凝土和钢结构两种，焦化厂、甲醇厂等化工装置管架上的大管道较多，一般最大的混凝土柱为500×500 mm，型钢柱则不超过500×500 mm，故在设计时，相邻设施距管架轴线的最小水平距离应为以上规定数值加上0.3 m。

2 管架的高度、层高、宽度及跨度

2.1 管架的高度

管架高度的设定，是据管道安装及通行的便利考虑的，GB50160-2008之7.1.2条、HG/T20546-2009(31页)以及《工业金属管道设计规范》之8.1.5条，对不同用途的通道上的管架净空都有要求，在设计管廊跨越道路时，管架净空取5.0 m；在焦化厂及化工厂设计跨度较大时，纵梁高可达700 mm，故管架顶距地面一般设计为5.7 m以上。在其他不考虑管廊下车辆及行人通行的区域，管架高度可根据需要确定；管架分高低设计有利于热力管道自然补偿，但管架高差2 m时，跨越道路所形成的Π形弯不能满足DN≥150 mm的蒸汽管道的应力补偿要求。

2.2 管廊的层高

《管廊配管设计规定》(SEPD0121-2001)中规定管廊的层高为1.2～2.0 m。其他设计参考书中也有相关内容，在焦化厂、甲醇厂的管廊层高设计中，有时取2.5 m，首先因管径比较大，如煤气管道(直径约1 000 mm)，纵梁也在400～700 mm不等，再加上150 mm的管托高度，管道进出管廊时，净空为650 mm，可见层高2.5 m还是合理的；另外，小横梁高度按300 mm计，假设敷设在管廊上有一排DN≤300 mm的不保温管道，则上层小横梁底至下层管道顶面为1.9 m，一个身高1.7 m左右的工人戴上安全帽还是容易通行的。当然了，在一些精细化工如氟化工等企业，管径都比较小，故层高控制在1.2～2.0 m之间，可相对节省土建及钢结构的投资，只不过在安装及检修时不如层高2.5 m的方便。此外，《装置外部管道设计规定》(SEST03032-2002)中规定，设计走向相交叉的管带时，应考虑管道通过或连接的要求，两管带宜有适当的标高差，取600～800 mm，不过也应按具体情况区别对待，比如φ400 mm的中压蒸汽管，两弯头高度为610 mm×2=1 220 mm(为了减少热应力的影响，尽量选取长半径弯头)，而管径大于400 mm的管道，即便使用短半径弯头都不够。

2.3 管架的宽度

管架的宽度视管架上管道的数量、管道的大小、电气仪表桥架所需空间、设计余量、设计管架层数(一般不多于三层)决定，同时要考虑总图留给外管廊空间的大小，考虑到地上地下管道的分配，不能一味地减少层数而加宽管架，在设计时，如果管架宽度超过4m时，就应考虑增加层数。

2.4 管廊的跨度

管廊的跨度视管道本身跨度、场地局限、配管需要、土建结构等因素分为<18 m、≥18 m不等。在设计中如果最上层全部敷设的是大跨度煤气管(DN300以上)，管道自身跨度为12～15 m，最上层就可以不设纵梁，以节省投资。跨度≥18 m的管廊，纵梁很高，应设计为桁架。一些精细化工企业全部设计为大跨度(30 m左右)桁架，从钢材使用量和管架美观度上讲非常合理，只是比纵梁式管架的结构更为复杂。

3 管廊上管道及电气仪表桥架的布置

管廊上管道的布置原则在很多手册及规定中都有介绍，如《装置外部管道设计规定》(SEST0303-2002)等，不过有以下内容值得注意。

(1)《装置外部管道设计规定》中要求去装置的分支管道较多的热力管道宜敷设在上层，但我们所设计的管架全为刚性管架，高温管道设置在管架的下层或中间层，可减少管道推力对管架结构的影响——在《化工管路手册(下册)》中(第159页)也是这样要求的，故我们所设计的热力管道设在管架的底层或中间层。况且分支管较多，放在上层进出管廊时，由于两边通常设置有电气仪表桥架，不易通过。

(2)《装置外部管道设计规定》中要求电气与仪表电信电缆桥架上层两侧布置，无屏蔽时净距最小为1 m，而在《仪表配管配线设计规定》中规定仪表汇线桥架与电气桥架平行敷设时的间距不宜小于600 mm。在设计过程中，我们经常放置于顶层的两侧，如设有检修通道，就以检修通道相隔；如不设检修通道，在条件允许的情况下净距留足1 m。

(3)电缆桥架与管架上管道的间距要求，《仪表配管配线设计规定》中规定仪表线路与工艺设备、管道绝热层表面之间的距离应大于200 mm，与其他工艺设备、管道表面的距离应大于150 mm；而在《石油化工自动控制手册》(第3版)中的要求是，仪表汇线槽与工艺设备、管道隔热层间的距离应大于400 mm，与其他工艺设备、管道表面的距离应大于330 mm。《工业金属管道设计规范》第8.1.27条B类流体(易燃易爆气/液体)管道与仪表及电气电缆相邻敷设时，平行净距不宜小于1 m；电缆在下方敷设时，交叉净距不应小于0.5 m；当管道采用焊接连接结构且无阀门时，其平行净距可取上述净距的50%。《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)中规定，架空明敷的电缆不宜平行敷设在热力管道的上部，电力电缆与热力管道平行净距为1 m，与其他管道平行净距为0.15 m；控制和信号电缆与热力管道平行净距为0.5 m，与其他管道平行净距为0.1 m。

电缆与管道之间的影响主要为，电缆为带电体，易燃易爆介质管道泄漏，可能引起爆炸；腐蚀介质管道、高温介质管道泄漏，可能对电缆造成危害。在化工设计中，管道连接大都采用焊接方式，所以保证仪表及电气桥架距常温管道0.5 m是比较合理的，另外应尽量远离热力管道，并对热力管道采取相应的隔热措施，以减小对电缆的影响。

如果公用工程出入管廊的支管不多，电气、仪表电缆桥架也可分别放置在管架的两侧，视具体情况而定。

4 管架上应力管线的补偿

外管廊同装置内管廊一样，最好利用管道的自然补偿消除热应力效应；一般蒸汽管线自然补偿不能满足要求时，采取两端固定，中间做方形补偿器予以补偿——固定点间的热伸长量应小于250 mm，补偿器的高度一般不小于2 m，补偿器应位于两固定端的中间部位，当不能满足时，补偿器与固定点的距离不宜小于两固定点间距的1/3；此外，不宜在方形补偿器附近设支管，固定点应位于支管处，在外管廊设计时应合理设计固定点。

管廊上由于空间受限，不能设置方形补偿器时，可设置管道热补偿器。目前可供选用的管道热补偿器有多种类型，考虑到大多数管道热补偿器对管架产生的推力会影响土建结构设计，故我们在设计时选用无推力型补偿器。

5 其他方面

5.1 管托的设置原则

保温、保冷管道设置管托；衬里管道可根据需要决定是否设置管托；直径大于400 mm的不保温管道设置管托[依据《管架设置和选用规定》(SESA0202-2002)]，而《工业金属管道设计规范》之第10.5.1条规定，DN≥600 mm的不保温气体管和DN≥500 mm的不保温液体管应设置管托。在实际应用中，DN<600 mm的不保温气体管和DN<500 mm的不保温液体管可以不加管托。

5.2 检修通道的设置

《石油化工装置工艺管道安装设计手册》中介绍，必要时沿管廊走向也应设操作检修通道(平台)。在设计中，考虑到电气仪表与电缆之间必须留有一定的安全间距，故在管廊上加设平台，平台宽1 m。

5.3 静电接地

《动力管道设计手册》中规定，所有可燃液体、气体的配管应接地；管廊上的配管，每隔80 m连接一个接地线。

6 结 语

考虑水平距离时，在满足规范、施工及操作要求的前提下，应尽量缩小间距，充分利用宝贵的土地资源。在确保安全可靠的同时，应使管廊设计经济美观实用，如有后期工程，应预留30%左右的空位，并考虑后期管架加层发展的空间。

管廊上管道和电缆的布置是否合理，影响土建结构设计和管架宽度设计。设计中要充分考虑易燃易爆、腐蚀、高温介质对电缆的影响，留有足够的距离。

配管时合理设置固定点，将整个热力管道分成若干段，优先利用自然补偿，需设补偿器时在两固定点中间加设∏形弯。

参考文献：

[1]施振球.动力管道设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]张德姜.石油化工装置工艺管道安装设计手册——第一篇 设计与计算(第三版)[M].北京：中国石化出版社，2005.

[3]林瑜筠编.化工管路手册(下册)[M].北京：化学工业出版社，2005.