石化装置管廊布置探讨

王 妮 西南化工研究设计院有限公司 成都 610225任 瑞 中国成达工程有限公司 成都 610041

管廊是石化装置设计中的重要组成部分，管廊上管道设计的合理与否将影响整个装置的管道布置及正常运行。以某项目BDO 装置内管廊为例，探讨管廊的布置与设计以及需要注意的问题。

1 管廊位置

一般石油化工装置基本是在管廊两侧按流程顺序布置。管廊形式根据设备的平面布置确定，以能在装置内处于联系尽量多设备的位置为宜。某项目BDO 装置占地185m×110m，装置的复杂工艺决定了其进出各单元的管道多而杂，工艺物料管线、公用工程管径大。结合总平面布置，考虑到装置所处位置、周围环境等特点确定管廊形式，见图1。

图1 平面布置图

2 管廊宽度

管廊的宽度主要由管线、电气、仪表槽盒、操作通道等所需要的最小宽度来确定。管廊上还要预留宽度(原则上计算宽度的10% ～20%)。管廊中两条平行的管道之间的净距应满足能够检修的条件，任何突出的部位至另一根管子或突出的部位或隔热层外壁的净距不宜小于25mm，裸管管壁间距不宜小于50mm，在热(冷)位移后隔热层外壁不应相碰。管廊宽度的估算公式:

式中，W 为管廊宽度，m;N 为设计初给出的管线数;T 为设计初给出的管廊层数。

可根据公式算出单层管廊所需要的宽度。管廊一般为6 ～10m，超过10m 应考虑在中间加一根支柱，形成三根支柱主副两跨式管廊。该装置内管廊上管道布置密度不尽相同，且A 段管廊的北端连接着外管廊，此处管道相对较密。根据以上原则确定该管廊宽度为A 段南7.5m，北4.5m;B、D 两段各为6m;C、E 两段各为4.5m。

3 管廊高度

管廊的高度应与整个厂区协调确定，跨越主干道的管廊梁顶距地面至少5.5m。当管廊下方为消防、检修通道时应使管廊下的管道与地面的净空不小于4.5m。如果在管廊下面布置泵，考虑泵的操作和维护，其净空至少也需要3m。管廊上下层间距一般为1.2 ～2.0m，主要取决于管廊上多数管线的直径。另外，还需要考虑装置内设备的管线进入管廊所必需的高度。当装置的设备和管径都很大，为防止管线出现不必要的袋型，管廊最下一层横梁底标高应低于管嘴500 ～700mm。

双层或多层管廊的层高主要根据装置规模和管廊上最大管径的管道来确定的。结合装置的具体情况，管廊的设计高度分别是:A、B、D 段管廊各三层;C 段管廊由于南面连接变配电室，出来的电气桥架较多，需单独占用一层，于是C 段管廊设计为五层;最北边的E 段管廊由于连接的是罐区，管道相对较少，所以设置为两层。A 段管廊上有两根大直径的蒸汽管线(高压蒸汽14″，低压蒸汽12″)，因输送距离较长，考虑到设置补偿器需要一定的空间，所以第二层层间距设置为2.5m，其余各管廊的层间距为2m。

4 管道布置

在布置管廊上的管道时，应综合考虑管径大小、设备位置、被输送物料的性质、仪表及电缆的安全等因素，对管廊上所有的工艺管道、公用工程管道、仪表及电气电缆桥架进行全面规划。管廊管道布置的原则是:气体管道、热的管道宜布置在上层;液体的、冷的、液化烃、化学试剂及其他有腐蚀性介质的管道宜布置在下层。危险性气体、高温气体、低闪点介质的管道尽可能远离电气、仪表槽盒，避免影响电气、仪表信号。综上原则B 管廊顶层布置了30″的火炬总管和仪表、电气桥架。二层靠柱子一端布置了高、低压两根蒸汽管线，中间为公用工程管线，一些工艺管线布置在第一层，见图2。

图2 B 段管廊管道剖面图

管廊上还布置了一些特殊管道:顶层布置了管径为30″的火炬总管，火炬总管中的可燃性气体含有液滴，因此布置与一般化工管道有所不同。火炬总管的敷设要有3‰ ～5‰的坡度要求，所以应在管廊上单独高架敷设。由于装置火炬管线的高度是依据火炬总管的高度而决定的，当管廊上的总管已经很高，那么装置内的火炬管线需坡向总管并斜插入总管后所要达到的高度是非常惊人的，相应的管廊的柱子也需要抬得很高，结构的柱子势必做得很大，这样会增加许多钢材的费用，且影响美观。于是采用另一种方案:增设火炬凝液罐，把火炬管线的高度降下来。具体做法是:火炬总管先排入凝液罐，再由凝液罐出来，进入全厂火炬。管线坡度都坡向凝液罐，高度要能满足凝液罐的要求，见图3。

图3 火炬主管增设火炬分液罐示意图

5 管道支架的设置

敷设在管廊上的管道包括各种工艺管道和公用工程管道，多而且复杂，同时受到管廊结构的梁及柱间距的限制，大管道支架间距常用6m，小管道支架间距用3m。在进行管道设计时，无论是否进行详细的应力分析，均需满足允许跨距要求。管道下沉意味着疏水不畅，高温管道的局部地方可能因疏水问题引起较大的温差应力，严重时会导致管线变形，所以支架的跨距要求更为严格。管廊上的不保温管道不设管托，直接放在梁上;保温管道及介质温度≥-10℃的保冷管道设一般管托;介质温度＜-10℃的保冷管道应设保冷管托;小直径管道敷设在大柱距管廊上时，可用大直径管道进行临时支撑，以免下垂。

6 管道补偿弯的设置

若管道的两端不固定，允许其自由膨胀，管道的热伸长量对管道的强度几乎没有影响。但在实际工程中，管道的两端都是固定的，管道不能自由伸长，由于工作温度的影响，管道会产生一定量的热伸长。

在工作温度为200℃、环境温度为21℃时，40m 长、Φ273 ×7 的蒸汽供热管道产生的热伸长量可达到86mm。工程实际中，管道两固定点的距离较长，若管道的伸长量得不到有效补偿，将对管道及设备产生很强的破坏力。因此为了吸收和消除管道所产生的热应力，在管道设计中，必须考虑管道的热补偿，使管道具有足够的弹性，以满足设备或管道支架的受力要求。

首先，根据管径、管道内介质的温度来确定需要进行补偿的管道，如蒸汽总管及高温管道。

(1)确定管道的膨胀量:管道的膨胀量=管道的膨胀系数×管道长度，线胀系数取决于管道的设计温度和材质。

(2)确定固定点的位置:假定固定点设在管道中间，根据管道的走向和分支来加π 型补偿，先在管道两头四分之一处设固定点，核算两固定点间的膨胀量不能超过200mm，因为受管托长度的限制(一般管托长250mm)，这样管道在膨胀时，不会脱离管托。根据π 型补偿线算图，确定补偿器的臂长和臂宽。通常装置里的管道膨胀在装置内吸收，所以一般将固定点靠近进出装置边界的管架上设置。π 型补偿器尽量靠近两个固定点的中部，为防止管道横向位移过大，应在补偿器两侧距补偿器弯头约40D 处。

根据计算出的臂长和臂宽，管径较大、温度较高的补偿管道布置在外侧，反之在内侧，这样便于成组地设置补偿器。另外考虑到管道偏移量，π 型管道净距应比计算净距大一些。π 型弯宜升高0.6 ～1.2m 于侧梁上水平放置。但对于有坡度要求的管道必须直接水平设置，不允许升高。

7 管廊配管设计中需要注意的问题

管廊配管设计应注意避免管线与结构斜撑相碰撞，尤其对于管廊斜撑周边应力管线穿过时，如所留间距过小，在管道实际运行过程中，由于管线位移，仍有可能与斜撑碰撞。因此，当管线需在斜撑周边穿过时，要考虑管道隔热层厚度、管线位移，留出合理的间距，避免实际施工过程中发生碰撞。

除非不可避免，阀门尽可能不要布置在管廊上。管道在进出装置处通常设有切断阀和盲板，这些阀门和盲板应集中布置并设平台。

个别大直径管道进入管廊如改变标高有困难可平拐进入，并将该管道布置在管廊的边缘;敷设在管廊上的管道改变管径时应采用偏心大小头，保持管底标高不变。

8 结语

管廊的布置是化工项目中经常涉及到的一项工作，同时也是一项非常复杂的工作，为了使管廊美观、使用率高，设计时需要依据这些原则，仔细研究，认真对待，力求布置更合理、更经济。