LNG接收站管廊结构条件探讨

任 伟

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

LNG接收站管廊结构条件探讨

任 伟

(中海油山东化学工程有限责任公司，山东 济南 250101)

随着国内对于LNG需求不断增加，LNG接收站建设也越来越多。管廊作为接收站主要管道支撑对于接收站设计运营有着至关重要的作用。本文从实际项目出发，综合各专业要求探讨更好的确定管廊结构形式及荷载条件。

结构形式；荷载条件；LNG接收站；管道系统

LNG接收站的主要功能是接收、储存和再气化LNG，并通过天然气管网向用户供气，主要工艺区域有：码头及栈桥区域，罐区，LNG外输区域，及高压气化区等。各区域工艺主管多集中于管廊上。 因此管廊结构形式选择及荷载设计对于接收站的整体美观及安全平稳运营有着举足轻重的作用。本文从我公司设计的某LNG项目出发探讨管廊结构形式及荷载条件设计。

1 管廊设计的基本要求

工程行业中管廊设计需贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、布局优化[1]。管廊设计一般要求：大直径管道宜靠近管廊立柱布置；蒸汽及公用工程及工艺气管道宜布置在上层；低温介质宜布置在下层；工艺管道应根据两端所连接的设备管口标高布置，以便做到“步步高(低)”；电缆及仪表桥架宜布置在上层，且满足与可燃介质管道净距要求。

管架、管墩在方案阶段结构布置时，管道专业应与总图、水道、仪表、电气等专业协调，在满足工艺条件下，应根据温度区段、道路、地下管网等具体情况和结构专业共同协作，合理确定管架(管廊)、管墩的结构体系，并应优化结构布置方案。

管廊结构形式可分为独立式管架(墩)，管廊式管架，桁架式管架等；按材质钢筋混凝土凝土管架、钢结构管架和混合结构管架。

2 LNG接收站管廊结构形式

2.1 码头及栈桥区

图1 码头及栈桥区域管架立面图

此区域主要管线为由LNG船输送至大罐的LNG卸料管，大罐至船的返回气及低流量循环管线、火炬管线、消防水管。公用工程管线主要有：氮气管、仪表风管、压缩空气管、生活水管。工艺管线管径较大，跨度也大且温度低均有较大应力，公用工程管线管径小跨度也小。码头及栈桥区域主体很长约为800 m，从经济合理及美观协调角度考虑，工艺管线走独立管墩(每6 m一个，混凝土结构，上铺埋件)，公用工程管线及桥架走独立管架(每三m一个，钢结构)。考虑到工艺管较大应力位移，管道净距控制在300 mm以上，见图1 码头及栈桥区域管架立面图。

罐区管廊设计思路基本同码头及栈桥区域，采用低管墩方案，与大罐对接处局部平台采用高架管廊。按照规范要求罐区周围一般设置消防环形通道，为满足车辆通行要求上罐部分管廊一般按净空6 m设计。

2.2 工艺区

工艺区为接收站主要设备模块集中区域，主要有再冷凝器、高压泵及汽化器，主要管线为低压LNG，高压LNG，BOG压缩气，低压回流线，高压回流线，高压外输气及火炬气等。

高压泵及汽化器进口均为LNG管线，流向上应由主管底部接出，并尽量步步低接入设备管口；高压泵出口高压LNG应步步高接到高压LNG主管已满足排净要求；相关NG气均应从顶部接入主管线相关出口安全阀阀组均应高出火炬主管。

按照走向合理，检维修通行方便等设计要求，工艺区管廊主体分为三层：底层为LNG及液相回流线，等液相管线；二层为公用工程管及桥架，局部设置安全阀组操作及巡检平台等。见图2工艺区管架立面图。

图2 管架立面图

槽车区及公用工程区设计思路基本同工艺区。为减少海洋环境腐蚀引起的结构破坏，管廊主体均为钢筋混凝土结构。

3 结构荷载条件需考虑因素

3.1 垂直载荷

作用于管架上的垂直荷载，其中永久荷载应为结构自重；管道自重、管道附件、保温层、防火层和管道内介质的重量；电缆和仪表槽板重；操作平台和走道板的自重。平台和走道板上的活荷载标准值可采用2O kN/m2；试压时的充水荷载可按实际情况采用，不考虑所有管线同时试压情况，仅考虑需水压试验的最大管道重量及其余管道空管重即可。

3.2 水平推力

固定管架横梁上的水平推力应包括：管道补偿器的弹性反力；2 关闭阀门时，管道的阀门、弯管及盲板等由介质产生的盲板力；管道变形时在刚性活动管架上的摩擦力。

普通管道按照钢对钢摩擦系数0.3乘以重量计算水平推力；工艺主管系多为低温管道，需进行应力分析，根据分析结果将推力反映到固定架上。如设置导向支架，大管道径向载荷较大时也需要管道专业提出，以免遗漏；桥架等无需考虑水平推力。

3.3 风荷载

作用于管架横向的管道风荷载标准值ωk，计算公式为：ωk= μsμzω0dld，μs风荷载体型系数; μZ风压高度变化系数;ω0基本风压；d管道外径(含保温层)；ld管道跨度

3.4 地震荷载

依据规范GB20368液化天然气(LNG)生产储存和装运要求接收站内管道按照OBE设计，SSE工况进行极限校核。地震加速度依据接收站地质安全评价报告确定[2]。

以上各主要载荷均可通过管道应力分析分别得到，为保证载荷条件准确性，分工况将相关载荷点到支撑点位置，对于敏感管系还需要限制结构竖向变形或位移，由土建专业根据其相关规范进一步组合工况核算结构梁柱尺寸及连接形式。

4 结论

(1)经过精心设计，综合考虑各种因素，保证了管道走向合理优化，管支架及结构主体经济安全，我公司设计的LNG接收站顺利投产运营。

(2)管道专业应与结构专业、工艺专业紧密配合，力求在满足管线走向前提下提出更为精准的条件已满足项目建设运营要求。

[1] 住房和城乡建设部.GB 51019-2014 化工工程管架、管墩设计规范[S].北京:中国计划出版社,2014．

[2] 全国石油天然气标准化技术委员会液化天然气分技术委员会.GB 20368-2012 液化天然气(LNG)生产、储存和装运[S].北京:中国计划出版社,2010.

(本文文献格式：任 伟.LNG接收站管廊结构条件探讨[J].山东化工,2017,46(11):122-123.)

Structural Load Conditions Discuss of LNG Terminal

RenWei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.,Ltd.,Ji'nan 250101,China)

With the increasing demand for domestic LNG, LNG terminal construction is also more and more. The main piping rack has a vital role in the design and operation of LNG terminal.In this article, the comprehensive majors requirements from the actual project are discussed to determine the structure type and load conditions

structure type;load conditions;LNG terminal;pipeline system

2017-04-09

任 伟(1983—)，男，山东枣庄人，毕业于华南理工大学化工工艺专业，获工学硕士学位，中级工程师，从事工程设计。

TE973

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1008-021X(2017)11-0122-02