石油化工装置管廊规划要素浅析

杨振楠

(山东三维石化工程股份有限公司，山东 青岛 266071)

管廊是石油化工装置的重要组成部分，其布置合理与否会直接影响到装置投资、施工、运维以及美观等方面，同时也是决定工厂整体布局合理性的一个因素。装置管廊的布置涉及诸多方面，要使其实现技术先进、经济合理、安全可靠的要求，需要在装置平面布置中考虑管廊走向、柱距、高度、宽度、荷载等多方面要素。

1 管廊走向

石油化工装置管廊走向是管廊布置首先要考虑的问题。一般新建装置的管廊往往有多种走向选择，合理选择走向是管廊布置的灵魂。管廊走向应结合新增装置和周边系统管架的近期和长期的建设规划，体现实用性、经济型、整体性和延伸性，同时还需要兼顾自控、电气槽盒的走向，使装置管廊距离尽量短并且满足装置需求。一般在装置设备较少的情况下，通常选用一端式或直通式管廊，设备较多时可根据情况选用“L”型、“T”型或“Π”型管廊[1]。

2 管廊柱距

管廊柱距较小，相应承载的荷载较小，基础和立柱较小，但管架基础数量增多，施工量增大；管廊柱距较大，相应基础数量虽然减少，但荷载增大，基础和立柱变大。因此管架的跨度应在允许的范围内根据施工方便程度和经济比较来确定。工程中通常选用的跨距一般在6～9 m之间，为保证装置内部整体美观，尽量将柱距保持一致，同时应尽量保证与装置内构架的柱距保持一致，有利于管廊与构架联通管道的通过及支撑。当管廊跨越道路时，可采用桁架形式跨越，桁架梁的间距应保证管道跨距。

3 管廊高度

装置管廊的最小垂直净距根据现场的具体情况来确定。一般来讲，管廊净高应满足人员通行；管廊下方如布置机泵，为满足泵的检修，管廊下方净高不小于3.2 m[2]；当管廊下方作为消防通道及检修通道时，管廊至地面的最小净高不应小于4.5 m。

装置管廊一般布置为单层或多层，多层管廊的层间距一般设置为1.2～2.4 m，管廊改变方向或者两管廊成直角相交时，管廊错层布置，错层高差一般设置为0.6～1.2 m。装置管廊的层高确定主要取决于装置规模和最大管道的直径，同时还应结合管架的宽度、跨度和现场情况。一般大型装置或管廊内管道直径较大时，管道周围应有足够的空间来进行施工及维护，管廊层高可相应增大。

装置管廊最上层一般布置蒸汽管道、放空总管等公用工程管道，管道一般贯穿整个装置，输送距离长，为满足管道柔性，需设置“π”型补偿器进行自然补偿。管廊最上层一般设置操作通道，供人工操作与蒸汽总管连接管道的根部阀，当自控和电气有检修电缆桥架要求时，也需要设置检修通道。为保证“π”型补偿器所需的空间且满足通道人员通行，“π”型补偿器最小净空2.2 m，管廊的补偿器支撑梁高度需根据管道情况合理确定。

4 管廊宽度

装置管廊的宽度主要由管道的数量和管径的大小确定，并预留10%～20%的裕量[1]。在石化装置工程设计中，一般将自控和电气的电缆桥架放置在管廊的最上层，这时的管廊宽度除了考虑电缆桥架本身的宽度，还要将仪表和电气电缆之间的安全距离考虑进去，电缆桥架与管道之间的距离也应当符合相关规范的要求。管廊最上层一般还需设置公用工程管道根部阀的操作通道，出于电缆桥架检修目的，自控和电气桥架旁设置检修通道。管廊宽度的设置也应考虑以上通道的要求。石化装置管廊的预留量在实际设计中存在一定的不确定性，不仅要考虑当前装置需求，还要装置未来改扩建规划和检维修需求。像一些即已建成的石化装置，管廊上的可利用空间越来越有限，而改扩建和检维修却在一轮轮进行着，如管道改造规模较大，需改扩建原有管廊，对于原管廊基础的处理、施工等各方面的难度较大，改造投资也会增加。因此，对于位置受限制，远期可能还有诸多暂时不明朗发展规划的装置，应将装置管廊尽量做宽，充分利用土地资源，从总体上减低企业改扩建的成本。

5 管廊荷载

装置管廊荷载主要包括垂直荷载和水平推力。

垂直荷载包括结构自重、管道自重、设备重、附件重、保温(冷)重、介质重或试压时的水重、电缆和桥架重等。作用于管

廊横梁上多根管道的垂直荷载，可以按均布荷载计算；当遇有一根管道作用于梁上的荷载大于10 kN时，该管道应单独按集中荷载考虑。

活动管架的水平推力为管线由于热胀冷缩而产生位移时产生的综合摩擦力。固定管架所承受的水平推力包括补偿器的弹性力、由活动管线传来的摩擦反力以及管线的不平衡内压力(如波形补偿器、关闭的阀门等)。而在具体工程设计中应该尽可能减少固定支架的推力，以节约建设成本。一般来讲，减少固定支架水平推力的方法有如下几种：

(1)设计合理的补偿(利用自然补偿、安装合理的补偿器等)；

(2)合理划分固定点支架的距离；

(3)合理布置热力管道，尽量增大管道之间的牵制作用；

(4)合理布置管线走向。

由于管廊规划时往往都无法预知管架上所有管线的管径以及所输送的介质，因此管廊荷载最终的合理确定通常还要有一定的经验成分在内。新建装置规划管廊荷载时，留有一定裕量是非常有必要的。这样，如未来装置改造管廊上已无可用位置，而管线又必须从此处经过时，就可以通过在管廊上设置支架或吊架来完成管线的敷设，而无需进行复杂的加固，方便改造和施工。

6 结语

管廊作为整个石化装置的重要枢纽，对装置的布局及设计起到了至关重要的作用。在全面考虑走向、柱距、高度、宽度、荷载等要素之后，管廊的规划可以极大地被优化，不仅可以节约投资成本，更可以获得长远经济效益。管廊的科学规划有利于节省投资成本、施工费用，能够避免装置远期升级改造出现无谓的拆迁重建，为今后发展节约成本。因此在装置管廊规划中，应注重优化管廊布置，合理利用管廊上的空间，在充分满足装置工艺需求、安全生产、人员操作检修的前提下，管廊的布置力争做到经济合理且整齐美观。