关于装置界区管道设计布置的讨论

王星凯 李冲

【摘要】本文针对化工工程中装置界区管道的布置，从符合管廊上管道的设计要求、满足装置特点、综合考虑各专业条件等方面进行了讨论，阐述了如何使界区管道的设计既满足生产工艺要求，又做到经济和美观。

【关键词】装置界区 管道设计 建设成本

引言

装置界区管道是为满足本装置生产所需的工艺介质及公用工程物料的输入及输出，起到连接外管廊与装置区作用的管道部分。此部分管道设计质量的高低会直接影响装置区内管廊的布局、界区切断控制功能的实现和工程建设成本。本文从设计要求、装置特点和其他各专业条件三方面讨论了装置界区管道设计布置的一些思路和方法。

1界区管道布置应符合管廊上管道的设计要求

装置界区管道一般是以装置区内管廊的形式集中布置，因此需要符合管廊上管道的设计要求，既要考虑管廊结构形式和尺寸，又要满足管道间距、应力、可操作性等要求。

1.1 界区管道布置应考虑管廊结构形式和尺寸

装置区内管廊的结构形式和尺寸主要由管道和电气仪表槽架的数量、大小来确定，并考虑一定的预留量，装置主管廊宜留有10%～20%的裕量，按SH 3011和SH 3012规定管廊检修通道不低于3.0m，管廊支柱间距通常为6～9m，由于整个管廊的管道布置密度并不相同，通常在首尾段的管道数量较少，因此必要时可以减少首尾段的宽度和层数。界区管廊因为要衔接外管廊和装置区内管廊，其结构形式和尺寸还需要根据项目特点灵活设置。

1.2界区管道布置应满足管廊上管道间距、应力、可操作性等要求

压力管道的间距以便于安装或检修管子、閥门、保温层为原则，但也不宜过大。我国依据SH/T 3405和SH/T 3406一般要求无隔热层管道净距50mm，法兰与管壁净距25mm，管道与柱架、墙壁净距100mm。[1]界区管道除了满足上述基本间距布置外，在界区横梁处需设置导向架，有些应力管道需要设固定架，布置时尽量在实体模型中搭建出来，以确定实际间距是否合适。另外，界区切断阀、压力表、温度计、流量计等数量多、布置密集，为满足操作性也要适当加大管道间距。

2界区管道布置应根据装置特点进行设计

界区管道布置一般以管廊的形式集中布置，但也应根据装置特点灵活调整，以达到方便输送、降低成本的目的，可以按照装置规模总结一些共性特点。

2.1 大中型装置界区管道布置

以某大型炼油项目气体分馏装置为例（图2-1），该装置界区管道主要分两层布置。大口径管道布置靠近管廊柱，小口径管道布置在中间;热管道、公用工程管道、电仪槽架布置在上层，一般工艺管道、腐蚀性介质和低温管道布置在下层。此装置界区管道数量多，口径大，同时业主对操作性要求极高，界区管道的导淋阀都需要有平台进行操作，建设成本业主同意追加。因此设计时，界区采用了下沉钢构的方法，界区铺满格栅板，与阀门操作平台设直爬梯或踏步连接;界区管道与下沉钢构间增设钢架，以便于管道支架设置。

图2-1.某大型炼油项目气体分馏装置界区

综上所述，大中型装置的界区管道布置应注意以下几点： ①界区管道数量多，口径大，常常需要多层管廊或多个接点布置，在集中布置节省钢结构成本和分散布置节省管道成本间，要根据实际情况决定。②一般的界区操作平台只需设置切断阀的架高通道即可，若业主有特别要求且建设资金充裕，可考虑下沉界区钢构加设平台的方法兼顾导淋阀的操作。③大中型装置不宜将界区管道走低袋后再上翻进装置内管廊，切断阀、导淋阀设置在低袋处，因为管道数量多且口径大，这样容易堆叠于管廊地面通道，影响通行和美观;特别是增加了介质输送阻力和管道、弯头用量，最终成本反而比搭建操作平台高。

2.2 小型装置界区管道布置

小型装置界区管道的特点是数量少，口径小，总荷载不大，因此可以用管架标准图册中的支架代替装置内管廊，以达到降低设计和建设成本，提高施工速度的目的。图2-4反映了某地面火炬装置界区管道布置，界区管道仅有8根，最大口径的低压蒸汽管道为DN250，其他管道口径均在DN50及以下;但外管廊一层高度在3.5m，且装置区内污水泵、污油泵的出口管线要尽量满足步步高的布置要求，所以管道整体架高更有利于界区通行。最终选择了标准管架图册中的G5双柱支架，梁顶高2.5m长3m即满足了管道和两侧电气、仪表槽架布置。管道在不需要人员通行处下翻至距地面底标高0.5m，设置界区切断阀、压力表、温度计等，完全省去了装置区内管廊的设计和施工。

图2-2.某地面火炬装置界区图

小型装置还有一个更极端工程实例：某商用火箭项目燃料加注系统的火炬装置，火炬线由业主设计和架设，界区管道仅有2根DN15的氮气线，在不影响通行的情况下贴地面敷设即可。

3界区管道布置应综合考虑各专业条件

在项目设计过程中，需要设计者能够协调好各专业的相互关系，并且及时补充完善。这样可以避免后期过多的修改工作。[2]

首先，根据总图、外管廊、工艺专业界区条件表和初版PID 、电仪专业的槽架尺寸确定初版界区接点位置、布置图、界区管廊宽度等。此步骤中一定要考虑留出管道和槽架裕量，以免后期二者条件变大时无处可布;尽量在建模时将可能影响管道间距的阀门、管架建几个，防止间距考虑不足。

然后，根据外管廊、结构等专业反馈的条件进行沟通和调整，在结构二次条件中提出操作平台、直爬梯等条件。注意平台高度要尽量合适，既不能过低导致平台梁与管道、槽架碰撞，又不能过高导致操作不便，应以符合大部分阀门操作为准，或者如图2-1中在大口径管道处抬高平台。

最后，根据总图、外管廊、结构、工艺、电仪专业（有些项目还会涉及给排水、安全等专业）的最终条件确定好界区布置，尽量进行条件图会签。

在上述过程中，管道专业起到居中汇总的作用，需要设计人员沟通协调的工作较多，以确保界区布置的准确合理，减少后期修改的设计和建设成本。

结论

在国际石化工程公司强化QHSE管理、经营业务多样化、总承包一体化的大趋势下，EPC和EPCM成为很多工程公司增强国际竞争力的首选模式，但EPC项目的营运风险，在资源、质量、安全管理、财务管理等方面都比过去受到更严峻的考验[3]，如何提升设计质量、降本增效成为每一个工程公司都必须重视的问题。装置界区管道是一个装置的“主血管”，很大程度上决定了装置内管廊的尺寸，其布置除了应符合管廊上管道设计要求外，还要根据装置特点灵活调整，而且要综合考虑各专业条件，这对于提高设计质量、降低建设成本具有积极意义。

参考文献：

[1] 宋岢岢.压力管道设计及工程实例.北京：化学工业出版社，2015（2）：371-375.

[2] 郭艳.PDS软件在石油化工项目配管设计中的应用 .信息技术，2014（1）：12-13.

[3] 周志红.国际型工程公司发展建设探索.工程建设与设计，2013（9）：136-138.