石油化工多层管廊管道布置的要点

2022-04-08杨靖梁中海石油宁波大榭石化有限公司浙江宁波315000

化工管理 2022年8期

杨靖梁(中海石油宁波大榭石化有限公司，浙江宁波 315000)

0 引言

随着中国石化企业炼厂一体化项目的实施，化工厂改造、扩建项目与日俱增，管廊作为装置之间，装置与罐区之间的连接通道，大型化工厂多层管廊段管道的布置关系到产品的质量，装置与设备的耐久度及工厂的能耗、利润、安全等各个方面。因此，多层管廊管道的布置需要做到标准化、合理化。

1 多层管廊及管道的分类

1.1 多层管廊的分类

管廊材料分为三种，包括钢筋混凝土、钢结构以及组合式管廊。每一种类型的管廊的实际应用方向、领域以及限制条件均存在较大的差异，通常情况下，会根据所使用的环境和承接设备来选择。其中前两者应用较为广泛，前者成本、抗腐蚀性好、外形简单，属于非改造型管廊。不仅如此，钢筋混凝土、钢结构的管廊自身的应用特征较为明显，对于关联的建筑的并无太多特殊的要求。在日常石油化工工作执行的过程中，可以与单层管廊搭配使用，形成完整、系统的管道布置结构，一定程度上可以进一步提升整体的工作效率和质量。后者在化工厂应用更为普遍，其特点是搭建快、成本高、稳定性强，抗震动性能好后期改造搭建更为方便[1]。但是需要注意的是，对应的关联性相对不高，由于组合式管廊的接口较多，虽然利于日常的布设接入，但是在复杂的环境下，布设目标的实施还是存在一定的难度的，极易出现偏差，所以，日常的安装与接入需要搭配精密仪器使用，才能更好地完成搭建目标。

1.2 多层管廊管道种类

工艺管道是指用于输送各类油品的管道，包括原油、成品油、半成品油、溶剂油、化学清洗剂、互供原料、以及装置运行时产生的含油污水、废水、烟气等管道。工艺管道的空间较大，且管道的直径必须达到标准的范围之内，才能确保液体的双向自由流动运输。

公用工程管道主要可以划定为两种类型，分别是气体工程管道和液体工程管道。气体工程管道包括净化压缩风、非净化压缩风与氮气管道，主要是用于输送工业废气，具有一定的净化排放作用。气体工程管道内部需要粘贴隔离薄膜，降低废气对于管道的侵蚀与影响，以此来延长管道的使用寿命。液体工程管道包括蒸汽、凝结水、除氧水、除盐水、新鲜水、以及生活给水等管道。主要是由仪表槽架、双层支护支柱以及电缆槽架所组成，用以排放各种各样的液体，以达到清理、疏通的实际效果。

2 多层管廊管道布置原则

2.1 单层管廊管道的布置原则

一般来说，同一层管廊内的管道平面布置按工艺流程顺序进行排列。原料油、成品油、半成品油管道布置在管廊靠近装置一侧，管廊中间部分布置公用工程管道。对于管径粗，重量高的管道要布置在支柱上方管架上，目的是降低横梁承受的弯矩，直径小重量轻的管道布置在管廊中央。

两根平行布置的管道，一根管道的任何突出部位与另一根管道的突出部位或保温外层之间的间距不应小于25 mm，两根裸管管壁之间应至少保持50 mm净距，这样布设的目的是使管道更多地作用于内部排放，外部压力的增加一定程度上可以加快管道内部液体、气体的流通，提升整体的运输速度，确保冷热位移后的外壁不会相碰[2]，如图1所示。

图1 平行布置管道的管廊

由于管道在输送物料时，会受到介质温度和环境温度的影响会产生热胀冷缩现象，因此部分管道需要进行热补偿，需对管道进行整体分析，设计合理的补偿方案。

2.2 多层管廊管道之间的布置原则

化工厂内管道输送的介质种类繁多，温度压力、性质也不相同，管道在布置时需全面考虑特征特性。可以在初始的结构之上，安装一个小型的单层管廊，将其与多层管廊重叠连接，形成区域性的回流限制装置。对于多层管廊，上层一般布置公用工程管道和气体管道，下层管廊通常布置低温、液态、化学药剂、以及有腐蚀性管道，后两者防止管道发生滴漏情况时对其他管道造成腐蚀。

通常冷热管道布置时尽量分开布置，不得已时，热管在上，冷管在下，其保温层外表面的间距上下并行时一般不小于0.5 m，交叉排列时不应小于0.25 m。但是考虑到由于外部因素的影响，部分管道单管的温度会出现持续上升的情况，所以，可以将上下并行的距离进行适当延伸，避免造成关联性的损坏。公用工程管道，比如氮气、蒸汽、氢气、燃料气、压缩空气、伴热热水、冷凝水、净化水、以及与装置上方连接的火炬放空管道常布置在中层或上层[3]，如图2所示。

图2 公用工程管道的布局

2.3 管道相遇时的避让原则

当不同的管道在设计和施工相遇时，管道的避让原则如下：当小管与大管两根管道相遇时，应优先布置大管。主要的原因分为两种：其一是内部结构建设的需要。通常情况下，大管的运输、排放量相对较大，所承受的排放压力和承载力也较高。此时，将小管安装在大管之下，在高压的作用之下，极有可能造成下部小管的破裂、断裂，形成关联性的损坏，影响石油化工企业的日常工作，严重的甚至会形成经济损失。其二是建设成本的需要。因为小管绕弯容易且造价低，而为了加快液体、气体的排放速度，在建造的过程中，一般会将大管制做成直立管道，绕弯情况相对较少；当压力管遇无压管时，压力流管道应让重力流管道，因为重力流管道改变坡度和流向会对管内流体流动产生的影响较大；其三便是温度问题的需要。石油化工管道的建设一般会以单项热管和冷管组合穿插的模式来实现。这种模式也是为了更好的平衡排放过程中出现的外部压力，降低管道的破裂率。不仅如此，当常温管道遇非常温管道时，冷水管要让热水管、常温管要让保温管，因为管内介质高于常温需要考虑排气、低于常温时要考虑防结露保温[4]。

此外，管道相遇的避让原则还有：工程量小的让工程量大的管道，检修次数少的方便的让检修次数多的和不方便的管道，给水管让排水管，分支管让主干管，气体管让水管，施工简单的让施工难度大的管道，临时管让永久管，新建管让已建成管等等。

2.4 工艺管道的布置方法

将工艺管道首尾两端所连接的设备视为标准高度的上下两层，根据两层标高所布置的管道做到“步步高”或“步步低”。

通常液体管道布置在管廊下层，气体管道布置在管廊上层，气体管道的分支应从主管顶部支出。当管道内输送的油品为有毒介质时，管道上应标有有毒介质标识以区别其他管道，通常情况为防止泄漏情况都采用焊接连接。当管道输送固体介质或含有固体介质的物料时，应尽量减少管道弯曲点，尽量缩短管道长度。

此外，对于多层管廊有一定坡度的管道，可以采用垫钢板，调整管托等方法，对于火炬放空管道应布置在管廊顶层，以便调整标高。对于柱距较长的管廊上敷设小直径管道，可通过大直径相邻管道进行支撑，从而避免管道下垂，相邻保温管道应设置管托。

3 管廊宽度及高度的确定

3.1 管廊宽度的确定

管廊宽度在设计时需要考虑管道的数量、管道公称直径、管道间距、维修预留空间、管廊下方设备和通道、以及上层管廊的电缆槽盒、仪表线槽盒等。在最初设计时需要绘制管线走向、确定管线密度最大区域并加一定余量20%、考虑管线保温层厚度、管线热胀冷缩应力影响，精准确定管道综合间距，最后将各层管廊综合考虑、合理布置，确定整层的管廊宽度。

3.2 管廊高度的确定

通常情况下多层管廊的层间距大于1.2 m，当管廊下方空间要布置消防通道时，规定其净空高大于等于4.5 m；当管廊横穿工厂道路时，管廊高度不应小于5.0 m；当管廊下方有铁路时，其净空高不应小于5.5 m，当下方空间要布置转动设备和换热器时，净空高大于等于3.5 m。但是目前阶段，由于日常排放量的加剧，初始的间距标准无法适应。需要进行拔高处理。根据实际应用情况，同时增加固定的数值，促使间距比例保持统一。而当管廊设计时，需要考虑管廊横梁和纵梁的结构断面和型式，一般会选择两种称重梁互为穿插的形式来实现，在提升整体应用运输排放效果的同时，还提升了布设的安全性、稳定性。多层管廊一般上下层间距为1.2～2 m之间，主要取决于该层管道的直径大小。当支管廊与主管廊相交时，管廊高差取决于管道相互连接的最小尺寸，一般以500～750 mm为宜，对于大型装置可以采用1 000 mm高差。至于沿工厂边缘、不会影响厂区交通及不存在未来改造扩建区域，从经济性及检修方便方面考虑，该段可以用管墩敷设，离地面300～500 mm即可[5]，如图3所示。

图3 厂区支管廊与主管廊的布局

4 管廊的其他布置

4.1 平台护栏的布置

管廊顶部经常涉及某些阀门操作以及日常的保养与维护，所以在管廊顶层需设置检修通道，其宽度应大于0.7 m净空高大于2.1 m，但是这种设计一定程度便需要减少日常布设防护的距离，安全性降低，所以，为保障操作人员安全必须在两边设置安全护栏，扩大对比布设直径，形成更大面积操作区域的同时，还起到了稳定实际管道布设的作用。在靠近装置边界段管廊，常设有很多阀门、仪表、盲板等，因此可以在该处设置直爬梯，并在爬梯顶端设置小型操作平台，尽可能使阀门均匀布置在平台两侧。

4.2 电缆仪表的布置

对于多层管廊电缆槽的布置，需提前与电气进行确认并在管廊上预留出足够的空间，电缆槽应安置在上层管廊两侧，多个电缆槽架在安置时不应紧密排列，需要留有一定的空隙，避免压力过大造成的管道爆裂问题。其纵向间距应在1 m以上。低闪点和高温气体管道应尽可能与电缆仪表槽架保持较远距离，防止发生电磁感应现象。

4.3 采样点的布置

当管道有固定采样点时，应合理安排采样点，使采样和操作更加容易。采集的样品必须具有代表性和准确性。输送液体的水平压力管道的采样点应布置在管道上部或侧面；水平自流管道的采样点应设置在管道的底部。排气阀应设置在管道上方，放空阀应设置在液体管道下方。

4.4 阀组的布置原则

在管廊下方柱子两边，通常布置调节阀组、疏水器、蒸汽伴热调节器、排冷凝水器、取样柜等。调节阀组通常布置在地面上便于操作、检查、改造的位置，调节阀组尽量布置在靠近装置侧，一般布置在管架支柱外侧1 m左右。与阀组一同安装的孔板应安装在立管上，为安装方便，孔板标高一般为2 m左右，同时，在管道对应的区域建设防护板，板宽控制在1.25～3.5 cm之间，形成布设安全距离，提升管道整体的安全性。