浅谈化工园区公用管廊的规划设计及运行管理

王志武，李乃杰，刘秉臣

(明泉集团股份有限公司，山东 济南 250200)

0 引 言

随着社会需求的不断增长和实体经济的快速发展，很多城市或县区都建有化工工业园(简称“化工园区”)，化工园区内通常有化工、制药、高新材料、气体制取等行业企业，也有热力、污水处理、机械制造、铸造、电子等行业企业，如何实现企业间资源的有效利用，化工园区的公用管廊起到了重要的桥梁和纽带作用——公用管廊将企业之间、企业与码头/仓储之间连在一起，形成园区的“大动脉”，保证液体和气体的高效便捷输送，以较低的投资成本实现较高的资源利用率和生产效率[1]。

公用管廊通常建设为“地上结构”，上面敷设工艺介质管道和公用工程管道，如甲醇管道、液氨管道、氮气管道、氧气管道、一次水管道、自来水管道、污水管道、天然气管道、蒸汽管道、暖气管道等。据目前对一些市县化工园区公用管廊现状的考察与分析，往往存在着较多的问题，主要可归结为以下几方面：首先，很多公用管廊缺乏统筹规划设计，缺乏科学发展的理念，设置不合理——很多企业为满足自身的需求，向不同方位的企业设置了多条独立的管廊，随着园区内企业的增多和工业产品的增加，管廊越来越多，或者沿马路，或者环绕企业院墙，或者隐藏在绿化带中，或者埋地，累计占地面积越来越大，累计投资越来越多，资源浪费严重；其次，公用管廊的安全管理存在隐患——园区内企业常各自为政，缺乏统一的协调，很多本属于同工况同介质的管道，结果在不同的位置敷设了很多条，而很多管道属压力管道，介质具有易燃易爆等特性，这些管廊及管道的无序设置给安全生产带来诸多不利；再者，很多化工园区已有管廊无法合理有效地予以后续利用——随着企业产品产能的扩张或建设新项目，经常在原有管廊上增设新管道，这就需要考虑原有管道的空间布置和原有管廊载荷方面的问题，实际工作中往往由于缺乏之前的基建和管道设计资料，使管道增设工作难以顺利进行。因此，需要园区管委会、企业、设计方、施工单位等有关方的有效协作，在公用管廊总体规划设计方案、技术保障措施、运行管理等方面予以优化改进。

1 公用管廊的总体规划设计

化工园区公用管廊的总体规划设计是非常重要的。总体规划设计应遵循绿色发展、可持续发展、集约发展的原则，实现运行管理的综合化、一体化、智能化，并优先考虑安全应急、环境保护等设施的设计，实现公用工程及基础设施一体化，提高资源利用效率。

(1)基于园区总平面布置图，结合园区内各企业的位置、性质、对公用工程系统和物料(介质)的需求，进行公用管廊的总体规划设计：管廊走向要充分考虑与各企业的衔接，力求简洁顺畅，布置在绿化带较宽、用户相对较集中的道路一侧；管廊走向应使多数管道布置合理，少绕行，尽量减少管道长度；分期建设的企业，管廊走向应全面规划、近期集中、远近结合，近期管道穿越远期用地时不得影响远期用地的使用；管廊与临近建/构筑物布置要满足安全间距要求[2]。

(2)公用管廊一般沿马路设置，尽量与马路平行，如此有利于施工，也利于消防、检修和维护；其次，马路上的照明灯，可在管廊柱子上设置，这样可省去安装灯杆和埋地敷设电缆等工作，也可节省用地。

(3)公用管廊建议采用砼结构，钢构管廊的使用寿命一般在20～50 a，而砼结构管廊的使用寿命可达100 a以上；钢结构管廊需定期进行防腐维护，其除锈防腐属于登高作业，除锈时也易产生电火花，而电火花在化工园区内存在引发燃烧爆炸等事故隐患。简言之，采用砼结构管廊，一则使用周期长，二则可减少防腐维护费用和不安全因素。

(4)公用管廊设计宽度主要由管道的数量与管径的大小确定，并留有余量，可取4～9 m；管廊层数可取3～4层，最下层高度一般取6 m，以保证地面车辆通行和货物运输，最下层一般设计为“水管层”，一次水、自来水、循环水、中水、污水等均设置在该层；管廊最上层一般设计为电缆层，敷设动力电缆等，同时在该层设置走廊，供施工、巡检和检修时通行，走廊宽度一般取0.8 m，走廊两侧设置安全护栏，护栏高度取1.4 m；管廊中间层设置其他流体管道；管廊层间距一般取2.0～2.5 m，主要取决于管径的大小和施工检修作业空间方面的要求。

(5)除了雨水管道和消防管道设计为埋地管道外，其他管道，包括天然气管道、一次水管道、自来水管道、暖气管道、排污水管道、电缆等均建议设计为在地上管廊上敷设，即供水、供电、供热、通信、工业流体等均在公用管廊上集中分类布置。埋地管道事故隐患较大，也不利于日常检查、维护和运行管理，因此管道应少走地下、少绕行。例如：其他项目的开挖施工易造成原有地下管道破裂而发生火灾、爆炸和地陷等事故；密匝的地下管道之间还会“交叉感染”，2010年，黑龙江巴彦县某污水管道渗漏进入了停水后的自来水管道，导致居民集体腹泻[3]；地下管道泄漏后，往往会因为缺少监测手段，很难及时准确地判断漏点位置，延误维修时间，继而导致次生事故。据统计，2008—2010年，全国仅媒体报道的地下管道事故平均每天就有5.6起，全国每年由于路面开挖造成的直接经济损失约2 000亿元[3]。地下管道自身的老化和腐蚀是泄漏原因之一，第三方施工等外部因素是造成管道泄漏事故的首要原因，埋地管道信息不确切/不共享、施工过程不专业也是原因之一。

(6)公用管廊的设计应有充分的灵活性与一定的弹性，预留10%～20%的余量，利于后期管道的增设扩容，以适应园区分期开发及建设的需要。管廊柱子的外侧可设置金属埋件，这些埋件上可焊接短梁，可在此短梁上敷设新管道，以达到管廊扩容的目的；管廊柱子的前后侧也可设置金属埋件，然后用型钢把这些埋件连在一起，可大大增强管廊抵御管道水平推力(矩)的能力。例如，A和B是前后相邻的2根管廊柱子，A柱的后侧设上下2块金属埋件，B柱的前侧设上下2块金属埋件，用2根型钢组装为X型，X型的4个端点与这4块金属埋件焊接成一体，从而使得这一组柱子紧紧连在一起，可有效增加管廊的承载能力。

(7)对于园区旧管廊，同样可以进行合理规划设计。查阅原有图纸资料，对旧管廊的载荷情况进行分析研究，对其结构进行加固或加高加宽，使新、旧管廊连为一体，可有效增加管廊的载荷和减少占地面积及投资，并有利于集中管理。当然了，旧管廊的加固改造，不仅要做到合理、节约，还要兼顾美观，更重要的是要保证其安全可靠。例如，山东省泰安市宁阳县宁阳化工产业园近几年进行了提升改进，吸引了一大批技术密集型、资金密集型企业入驻，为适应经济发展的需要，园区管委会对公用管廊进行了重新规划设计及建设，蒸汽、液氨、氢气、氮气、氧气、污水等管道均在新建的公用管廊上敷设，实现了热力、化工、制氧、制药、新材料、水处理等行业企业间管道物料的流通，大大节约了运输和管理成本，提高了生产效率，也有效保证了生产安全。

2 公用管廊的技术保障措施

(1)公用管廊每隔50～100 m可设置爬梯一处，供施工、检查和检修维护等使用，爬梯尽量设计为折返梯并设置安全护栏。

(2)公用管廊上的主管道上尽量不设置阀门，分支管道的阀门应尽量靠近用户企业，由用户企业使用和管理——阀门应采用电动或气动切断阀，以便在DSC系统上实现操控。

(3)若蒸汽等管道上需设置安全阀，须在安全阀后的放空管道上设置消音器，以杜绝噪音污染；同时，消音器须同支撑钢梁可靠连接，避免管道突然超压放空时因气量过大而把消音器内件吹出酿成事故。蒸汽管道吹扫过程最易发生事故，需核实好固定支架和滑动支架的位置及施工质量，要控制好吹扫气的温度和压力，时刻注意管道热胀冷缩的位移量，发现异常情况及时停止吹扫并进行安全处理。

(4)蒸汽管道，低点处设计有疏水管(或导淋)和阀组，这些疏水管和阀组距离前后支撑横梁的水平距离须在0.5 m以上，防止主管道的热胀冷缩“挤压掉”这些疏水管和阀组而酿成事故；蒸汽管道使用前须有足够的暖管时间，暖管期间做好疏水工作及位移量的检查工作。

(5)对于可能产生凝液的化工气体管道，可在管道低点处设置疏水管，将凝液引入回收利用系统，可采用低压氮气或0.5 MPa蒸汽作为动力源，利用机械原理将凝液定期输送至回收利用系统。明泉集团股份有限公司的外管廊项目，多条管道采用了“凝液回收装置”，全系统密闭操作、自动控制，无泄漏，运行状况良好。

(6)沿管廊每隔100 m左右应对所有管道进行标识，标识包括介质名称、介质流向、管道规格等，均用醒目且不易脱落的颜色标识，以利日常的维护管理和检修作业。

(7)沿管廊每隔一定距离设置监控探头，对管道情况进行实时监控，发生异常时可及时报警及处理。管廊两侧严禁大的开挖施工和堆放其他物品。

(8)管廊跨越河流、铁路、公路等天然障碍物时，一般设置大跨度桁架，桁架上须设置明显的限高标识牌，并视情况在桁架上设置摄像头和照明灯；桁架的“桥墩”应设置限速标识牌，并采取在其外表面涂刷警示色的安全保护措施，以防船舶、车辆和施工机械的失误撞击。

(9)在一些化工园区内，会有110 kV架空电力线经过，管廊和高压线的交叉往往无法避免，此时可采取“凹”型的特殊设计——管廊接近高压线时，整体下落到一定高度从高压线下通过，远离高压线时再恢复至原管廊高度继续向前。需注意的是，公用管廊顶距离110 kV架空电力线(最大弧垂时)最小净空需保持在4 m以上，实际施工中需保持在6 m以上[1]；施工中，吊车起重臂与高压线之间一定要保持安全距离，需单独编制安全施工方案，并由专业人员全程监护施工。

(10)管廊管道在跨越公路、铁路、河流上方时，此管道段上不得安装阀门、法兰、螺纹接头、波纹管等管件，因为腐蚀性、毒性或易燃易爆性介质一旦泄漏，将对下方的通行人员、交通设施等造成不可估量的损失[1]。

(11)管廊管道在施工完毕后，一般需进行无损检测和压力试验(一般采用水压试验)，为降低对周边施工人员的影响，无损检测一般在夜间进行，并设置安全隔离带，无关人员一律需在隔离带之外活动。

(12)公用管廊的接地系统应建设为环形接地网，接地电阻允许最大值不宜大于1 Ω；管廊上的金属管道、钢梁、电缆金属保护皮等均需与接地网连通，法兰间的螺栓等须按要求进行静电跨接。

(13)若需在原有管廊上增设热力管道，在原设计资料不全的情况下，也可以进行设计施工——在原有管廊上设弹簧支吊架或滑动架，在地面上设固定架，热力管道在原有管廊上敷设，每间隔一定距离通过U形弯落到地面上，同地面基础上的固定架紧固在一起，然后又返回到管廊上继续敷设。如此可将热力管道的主推力(矩)作用到地面上，原有管廊仅承载管道重力等次要作用力。

3 公用管廊的运行管理

公用管廊的投资模式多种多样，有地方政府投资的，有企业投资的，也有物料供给方和物料需求方共同投资的，更多的模式是地方政府“出地出规划”、各企业分摊“出钱出力”。公用管廊的建设方一般为园区管委会，园区管委会综合地区的长远发展规划和各入驻实体企业的需求，一般先委托一家设计院进行综合规划设计，形成初步设计图，之后园区管委会、设计院、各企业、行业专家等对初步设计图反复进行研究并形成终版图，最后通过招标方式由某家化建公司以PC模式进行建设施工和专业监理公司进行全程监督。

(1)管廊的结构施工和管道敷设施工，最好由一家单位承揽，因为各层钢构的施工和管道敷设施工往往交叉进行，若由两家或两家以上的单位来施工，会造成很多施工步骤上的不协调甚至造成冲突，而由一家单位来完成可消除怠工问题、节约财力物力，从而大大提高施工效率。

(2)公用管廊最初规划设计以及后续的补充设计，由同一家设计院来规划设计是必要的，如此对于后续管廊和管道的增设设计与施工而言，可减少很多不必要的沟通问题和很多不必要的资料证明，从而可加快后续的设计和施工。

(3)公用管廊和管道的施工建设、工艺变更、后续管道增设、管道维护和检修，园区管委会均需做好相应施工和检查记录，及时完善竣工图等资料，保留完整的管廊和管道资料，供相关企业查询，这对于管廊的施工、运行管理、维修作业等均有很大的帮助。

(4)公用管廊的主体管理者是园区管委会;公用管廊是园区公用工程系统的重要组成部分，很多工作需由园区管委会来负责调度和协调，园区管委会需制定完备的管廊管理制度。管廊的辅助管理有多种模式——有的根据物料的供需关系由相关方企业管理，有的根据企业距离管廊的远近分段分给企业管理，也有出租给第三方单位管理并对使用企业收取管理费用的，无论哪一种辅助管理模式，责、权、利必须明确，以确保公用管廊及管道的安全运行。

(5)公用管廊的监控系统、企业与园区管委会间的联络系统，均应保持良好运行，以便在出现异常情况时能及时报警和多方及时响应与联动，进行问题排查与处理，并防患于未然。

4 结束语

化工园区公用管廊将许多管道联系在一起，公用管廊具体建设实施过程是一项非常繁杂的工程，需要合理规划、精心组织、科学施工，需要不同专业的技术人员协作，共同研究与讨论，制定相应的解决措施。现阶段，国内化工园区公用管廊普遍或多或少存在一些问题，如占地大、投资高、管道乱、隐患多，这需要园区管委会、企业、设计方、施工单位等有关方的有效协作，在公用管廊规划设计方案、技术保障措施等方面予以优化改进。总之，公用管廊的合理规划设计，可有效减少投资、占地、运维成本以及后期增设管道的建设难度，以利实现公用管廊的集约化管理，提高企业的经济效益，使公用管廊的管理及运行更加安全、环保、高效、节能。