化工廠外管廊設(shè)計淺析

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(北京眾聯(lián)盛化工工程有限公司，山西 太原 030031)

化工企業(yè)的物料大多為易燃易爆、腐蝕、有毒、高溫等危險化學(xué)品，外管廊作為輸送這些危化品的管道集中敷設(shè)的場所，是化工裝置不可或缺的一部分，也是最容易被輕視的一部分，因此，在設(shè)計中常存在一些不符合規(guī)范之處，可能存在一些安全隱患?，F(xiàn)對外管廊設(shè)計中常見的問題作一探討和總結(jié)，供業(yè)內(nèi)參考。

1 管架邊緣與相鄰設(shè)施的水平距離

《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》[GB50316-2000(2008年版)]中有相關(guān)規(guī)定如下：

(1)至鐵路軌外側(cè)≥3.0 m；

(2)至道路邊緣≥1.0 m(GB50160-2008之4.3.8條為≥0.5 m；化工裝備布置設(shè)計規(guī)定之4.4.4條為≥1.0 m)，特殊情況下可取0.5 m；

(3)至人行道邊緣≥0.5 m；

(4)至廠區(qū)圍墻中心≥1.0 m；

(5)至有門窗的建筑物外墻≥3.0 m(鋼鐵廠總圖運輸設(shè)計手冊中規(guī)定燃?xì)夤艿谰喾课荨?.0 m，設(shè)計時在條件允許且合理的情況下可只留足5 m)；

(6)至無門窗的建筑物外墻≥1.5 m。

一般地，管架分混凝土和鋼結(jié)構(gòu)兩種，焦化廠、甲醇廠等化工裝置管架上的大管道較多，一般最大的混凝土柱為500×500 mm，型鋼柱則不超過500×500 mm，故在設(shè)計時，相鄰設(shè)施距管架軸線的最小水平距離應(yīng)為以上規(guī)定數(shù)值加上0.3 m。

2 管架的高度、層高、寬度及跨度

2.1 管架的高度

管架高度的設(shè)定，是據(jù)管道安裝及通行的便利考慮的，GB50160-2008之7.1.2條、HG/T20546-2009(31頁)以及《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》之8.1.5條，對不同用途的通道上的管架凈空都有要求，在設(shè)計管廊跨越道路時，管架凈空取5.0 m；在焦化廠及化工廠設(shè)計跨度較大時，縱梁高可達700 mm，故管架頂距地面一般設(shè)計為5.7 m以上。在其他不考慮管廊下車輛及行人通行的區(qū)域，管架高度可根據(jù)需要確定；管架分高低設(shè)計有利于熱力管道自然補償，但管架高差2 m時，跨越道路所形成的Π形彎不能滿足DN≥150 mm的蒸汽管道的應(yīng)力補償要求。

2.2 管廊的層高

《管廊配管設(shè)計規(guī)定》(SEPD0121-2001)中規(guī)定管廊的層高為1.2～2.0 m。其他設(shè)計參考書中也有相關(guān)內(nèi)容，在焦化廠、甲醇廠的管廊層高設(shè)計中，有時取2.5 m，首先因管徑比較大，如煤氣管道(直徑約1 000 mm)，縱梁也在400～700 mm不等，再加上150 mm的管托高度，管道進出管廊時，凈空為650 mm，可見層高2.5 m還是合理的；另外，小橫梁高度按300 mm計，假設(shè)敷設(shè)在管廊上有一排DN≤300 mm的不保溫管道，則上層小橫梁底至下層管道頂面為1.9 m，一個身高1.7 m左右的工人戴上安全帽還是容易通行的。當(dāng)然了，在一些精細(xì)化工如氟化工等企業(yè)，管徑都比較小，故層高控制在1.2～2.0 m之間，可相對節(jié)省土建及鋼結(jié)構(gòu)的投資，只不過在安裝及檢修時不如層高2.5 m的方便。此外，《裝置外部管道設(shè)計規(guī)定》(SEST03032-2002)中規(guī)定，設(shè)計走向相交叉的管帶時，應(yīng)考慮管道通過或連接的要求，兩管帶宜有適當(dāng)?shù)臉?biāo)高差，取600～800 mm，不過也應(yīng)按具體情況區(qū)別對待，比如φ400 mm的中壓蒸汽管，兩彎頭高度為610 mm×2=1 220 mm(為了減少熱應(yīng)力的影響，盡量選取長半徑彎頭)，而管徑大于400 mm的管道，即便使用短半徑彎頭都不夠。

2.3 管架的寬度

管架的寬度視管架上管道的數(shù)量、管道的大小、電氣儀表橋架所需空間、設(shè)計余量、設(shè)計管架層數(shù)(一般不多于三層)決定，同時要考慮總圖留給外管廊空間的大小，考慮到地上地下管道的分配，不能一味地減少層數(shù)而加寬管架，在設(shè)計時，如果管架寬度超過4m時，就應(yīng)考慮增加層數(shù)。

2.4 管廊的跨度

管廊的跨度視管道本身跨度、場地局限、配管需要、土建結(jié)構(gòu)等因素分為<18 m、≥18 m不等。在設(shè)計中如果最上層全部敷設(shè)的是大跨度煤氣管(DN300以上)，管道自身跨度為12～15 m，最上層就可以不設(shè)縱梁，以節(jié)省投資。跨度≥18 m的管廊，縱梁很高，應(yīng)設(shè)計為桁架。一些精細(xì)化工企業(yè)全部設(shè)計為大跨度(30 m左右)桁架，從鋼材使用量和管架美觀度上講非常合理，只是比縱梁式管架的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

3 管廊上管道及電氣儀表橋架的布置

管廊上管道的布置原則在很多手冊及規(guī)定中都有介紹，如《裝置外部管道設(shè)計規(guī)定》(SEST0303-2002)等，不過有以下內(nèi)容值得注意。

(1)《裝置外部管道設(shè)計規(guī)定》中要求去裝置的分支管道較多的熱力管道宜敷設(shè)在上層，但我們所設(shè)計的管架全為剛性管架，高溫管道設(shè)置在管架的下層或中間層，可減少管道推力對管架結(jié)構(gòu)的影響——在《化工管路手冊(下冊)》中(第159頁)也是這樣要求的，故我們所設(shè)計的熱力管道設(shè)在管架的底層或中間層。況且分支管較多，放在上層進出管廊時，由于兩邊通常設(shè)置有電氣儀表橋架，不易通過。

(2)《裝置外部管道設(shè)計規(guī)定》中要求電氣與儀表電信電纜橋架上層兩側(cè)布置，無屏蔽時凈距最小為1 m，而在《儀表配管配線設(shè)計規(guī)定》中規(guī)定儀表匯線橋架與電氣橋架平行敷設(shè)時的間距不宜小于600 mm。在設(shè)計過程中，我們經(jīng)常放置于頂層的兩側(cè)，如設(shè)有檢修通道，就以檢修通道相隔；如不設(shè)檢修通道，在條件允許的情況下凈距留足1 m。

(3)電纜橋架與管架上管道的間距要求，《儀表配管配線設(shè)計規(guī)定》中規(guī)定儀表線路與工藝設(shè)備、管道絕熱層表面之間的距離應(yīng)大于200 mm，與其他工藝設(shè)備、管道表面的距離應(yīng)大于150 mm；而在《石油化工自動控制手冊》(第3版)中的要求是，儀表匯線槽與工藝設(shè)備、管道隔熱層間的距離應(yīng)大于400 mm，與其他工藝設(shè)備、管道表面的距離應(yīng)大于330 mm?！豆I(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》第8.1.27條B類流體(易燃易爆氣/液體)管道與儀表及電氣電纜相鄰敷設(shè)時，平行凈距不宜小于1 m；電纜在下方敷設(shè)時，交叉凈距不應(yīng)小于0.5 m；當(dāng)管道采用焊接連接結(jié)構(gòu)且無閥門時，其平行凈距可取上述凈距的50%?！峨娏こ屉娎|設(shè)計規(guī)范》(GB50217-2007)中規(guī)定，架空明敷的電纜不宜平行敷設(shè)在熱力管道的上部，電力電纜與熱力管道平行凈距為1 m，與其他管道平行凈距為0.15 m；控制和信號電纜與熱力管道平行凈距為0.5 m，與其他管道平行凈距為0.1 m。

電纜與管道之間的影響主要為，電纜為帶電體，易燃易爆介質(zhì)管道泄漏，可能引起爆炸；腐蝕介質(zhì)管道、高溫介質(zhì)管道泄漏，可能對電纜造成危害。在化工設(shè)計中，管道連接大都采用焊接方式，所以保證儀表及電氣橋架距常溫管道0.5 m是比較合理的，另外應(yīng)盡量遠離熱力管道，并對熱力管道采取相應(yīng)的隔熱措施，以減小對電纜的影響。

如果公用工程出入管廊的支管不多，電氣、儀表電纜橋架也可分別放置在管架的兩側(cè)，視具體情況而定。

4 管架上應(yīng)力管線的補償

外管廊同裝置內(nèi)管廊一樣，最好利用管道的自然補償消除熱應(yīng)力效應(yīng)；一般蒸汽管線自然補償不能滿足要求時，采取兩端固定，中間做方形補償器予以補償——固定點間的熱伸長量應(yīng)小于250 mm，補償器的高度一般不小于2 m，補償器應(yīng)位于兩固定端的中間部位，當(dāng)不能滿足時，補償器與固定點的距離不宜小于兩固定點間距的1/3；此外，不宜在方形補償器附近設(shè)支管，固定點應(yīng)位于支管處，在外管廊設(shè)計時應(yīng)合理設(shè)計固定點。

管廊上由于空間受限，不能設(shè)置方形補償器時，可設(shè)置管道熱補償器。目前可供選用的管道熱補償器有多種類型，考慮到大多數(shù)管道熱補償器對管架產(chǎn)生的推力會影響土建結(jié)構(gòu)設(shè)計，故我們在設(shè)計時選用無推力型補償器。

5 其他方面

5.1 管托的設(shè)置原則

保溫、保冷管道設(shè)置管托；襯里管道可根據(jù)需要決定是否設(shè)置管托；直徑大于400 mm的不保溫管道設(shè)置管托[依據(jù)《管架設(shè)置和選用規(guī)定》(SESA0202-2002)]，而《工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范》之第10.5.1條規(guī)定，DN≥600 mm的不保溫氣體管和DN≥500 mm的不保溫液體管應(yīng)設(shè)置管托。在實際應(yīng)用中，DN<600 mm的不保溫氣體管和DN<500 mm的不保溫液體管可以不加管托。

5.2 檢修通道的設(shè)置

《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊》中介紹，必要時沿管廊走向也應(yīng)設(shè)操作檢修通道(平臺)。在設(shè)計中，考慮到電氣儀表與電纜之間必須留有一定的安全間距，故在管廊上加設(shè)平臺，平臺寬1 m。

5.3 靜電接地

《動力管道設(shè)計手冊》中規(guī)定，所有可燃液體、氣體的配管應(yīng)接地；管廊上的配管，每隔80 m連接一個接地線。

6 結(jié) 語

考慮水平距離時，在滿足規(guī)范、施工及操作要求的前提下，應(yīng)盡量縮小間距，充分利用寶貴的土地資源。在確保安全可靠的同時，應(yīng)使管廊設(shè)計經(jīng)濟美觀實用，如有后期工程，應(yīng)預(yù)留30%左右的空位，并考慮后期管架加層發(fā)展的空間。

管廊上管道和電纜的布置是否合理，影響土建結(jié)構(gòu)設(shè)計和管架寬度設(shè)計。設(shè)計中要充分考慮易燃易爆、腐蝕、高溫介質(zhì)對電纜的影響，留有足夠的距離。

配管時合理設(shè)置固定點，將整個熱力管道分成若干段，優(yōu)先利用自然補償，需設(shè)補償器時在兩固定點中間加設(shè)∏形彎。

參考文獻：

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