LNG接收站管廊結(jié)構(gòu)條件探討

任 偉

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

LNG接收站管廊結(jié)構(gòu)條件探討

任 偉

(中海油山東化學(xué)工程有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250101)

隨著國內(nèi)對于LNG需求不斷增加，LNG接收站建設(shè)也越來越多。管廊作為接收站主要管道支撐對于接收站設(shè)計(jì)運(yùn)營有著至關(guān)重要的作用。本文從實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)，綜合各專業(yè)要求探討更好的確定管廊結(jié)構(gòu)形式及荷載條件。

結(jié)構(gòu)形式；荷載條件；LNG接收站；管道系統(tǒng)

LNG接收站的主要功能是接收、儲存和再氣化LNG，并通過天然氣管網(wǎng)向用戶供氣，主要工藝區(qū)域有：碼頭及棧橋區(qū)域，罐區(qū)，LNG外輸區(qū)域，及高壓氣化區(qū)等。各區(qū)域工藝主管多集中于管廊上。 因此管廊結(jié)構(gòu)形式選擇及荷載設(shè)計(jì)對于接收站的整體美觀及安全平穩(wěn)運(yùn)營有著舉足輕重的作用。本文從我公司設(shè)計(jì)的某LNG項(xiàng)目出發(fā)探討管廊結(jié)構(gòu)形式及荷載條件設(shè)計(jì)。

1 管廊設(shè)計(jì)的基本要求

工程行業(yè)中管廊設(shè)計(jì)需貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、布局優(yōu)化[1]。管廊設(shè)計(jì)一般要求：大直徑管道宜靠近管廊立柱布置；蒸汽及公用工程及工藝氣管道宜布置在上層；低溫介質(zhì)宜布置在下層；工藝管道應(yīng)根據(jù)兩端所連接的設(shè)備管口標(biāo)高布置，以便做到“步步高(低)”；電纜及儀表橋架宜布置在上層，且滿足與可燃介質(zhì)管道凈距要求。

管架、管墩在方案階段結(jié)構(gòu)布置時(shí)，管道專業(yè)應(yīng)與總圖、水道、儀表、電氣等專業(yè)協(xié)調(diào)，在滿足工藝條件下，應(yīng)根據(jù)溫度區(qū)段、道路、地下管網(wǎng)等具體情況和結(jié)構(gòu)專業(yè)共同協(xié)作，合理確定管架(管廊)、管墩的結(jié)構(gòu)體系，并應(yīng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置方案。

管廊結(jié)構(gòu)形式可分為獨(dú)立式管架(墩)，管廊式管架，桁架式管架等；按材質(zhì)鋼筋混凝土凝土管架、鋼結(jié)構(gòu)管架和混合結(jié)構(gòu)管架。

2 LNG接收站管廊結(jié)構(gòu)形式

2.1 碼頭及棧橋區(qū)

圖1 碼頭及棧橋區(qū)域管架立面圖

此區(qū)域主要管線為由LNG船輸送至大罐的LNG卸料管，大罐至船的返回氣及低流量循環(huán)管線、火炬管線、消防水管。公用工程管線主要有：氮?dú)夤?、儀表風(fēng)管、壓縮空氣管、生活水管。工藝管線管徑較大，跨度也大且溫度低均有較大應(yīng)力，公用工程管線管徑小跨度也小。碼頭及棧橋區(qū)域主體很長約為800 m，從經(jīng)濟(jì)合理及美觀協(xié)調(diào)角度考慮，工藝管線走獨(dú)立管墩(每6 m一個(gè)，混凝土結(jié)構(gòu)，上鋪埋件)，公用工程管線及橋架走獨(dú)立管架(每三m一個(gè)，鋼結(jié)構(gòu))。考慮到工藝管較大應(yīng)力位移，管道凈距控制在300 mm以上，見圖1 碼頭及棧橋區(qū)域管架立面圖。

罐區(qū)管廊設(shè)計(jì)思路基本同碼頭及棧橋區(qū)域，采用低管墩方案，與大罐對接處局部平臺采用高架管廊。按照規(guī)范要求罐區(qū)周圍一般設(shè)置消防環(huán)形通道，為滿足車輛通行要求上罐部分管廊一般按凈空6 m設(shè)計(jì)。

2.2 工藝區(qū)

工藝區(qū)為接收站主要設(shè)備模塊集中區(qū)域，主要有再冷凝器、高壓泵及汽化器，主要管線為低壓LNG，高壓LNG，BOG壓縮氣，低壓回流線，高壓回流線，高壓外輸氣及火炬氣等。

高壓泵及汽化器進(jìn)口均為LNG管線，流向上應(yīng)由主管底部接出，并盡量步步低接入設(shè)備管口；高壓泵出口高壓LNG應(yīng)步步高接到高壓LNG主管已滿足排凈要求；相關(guān)NG氣均應(yīng)從頂部接入主管線相關(guān)出口安全閥閥組均應(yīng)高出火炬主管。

按照走向合理，檢維修通行方便等設(shè)計(jì)要求，工藝區(qū)管廊主體分為三層：底層為LNG及液相回流線，等液相管線；二層為公用工程管及橋架，局部設(shè)置安全閥組操作及巡檢平臺等。見圖2工藝區(qū)管架立面圖。

圖2 管架立面圖

槽車區(qū)及公用工程區(qū)設(shè)計(jì)思路基本同工藝區(qū)。為減少海洋環(huán)境腐蝕引起的結(jié)構(gòu)破壞，管廊主體均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)構(gòu)荷載條件需考慮因素

3.1 垂直載荷

作用于管架上的垂直荷載，其中永久荷載應(yīng)為結(jié)構(gòu)自重；管道自重、管道附件、保溫層、防火層和管道內(nèi)介質(zhì)的重量；電纜和儀表槽板重；操作平臺和走道板的自重。平臺和走道板上的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可采用2O kN/m2；試壓時(shí)的充水荷載可按實(shí)際情況采用，不考慮所有管線同時(shí)試壓情況，僅考慮需水壓試驗(yàn)的最大管道重量及其余管道空管重即可。

3.2 水平推力

固定管架橫梁上的水平推力應(yīng)包括：管道補(bǔ)償器的彈性反力；2 關(guān)閉閥門時(shí)，管道的閥門、彎管及盲板等由介質(zhì)產(chǎn)生的盲板力；管道變形時(shí)在剛性活動(dòng)管架上的摩擦力。

普通管道按照鋼對鋼摩擦系數(shù)0.3乘以重量計(jì)算水平推力；工藝主管系多為低溫管道，需進(jìn)行應(yīng)力分析，根據(jù)分析結(jié)果將推力反映到固定架上。如設(shè)置導(dǎo)向支架，大管道徑向載荷較大時(shí)也需要管道專業(yè)提出，以免遺漏；橋架等無需考慮水平推力。

3.3 風(fēng)荷載

作用于管架橫向的管道風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk，計(jì)算公式為：ωk= μsμzω0dld，μs風(fēng)荷載體型系數(shù); μZ風(fēng)壓高度變化系數(shù);ω0基本風(fēng)壓；d管道外徑(含保溫層)；ld管道跨度

3.4 地震荷載

依據(jù)規(guī)范GB20368液化天然氣(LNG)生產(chǎn)儲存和裝運(yùn)要求接收站內(nèi)管道按照OBE設(shè)計(jì)，SSE工況進(jìn)行極限校核。地震加速度依據(jù)接收站地質(zhì)安全評價(jià)報(bào)告確定[2]。

以上各主要載荷均可通過管道應(yīng)力分析分別得到，為保證載荷條件準(zhǔn)確性，分工況將相關(guān)載荷點(diǎn)到支撐點(diǎn)位置，對于敏感管系還需要限制結(jié)構(gòu)豎向變形或位移，由土建專業(yè)根據(jù)其相關(guān)規(guī)范進(jìn)一步組合工況核算結(jié)構(gòu)梁柱尺寸及連接形式。

4 結(jié)論

(1)經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，綜合考慮各種因素，保證了管道走向合理優(yōu)化，管支架及結(jié)構(gòu)主體經(jīng)濟(jì)安全，我公司設(shè)計(jì)的LNG接收站順利投產(chǎn)運(yùn)營。

(2)管道專業(yè)應(yīng)與結(jié)構(gòu)專業(yè)、工藝專業(yè)緊密配合，力求在滿足管線走向前提下提出更為精準(zhǔn)的條件已滿足項(xiàng)目建設(shè)運(yùn)營要求。

[1] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 51019-2014 化工工程管架、管墩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2014．

[2] 全國石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)液化天然氣分技術(shù)委員會(huì).GB 20368-2012 液化天然氣(LNG)生產(chǎn)、儲存和裝運(yùn)[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2010.

(本文文獻(xiàn)格式：任 偉.LNG接收站管廊結(jié)構(gòu)條件探討[J].山東化工,2017,46(11):122-123.)

Structural Load Conditions Discuss of LNG Terminal

RenWei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Co.,Ltd.,Ji'nan 250101,China)

With the increasing demand for domestic LNG, LNG terminal construction is also more and more. The main piping rack has a vital role in the design and operation of LNG terminal.In this article, the comprehensive majors requirements from the actual project are discussed to determine the structure type and load conditions

structure type;load conditions;LNG terminal;pipeline system

2017-04-09

任 偉(1983—)，男，山東棗莊人，畢業(yè)于華南理工大學(xué)化工工藝專業(yè)，獲工學(xué)碩士學(xué)位，中級工程師，從事工程設(shè)計(jì)。

TE973

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1008-021X(2017)11-0122-02