石油化工裝置管廊規(guī)劃要素淺析

楊振楠

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 青島 266071)

管廊是石油化工裝置的重要組成部分，其布置合理與否會(huì)直接影響到裝置投資、施工、運(yùn)維以及美觀等方面，同時(shí)也是決定工廠整體布局合理性的一個(gè)因素。裝置管廊的布置涉及諸多方面，要使其實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的要求，需要在裝置平面布置中考慮管廊走向、柱距、高度、寬度、荷載等多方面要素。

1 管廊走向

石油化工裝置管廊走向是管廊布置首先要考慮的問題。一般新建裝置的管廊往往有多種走向選擇，合理選擇走向是管廊布置的靈魂。管廊走向應(yīng)結(jié)合新增裝置和周邊系統(tǒng)管架的近期和長(zhǎng)期的建設(shè)規(guī)劃，體現(xiàn)實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)型、整體性和延伸性，同時(shí)還需要兼顧自控、電氣槽盒的走向，使裝置管廊距離盡量短并且滿足裝置需求。一般在裝置設(shè)備較少的情況下，通常選用一端式或直通式管廊，設(shè)備較多時(shí)可根據(jù)情況選用“L”型、“T”型或“Π”型管廊[1]。

2 管廊柱距

管廊柱距較小，相應(yīng)承載的荷載較小，基礎(chǔ)和立柱較小，但管架基礎(chǔ)數(shù)量增多，施工量增大；管廊柱距較大，相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)量雖然減少，但荷載增大，基礎(chǔ)和立柱變大。因此管架的跨度應(yīng)在允許的范圍內(nèi)根據(jù)施工方便程度和經(jīng)濟(jì)比較來確定。工程中通常選用的跨距一般在6～9 m之間，為保證裝置內(nèi)部整體美觀，盡量將柱距保持一致，同時(shí)應(yīng)盡量保證與裝置內(nèi)構(gòu)架的柱距保持一致，有利于管廊與構(gòu)架聯(lián)通管道的通過及支撐。當(dāng)管廊跨越道路時(shí)，可采用桁架形式跨越，桁架梁的間距應(yīng)保證管道跨距。

3 管廊高度

裝置管廊的最小垂直凈距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來確定。一般來講，管廊凈高應(yīng)滿足人員通行；管廊下方如布置機(jī)泵，為滿足泵的檢修，管廊下方凈高不小于3.2 m[2]；當(dāng)管廊下方作為消防通道及檢修通道時(shí)，管廊至地面的最小凈高不應(yīng)小于4.5 m。

裝置管廊一般布置為單層或多層，多層管廊的層間距一般設(shè)置為1.2～2.4 m，管廊改變方向或者兩管廊成直角相交時(shí)，管廊錯(cuò)層布置，錯(cuò)層高差一般設(shè)置為0.6～1.2 m。裝置管廊的層高確定主要取決于裝置規(guī)模和最大管道的直徑，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合管架的寬度、跨度和現(xiàn)場(chǎng)情況。一般大型裝置或管廊內(nèi)管道直徑較大時(shí)，管道周圍應(yīng)有足夠的空間來進(jìn)行施工及維護(hù)，管廊層高可相應(yīng)增大。

裝置管廊最上層一般布置蒸汽管道、放空總管等公用工程管道，管道一般貫穿整個(gè)裝置，輸送距離長(zhǎng)，為滿足管道柔性，需設(shè)置“π”型補(bǔ)償器進(jìn)行自然補(bǔ)償。管廊最上層一般設(shè)置操作通道，供人工操作與蒸汽總管連接管道的根部閥，當(dāng)自控和電氣有檢修電纜橋架要求時(shí)，也需要設(shè)置檢修通道。為保證“π”型補(bǔ)償器所需的空間且滿足通道人員通行，“π”型補(bǔ)償器最小凈空2.2 m，管廊的補(bǔ)償器支撐梁高度需根據(jù)管道情況合理確定。

4 管廊寬度

裝置管廊的寬度主要由管道的數(shù)量和管徑的大小確定，并預(yù)留10%～20%的裕量[1]。在石化裝置工程設(shè)計(jì)中，一般將自控和電氣的電纜橋架放置在管廊的最上層，這時(shí)的管廊寬度除了考慮電纜橋架本身的寬度，還要將儀表和電氣電纜之間的安全距離考慮進(jìn)去，電纜橋架與管道之間的距離也應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)規(guī)范的要求。管廊最上層一般還需設(shè)置公用工程管道根部閥的操作通道，出于電纜橋架檢修目的，自控和電氣橋架旁設(shè)置檢修通道。管廊寬度的設(shè)置也應(yīng)考慮以上通道的要求。石化裝置管廊的預(yù)留量在實(shí)際設(shè)計(jì)中存在一定的不確定性，不僅要考慮當(dāng)前裝置需求，還要裝置未來改擴(kuò)建規(guī)劃和檢維修需求。像一些即已建成的石化裝置，管廊上的可利用空間越來越有限，而改擴(kuò)建和檢維修卻在一輪輪進(jìn)行著，如管道改造規(guī)模較大，需改擴(kuò)建原有管廊，對(duì)于原管廊基礎(chǔ)的處理、施工等各方面的難度較大，改造投資也會(huì)增加。因此，對(duì)于位置受限制，遠(yuǎn)期可能還有諸多暫時(shí)不明朗發(fā)展規(guī)劃的裝置，應(yīng)將裝置管廊盡量做寬，充分利用土地資源，從總體上減低企業(yè)改擴(kuò)建的成本。

5 管廊荷載

裝置管廊荷載主要包括垂直荷載和水平推力。

垂直荷載包括結(jié)構(gòu)自重、管道自重、設(shè)備重、附件重、保溫(冷)重、介質(zhì)重或試壓時(shí)的水重、電纜和橋架重等。作用于管

廊橫梁上多根管道的垂直荷載，可以按均布荷載計(jì)算；當(dāng)遇有一根管道作用于梁上的荷載大于10 kN時(shí)，該管道應(yīng)單獨(dú)按集中荷載考慮。

活動(dòng)管架的水平推力為管線由于熱脹冷縮而產(chǎn)生位移時(shí)產(chǎn)生的綜合摩擦力。固定管架所承受的水平推力包括補(bǔ)償器的彈性力、由活動(dòng)管線傳來的摩擦反力以及管線的不平衡內(nèi)壓力(如波形補(bǔ)償器、關(guān)閉的閥門等)。而在具體工程設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡可能減少固定支架的推力，以節(jié)約建設(shè)成本。一般來講，減少固定支架水平推力的方法有如下幾種：

(1)設(shè)計(jì)合理的補(bǔ)償(利用自然補(bǔ)償、安裝合理的補(bǔ)償器等)；

(2)合理劃分固定點(diǎn)支架的距離；

(3)合理布置熱力管道，盡量增大管道之間的牽制作用；

(4)合理布置管線走向。

由于管廊規(guī)劃時(shí)往往都無法預(yù)知管架上所有管線的管徑以及所輸送的介質(zhì)，因此管廊荷載最終的合理確定通常還要有一定的經(jīng)驗(yàn)成分在內(nèi)。新建裝置規(guī)劃管廊荷載時(shí)，留有一定裕量是非常有必要的。這樣，如未來裝置改造管廊上已無可用位置，而管線又必須從此處經(jīng)過時(shí)，就可以通過在管廊上設(shè)置支架或吊架來完成管線的敷設(shè)，而無需進(jìn)行復(fù)雜的加固，方便改造和施工。

6 結(jié)語

管廊作為整個(gè)石化裝置的重要樞紐，對(duì)裝置的布局及設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用。在全面考慮走向、柱距、高度、寬度、荷載等要素之后，管廊的規(guī)劃可以極大地被優(yōu)化，不僅可以節(jié)約投資成本，更可以獲得長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益。管廊的科學(xué)規(guī)劃有利于節(jié)省投資成本、施工費(fèi)用，能夠避免裝置遠(yuǎn)期升級(jí)改造出現(xiàn)無謂的拆遷重建，為今后發(fā)展節(jié)約成本。因此在裝置管廊規(guī)劃中，應(yīng)注重優(yōu)化管廊布置，合理利用管廊上的空間，在充分滿足裝置工藝需求、安全生產(chǎn)、人員操作檢修的前提下，管廊的布置力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理且整齊美觀。