有色金屬冶煉室外綜合管網(wǎng)設(shè)計探討

鞠 霞

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330031）

在有色冶煉領(lǐng)域中，廠區(qū)新建、擴(kuò)產(chǎn)及工藝改造過程中，受各種場地條件的限制，廠區(qū)各種工藝管線、電力及通信電纜等需要合理規(guī)劃。

常用的管道布置形式有多種，地上布置有高、中、低支架，地下布置有埋地布置、地溝布置，其中地溝布置有分為通行、半通行、不通行地溝。越來越多的企業(yè)，尤其是大型工廠企業(yè)，由于廠區(qū)管線線路多、便于維修，并考慮廠區(qū)道路通車，多采用高支架結(jié)構(gòu)形式。本文針對有色冶煉中采用最多的高支架結(jié)構(gòu)形式管廊進(jìn)行介紹。

1 綜合管廊敷設(shè)設(shè)計流程

設(shè)計的一般流程見圖1。

圖1 綜合管廊敷設(shè)設(shè)計流程圖

根據(jù)廠區(qū)總平面圖及生產(chǎn)工藝要求，規(guī)劃各種管線走向、路線。經(jīng)過管線綜合及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，合理確定采取綜合管網(wǎng)敷設(shè)的管線種類、數(shù)量及管段；最終設(shè)計確定綜合管廊各段的走向、跨度、寬度、高度及層數(shù)等管廊整體特征參數(shù)。

布置一般要求管道盡可能整齊、平行敷設(shè)在管架上，除了做自然補(bǔ)償或方便安裝檢修外，盡量走直線，少拐彎，少交叉。管道，管架不應(yīng)擋門、擋窗，妨礙交通和采光。

根據(jù)管線、管廊規(guī)劃布置，詳細(xì)設(shè)計各管線在管廊的位置，支座位置、補(bǔ)償器位置等綜合管線設(shè)計。

2 室外綜合管廊布置圖

有色冶煉室外綜合管廊布置原則一般為：上層管架布置電力、電纜；中間層布置工藝管線，氣體管道等；下層管線一般布置液體管道，特殊介質(zhì)管道。具體配置見圖2，圖3。

圖2 綜合管廊平面布置示意圖

圖3 綜合管廊斷面圖

3 管道布置中注意的問題

3.1 管道熱補(bǔ)償問題

管網(wǎng)熱力管道設(shè)計時必須考慮熱脹冷縮的問題，為使管道在熱狀態(tài)下穩(wěn)定和安全，減少管道熱膨冷縮時所產(chǎn)生的應(yīng)力，管道受熱時的伸長量應(yīng)考慮補(bǔ)償。

管道熱伸長量按式1 計算[1]：

式中：ΔL—管道熱伸長量（cm）。

L—計算管長（m）。

α—管道的線膨脹系數(shù)[cm/(m℃)]。

建議優(yōu)先采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞?。工程中常用的補(bǔ)償形式為方形補(bǔ)償器，空間方形補(bǔ)償器。空間型補(bǔ)償器的型式見圖4。

圖4 空間方形補(bǔ)償器

3.2 管道振動的問題

引起管道振動的原因有很多，經(jīng)常遇到的有：往復(fù)式壓縮機(jī)及往復(fù)式泵進(jìn)出口管道的振動；兩相流管道的振動；水錘、氣錘；安全閥排氣系統(tǒng)產(chǎn)生的振動；外部荷載引起的振動等。

采取的解決措施主要有：接軟接頭；管道強(qiáng)疏水，加穩(wěn)壓罐；增設(shè)支架等。

3.3 管道支架問題

管道支吊架是管道系統(tǒng)中的一個重要組成部分。它對管道起著支撐重量，平衡介質(zhì)反力，限制位移和防止振動等作用。因此，在管道設(shè)計時，合理布置和正確選擇結(jié)構(gòu)合適的支吊架，能改善管道的應(yīng)力分布，確保管道安全運(yùn)行，并延長管道的使用壽命[1]。

管道支吊架應(yīng)在管道的允許跨距內(nèi)設(shè)置，在綜合管廊設(shè)計中，還要綜合考慮支架受力及支座個數(shù)布置的經(jīng)濟(jì)性。

綜合管廊設(shè)計中常用的支架形式有滑動支架、導(dǎo)向支架、固定支架。

固定支架設(shè)置的應(yīng)滿足以下要求：

當(dāng)管道在支撐點(diǎn)處不得有線位移和角位移；固定支架的設(shè)置應(yīng)滿足管道柔性設(shè)計的要求，并有利于自然補(bǔ)償；對于復(fù)雜管系，在需要提高穩(wěn)定性的場合；需要承受管道振動或沖擊荷載處宜設(shè)置固定支架；管道在支承點(diǎn)處需要限制管道多方向線位移的地方，應(yīng)選用限位支架；介質(zhì)溫度大約等于100℃或需用蒸汽吹掃的進(jìn)出裝置管道，宜在裝置邊界的鄰近管架上設(shè)置固定支架活限位支架，固定支架或限位支架的位置應(yīng)與裝置外的管道布置綜合考慮；π 型補(bǔ)償器應(yīng)設(shè)在兩個固定支架或軸向限位支架之間，距固定支架或軸向限位支架的距離不宜小于兩固定支架或軸向限位支架間距的三分之一[2]。

3.4 管道組件問題

管子及管件應(yīng)依據(jù)流體類別、設(shè)計壓力、設(shè)計溫度和腐蝕性等特性，綜合考慮材料、附件的經(jīng)濟(jì)性及焊接和加工性能，按照國家有關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行選擇，且應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的產(chǎn)品。

3.5 管道敷設(shè)及安全距離

架空管道的敷設(shè)應(yīng)滿足操作間距，對特殊介質(zhì)的管道，比如燃?xì)?、氧氣、氫氣、乙炔氣體等管道的布置間距需要滿足相關(guān)的規(guī)程規(guī)范要求。

4 工程實(shí)例

圖5 某工程為例，室外綜合管廊采用混泥土結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)點(diǎn)是后期維護(hù)成本低，缺點(diǎn)是占地大。

圖5 某工程混泥土綜合管網(wǎng)

圖6 是某在建工程室外綜合管廊，這個管廊不同于其他大型工程設(shè)計，考慮整個項目規(guī)模不大的特點(diǎn)，合并了主工藝煙氣管道同電力、電纜、循環(huán)水、等管道。

圖6 某在建工程綜合管網(wǎng)