關(guān)于裝置界區(qū)管道設(shè)計布置的討論

王星凱 李沖

【摘要】本文針對化工工程中裝置界區(qū)管道的布置，從符合管廊上管道的設(shè)計要求、滿足裝置特點、綜合考慮各專業(yè)條件等方面進(jìn)行了討論，闡述了如何使界區(qū)管道的設(shè)計既滿足生產(chǎn)工藝要求，又做到經(jīng)濟(jì)和美觀。

【關(guān)鍵詞】裝置界區(qū) 管道設(shè)計 建設(shè)成本

引言

裝置界區(qū)管道是為滿足本裝置生產(chǎn)所需的工藝介質(zhì)及公用工程物料的輸入及輸出，起到連接外管廊與裝置區(qū)作用的管道部分。此部分管道設(shè)計質(zhì)量的高低會直接影響裝置區(qū)內(nèi)管廊的布局、界區(qū)切斷控制功能的實現(xiàn)和工程建設(shè)成本。本文從設(shè)計要求、裝置特點和其他各專業(yè)條件三方面討論了裝置界區(qū)管道設(shè)計布置的一些思路和方法。

1界區(qū)管道布置應(yīng)符合管廊上管道的設(shè)計要求

裝置界區(qū)管道一般是以裝置區(qū)內(nèi)管廊的形式集中布置，因此需要符合管廊上管道的設(shè)計要求，既要考慮管廊結(jié)構(gòu)形式和尺寸，又要滿足管道間距、應(yīng)力、可操作性等要求。

1.1 界區(qū)管道布置應(yīng)考慮管廊結(jié)構(gòu)形式和尺寸

裝置區(qū)內(nèi)管廊的結(jié)構(gòu)形式和尺寸主要由管道和電氣儀表槽架的數(shù)量、大小來確定，并考慮一定的預(yù)留量，裝置主管廊宜留有10%～20%的裕量，按SH 3011和SH 3012規(guī)定管廊檢修通道不低于3.0m，管廊支柱間距通常為6～9m，由于整個管廊的管道布置密度并不相同，通常在首尾段的管道數(shù)量較少，因此必要時可以減少首尾段的寬度和層數(shù)。界區(qū)管廊因為要銜接外管廊和裝置區(qū)內(nèi)管廊，其結(jié)構(gòu)形式和尺寸還需要根據(jù)項目特點靈活設(shè)置。

1.2界區(qū)管道布置應(yīng)滿足管廊上管道間距、應(yīng)力、可操作性等要求

壓力管道的間距以便于安裝或檢修管子、閥門、保溫層為原則，但也不宜過大。我國依據(jù)SH/T 3405和SH/T 3406一般要求無隔熱層管道凈距50mm，法蘭與管壁凈距25mm，管道與柱架、墻壁凈距100mm。[1]界區(qū)管道除了滿足上述基本間距布置外，在界區(qū)橫梁處需設(shè)置導(dǎo)向架，有些應(yīng)力管道需要設(shè)固定架，布置時盡量在實體模型中搭建出來，以確定實際間距是否合適。另外，界區(qū)切斷閥、壓力表、溫度計、流量計等數(shù)量多、布置密集，為滿足操作性也要適當(dāng)加大管道間距。

2界區(qū)管道布置應(yīng)根據(jù)裝置特點進(jìn)行設(shè)計

界區(qū)管道布置一般以管廊的形式集中布置，但也應(yīng)根據(jù)裝置特點靈活調(diào)整，以達(dá)到方便輸送、降低成本的目的，可以按照裝置規(guī)?？偨Y(jié)一些共性特點。

2.1 大中型裝置界區(qū)管道布置

以某大型煉油項目氣體分餾裝置為例（圖2-1），該裝置界區(qū)管道主要分兩層布置。大口徑管道布置靠近管廊柱，小口徑管道布置在中間;熱管道、公用工程管道、電儀槽架布置在上層，一般工藝管道、腐蝕性介質(zhì)和低溫管道布置在下層。此裝置界區(qū)管道數(shù)量多，口徑大，同時業(yè)主對操作性要求極高，界區(qū)管道的導(dǎo)淋閥都需要有平臺進(jìn)行操作，建設(shè)成本業(yè)主同意追加。因此設(shè)計時，界區(qū)采用了下沉鋼構(gòu)的方法，界區(qū)鋪滿格柵板，與閥門操作平臺設(shè)直爬梯或踏步連接;界區(qū)管道與下沉鋼構(gòu)間增設(shè)鋼架，以便于管道支架設(shè)置。

圖2-1.某大型煉油項目氣體分餾裝置界區(qū)

綜上所述，大中型裝置的界區(qū)管道布置應(yīng)注意以下幾點： ①界區(qū)管道數(shù)量多，口徑大，常常需要多層管廊或多個接點布置，在集中布置節(jié)省鋼結(jié)構(gòu)成本和分散布置節(jié)省管道成本間，要根據(jù)實際情況決定。②一般的界區(qū)操作平臺只需設(shè)置切斷閥的架高通道即可，若業(yè)主有特別要求且建設(shè)資金充裕，可考慮下沉界區(qū)鋼構(gòu)加設(shè)平臺的方法兼顧導(dǎo)淋閥的操作。③大中型裝置不宜將界區(qū)管道走低袋后再上翻進(jìn)裝置內(nèi)管廊，切斷閥、導(dǎo)淋閥設(shè)置在低袋處，因為管道數(shù)量多且口徑大，這樣容易堆疊于管廊地面通道，影響通行和美觀;特別是增加了介質(zhì)輸送阻力和管道、彎頭用量，最終成本反而比搭建操作平臺高。

2.2 小型裝置界區(qū)管道布置

小型裝置界區(qū)管道的特點是數(shù)量少，口徑小，總荷載不大，因此可以用管架標(biāo)準(zhǔn)圖冊中的支架代替裝置內(nèi)管廊，以達(dá)到降低設(shè)計和建設(shè)成本，提高施工速度的目的。圖2-4反映了某地面火炬裝置界區(qū)管道布置，界區(qū)管道僅有8根，最大口徑的低壓蒸汽管道為DN250，其他管道口徑均在DN50及以下;但外管廊一層高度在3.5m，且裝置區(qū)內(nèi)污水泵、污油泵的出口管線要盡量滿足步步高的布置要求，所以管道整體架高更有利于界區(qū)通行。最終選擇了標(biāo)準(zhǔn)管架圖冊中的G5雙柱支架，梁頂高2.5m長3m即滿足了管道和兩側(cè)電氣、儀表槽架布置。管道在不需要人員通行處下翻至距地面底標(biāo)高0.5m，設(shè)置界區(qū)切斷閥、壓力表、溫度計等，完全省去了裝置區(qū)內(nèi)管廊的設(shè)計和施工。

圖2-2.某地面火炬裝置界區(qū)圖

小型裝置還有一個更極端工程實例：某商用火箭項目燃料加注系統(tǒng)的火炬裝置，火炬線由業(yè)主設(shè)計和架設(shè)，界區(qū)管道僅有2根DN15的氮氣線，在不影響通行的情況下貼地面敷設(shè)即可。

3界區(qū)管道布置應(yīng)綜合考慮各專業(yè)條件

在項目設(shè)計過程中，需要設(shè)計者能夠協(xié)調(diào)好各專業(yè)的相互關(guān)系，并且及時補(bǔ)充完善。這樣可以避免后期過多的修改工作。[2]

首先，根據(jù)總圖、外管廊、工藝專業(yè)界區(qū)條件表和初版PID 、電儀專業(yè)的槽架尺寸確定初版界區(qū)接點位置、布置圖、界區(qū)管廊寬度等。此步驟中一定要考慮留出管道和槽架裕量，以免后期二者條件變大時無處可布;盡量在建模時將可能影響管道間距的閥門、管架建幾個，防止間距考慮不足。

然后，根據(jù)外管廊、結(jié)構(gòu)等專業(yè)反饋的條件進(jìn)行溝通和調(diào)整，在結(jié)構(gòu)二次條件中提出操作平臺、直爬梯等條件。注意平臺高度要盡量合適，既不能過低導(dǎo)致平臺梁與管道、槽架碰撞，又不能過高導(dǎo)致操作不便，應(yīng)以符合大部分閥門操作為準(zhǔn)，或者如圖2-1中在大口徑管道處抬高平臺。

最后，根據(jù)總圖、外管廊、結(jié)構(gòu)、工藝、電儀專業(yè)（有些項目還會涉及給排水、安全等專業(yè)）的最終條件確定好界區(qū)布置，盡量進(jìn)行條件圖會簽。

在上述過程中，管道專業(yè)起到居中匯總的作用，需要設(shè)計人員溝通協(xié)調(diào)的工作較多，以確保界區(qū)布置的準(zhǔn)確合理，減少后期修改的設(shè)計和建設(shè)成本。

結(jié)論

在國際石化工程公司強(qiáng)化QHSE管理、經(jīng)營業(yè)務(wù)多樣化、總承包一體化的大趨勢下，EPC和EPCM成為很多工程公司增強(qiáng)國際競爭力的首選模式，但EPC項目的營運(yùn)風(fēng)險，在資源、質(zhì)量、安全管理、財務(wù)管理等方面都比過去受到更嚴(yán)峻的考驗[3]，如何提升設(shè)計質(zhì)量、降本增效成為每一個工程公司都必須重視的問題。裝置界區(qū)管道是一個裝置的“主血管”，很大程度上決定了裝置內(nèi)管廊的尺寸，其布置除了應(yīng)符合管廊上管道設(shè)計要求外，還要根據(jù)裝置特點靈活調(diào)整，而且要綜合考慮各專業(yè)條件，這對于提高設(shè)計質(zhì)量、降低建設(shè)成本具有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋岢岢.壓力管道設(shè)計及工程實例.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015（2）：371-375.

[2] 郭艷.PDS軟件在石油化工項目配管設(shè)計中的應(yīng)用 .信息技術(shù)，2014（1）：12-13.

[3] 周志紅.國際型工程公司發(fā)展建設(shè)探索.工程建設(shè)與設(shè)計，2013（9）：136-138.