玻璃廠熱力管網(wǎng)布置

朱一凡

(中國(guó)建材國(guó)際工程有限公司，上海 200333)

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的情況下，工人的精神需求也越來越受到注重。現(xiàn)在的玻璃廠，不僅看重效益，亦看重員工的健康與安全。合理的管網(wǎng)布置，既能減少安全隱患，亦可以藏管道于廠區(qū)，使得整個(gè)玻璃廠更加美觀，使工人心情愉悅。

1 設(shè)計(jì)前考量

在玻璃廠內(nèi)，公用工程不僅僅有熱力專業(yè)，給排水、電氣等專業(yè)亦需要空間布置其管道、電纜。所以，協(xié)調(diào)是布置好管網(wǎng)的第一步?？紤]到管道線路所在地區(qū)的氣象、水文地質(zhì)、地形地貌等之后，向總圖專業(yè)提出走向，待其進(jìn)行匯總后，確定走向，即可進(jìn)行下一步。

2 管架的敷設(shè)方式

管道的敷設(shè)方式需要因地制宜。一般采取的方式有兩種：架空敷設(shè)或者埋地敷設(shè)。廠區(qū)若多馬路、多石方，以及標(biāo)高差較大，宜采用架空敷設(shè)。若用氣點(diǎn)距產(chǎn)氣的車間很遠(yuǎn)，且管道數(shù)量較少，宜采用埋地敷設(shè)。

2.1 架空敷設(shè)的一般原則

1)架空敷設(shè)時(shí)要先定下管架的寬度。管架的寬度由管道的直徑及管道之間的凈距決定。不同介質(zhì)的管道，對(duì)于凈距的要求也不同。

無毒、無爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，要求較低，例如壓縮空氣、氮?dú)?、蒸汽。壓縮空氣與蒸汽無論是在壓延線還是浮法線中，都有廣泛應(yīng)用；氮?dú)膺m用于浮法線，給銑槽做保護(hù)氣及吹掃氣。這三種介質(zhì)的管道，水平與交叉凈距都只需≥0.1 m[1]，便于安裝即可。

有爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)，例如氫氣、氧氣、天然氣。這三種介質(zhì)互相之間的水平凈距需≥0.5 m，交叉凈距都需≥0.25 m，與熱力管道之間的水平與交叉凈距都需≥0.25 m[2,3]。有毒介質(zhì)，例如氨氣、液氨。這兩種介質(zhì)因缺少相關(guān)規(guī)定，為了安全考慮，也參考?xì)錃獾拈g距要求。

綜合考慮，若一層管架當(dāng)中，含有有毒、有爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)的管道，可將此管道布置于管架最邊側(cè)，從而減小管架的寬度。

2)支架的數(shù)量。架空可以分兩種，一種是沿獨(dú)立管架敷設(shè)，一種是沿墻敷設(shè)。合理地走向能大幅減少土建及材料的成本。

在廠區(qū)或者建筑區(qū)的干道上，宜設(shè)支架，管道沿支架敷設(shè)。不同管徑、輸送介質(zhì)的管道，其跨距也不同，常規(guī)管徑的跨距詳見表1。

表1 廠區(qū)架空管道允許最大跨距表

普通支架相連，可做成桁架，兩種形式各有優(yōu)劣。支架造價(jià)少，且層數(shù)可靈活考慮，但是受到管道的跨距限制，若管道直徑偏小，支架的個(gè)數(shù)會(huì)明顯增多，且不方便跨馬路布置。桁架是利用鋼梁將兩個(gè)支架相連，便于在梁上按管道的跨距要求設(shè)橫檔來做支撐，不受管道跨距的影響。這樣，可使支架數(shù)量減少，管架看起來整潔美觀。但是由于鋼材的增加，成本會(huì)略有提高。若施工單位未在橫檔上設(shè)支撐，桁架也會(huì)失去作用，需要現(xiàn)場(chǎng)人員多加注意。

倘若用地比較緊張，沒有辦法在地面上立支架，便會(huì)考慮沿墻敷設(shè)?？衫闷Ю?、車間立柱等設(shè)支撐。為了美觀，管道布置在車間內(nèi)部。這樣做能節(jié)省空間，但是有幾點(diǎn)需要注意：一是在其他專業(yè)的廠房?jī)?nèi)敷設(shè)管道，需要提前溝通，防止互相碰撞。二是若管道內(nèi)的介質(zhì)是氫氣、氧氣、天然氣等有爆炸危險(xiǎn)的氣體，不能沿非用氣車間外墻敷設(shè)。

3)架空敷設(shè)時(shí)要考慮高度。首先，是管道與地面的距離，應(yīng)滿足人、車的通行要求。架空管道的管底至人行道路的垂直距離一般不小于2.5 m。管道穿越馬路時(shí)，考慮到車的通行，管底至廠區(qū)馬路路面的垂直距離一般不小于5.0 m。沿墻的管道，需滿足不擋門、不擋窗。其次，若敷設(shè)管道數(shù)量過多，考慮做雙層設(shè)置三層方案，支撐間的凈距不宜設(shè)置過高，既不美觀且增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)推力的難度。

4)確定管道的順序。安裝程序可按照下列層次參考：(1)氧氣管道宜布置在其他管道外側(cè)，并宜布置在燃油管道上面。(2)氫氣管道宜布置在其他管道外側(cè)并在上層。(3)燃油管道、蒸汽管道宜布置在管架最下面。

2.2 燃?xì)夤艿缆竦胤笤O(shè)的一般原則

在玻璃廠中，埋地是熱力管道比較少有的走管方式，一般適用于去往居住區(qū)的天然氣管道。玻璃廠內(nèi)的燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)壓力一般為0.4～1.6 MPa之間，屬于次高壓燃?xì)夤艿馈?/p>

埋地時(shí)，不得從建筑物和大型構(gòu)筑物的下面穿越，不包括架空的建筑物和大型構(gòu)筑物(例如立交橋等)。

埋地燃?xì)夤艿来┞窌r(shí)，根據(jù)道路用處不同，要求的深度也不一樣。玻璃廠內(nèi)一般有車行道及非車行道(含人行道)。埋設(shè)在車行道下時(shí)，覆土厚度(路面至管頂)不得小于0.9 m；埋設(shè)在非車行道下時(shí)，覆土厚度不得小于0.6 m。對(duì)于穿馬路的管道，還應(yīng)設(shè)套管。套管內(nèi)徑應(yīng)比燃?xì)夤艿赖耐鈴酱?00 mm以上，兩端密封。套管的端頭距離道路的邊緣不應(yīng)小于1 m，重要的套管端頭宜安裝檢漏管。

2.3 管道熱補(bǔ)償

在熱力管網(wǎng)布置中，還需要注意的一點(diǎn)就是輸送高溫介質(zhì)的管道，在生產(chǎn)過程中，會(huì)有熱脹冷縮的現(xiàn)象。為使管道能夠在熱狀態(tài)下安全和穩(wěn)定，減少發(fā)生熱脹冷縮時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力，管道受熱時(shí)的熱伸長(zhǎng)量應(yīng)該要考慮設(shè)補(bǔ)償。進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先計(jì)算熱伸長(zhǎng)量，即

ΔL=Lα(t1-t2)

式中，ΔL為管道熱伸長(zhǎng)量，cm；L為計(jì)算管長(zhǎng)，m；α為管道的線膨脹系數(shù)，cm/(m·℃)；t2為管道內(nèi)介質(zhì)溫度，℃；t1為管道內(nèi)設(shè)計(jì)安裝溫度，℃，可取用20 ℃[4]。

管道布置時(shí)，可通過利用管道本身的自然彎曲(柔性)來補(bǔ)償管道的熱伸長(zhǎng)，這種方式叫自然補(bǔ)償。注意，管道的彎曲轉(zhuǎn)角要小于150°，且管道的臂長(zhǎng)也不宜超過25 m。

常見的自然補(bǔ)償有三類：L型直角彎、Z型折角彎和空間立體彎。在玻璃廠中，常用的是L型補(bǔ)償，而利用支架的高差，也可以比較容易的做出Z型補(bǔ)償。

在無法利用自然彎曲進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，可增設(shè)補(bǔ)償器。常用的補(bǔ)償器形式是方型補(bǔ)償器。它是由四個(gè)90°的彎頭組成。方型補(bǔ)償器的兩端需設(shè)置導(dǎo)向支架，導(dǎo)向支架到補(bǔ)償器外伸臂的距離稱之為自由臂，一般為40倍公稱直徑的長(zhǎng)度。

補(bǔ)償器在安裝的時(shí)候，必須先進(jìn)行預(yù)拉伸，拉伸量由介質(zhì)的溫度決定：小于250 ℃時(shí)，為熱伸長(zhǎng)量的一半；250～400 ℃時(shí)，為熱伸長(zhǎng)量的70%。

2.4 管道除銹及防腐

管道安裝完畢，應(yīng)做防腐處理，要求見表2。架空管道防腐施工及驗(yàn)收參照《石油化工設(shè)備和管道涂料防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》SH/T3022—2011。

表2 管道除銹等級(jí)和涂漆要求

2.5 保溫措施

設(shè)計(jì)管網(wǎng)時(shí)，部分管道需要采取保溫措施，設(shè)計(jì)應(yīng)符合減少散熱損失、節(jié)約能源、滿足工藝、保持生產(chǎn)能力、提高經(jīng)濟(jì)效益、改善工作環(huán)境、防止?fàn)C傷等基本原則。

3 結(jié) 論

熱力管道在玻璃廠廠區(qū)內(nèi)的敷設(shè)在符合規(guī)范的前提下，并無太大限制，但是如何合理地去敷設(shè)，降低成本的情況下還能美觀，就是一門學(xué)問。只要充分考慮以上的內(nèi)容，合理設(shè)置支架的高差，管網(wǎng)就不再雜亂，而會(huì)變成一道美觀的風(fēng)景線。