淺談化工園區(qū)公用管廊的規(guī)劃設(shè)計及運行管理

王志武，李乃杰，劉秉臣

(明泉集團股份有限公司，山東 濟南 250200)

0 引 言

隨著社會需求的不斷增長和實體經(jīng)濟的快速發(fā)展，很多城市或縣區(qū)都建有化工工業(yè)園(簡稱“化工園區(qū)”)，化工園區(qū)內(nèi)通常有化工、制藥、高新材料、氣體制取等行業(yè)企業(yè)，也有熱力、污水處理、機械制造、鑄造、電子等行業(yè)企業(yè)，如何實現(xiàn)企業(yè)間資源的有效利用，化工園區(qū)的公用管廊起到了重要的橋梁和紐帶作用——公用管廊將企業(yè)之間、企業(yè)與碼頭/倉儲之間連在一起，形成園區(qū)的“大動脈”，保證液體和氣體的高效便捷輸送，以較低的投資成本實現(xiàn)較高的資源利用率和生產(chǎn)效率[1]。

公用管廊通常建設(shè)為“地上結(jié)構(gòu)”，上面敷設(shè)工藝介質(zhì)管道和公用工程管道，如甲醇管道、液氨管道、氮氣管道、氧氣管道、一次水管道、自來水管道、污水管道、天然氣管道、蒸汽管道、暖氣管道等。據(jù)目前對一些市縣化工園區(qū)公用管廊現(xiàn)狀的考察與分析，往往存在著較多的問題，主要可歸結(jié)為以下幾方面：首先，很多公用管廊缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計，缺乏科學(xué)發(fā)展的理念，設(shè)置不合理——很多企業(yè)為滿足自身的需求，向不同方位的企業(yè)設(shè)置了多條獨立的管廊，隨著園區(qū)內(nèi)企業(yè)的增多和工業(yè)產(chǎn)品的增加，管廊越來越多，或者沿馬路，或者環(huán)繞企業(yè)院墻，或者隱藏在綠化帶中，或者埋地，累計占地面積越來越大，累計投資越來越多，資源浪費嚴重；其次，公用管廊的安全管理存在隱患——園區(qū)內(nèi)企業(yè)常各自為政，缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)，很多本屬于同工況同介質(zhì)的管道，結(jié)果在不同的位置敷設(shè)了很多條，而很多管道屬壓力管道，介質(zhì)具有易燃易爆等特性，這些管廊及管道的無序設(shè)置給安全生產(chǎn)帶來諸多不利；再者，很多化工園區(qū)已有管廊無法合理有效地予以后續(xù)利用——隨著企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)能的擴張或建設(shè)新項目，經(jīng)常在原有管廊上增設(shè)新管道，這就需要考慮原有管道的空間布置和原有管廊載荷方面的問題，實際工作中往往由于缺乏之前的基建和管道設(shè)計資料，使管道增設(shè)工作難以順利進行。因此，需要園區(qū)管委會、企業(yè)、設(shè)計方、施工單位等有關(guān)方的有效協(xié)作，在公用管廊總體規(guī)劃設(shè)計方案、技術(shù)保障措施、運行管理等方面予以優(yōu)化改進。

1 公用管廊的總體規(guī)劃設(shè)計

化工園區(qū)公用管廊的總體規(guī)劃設(shè)計是非常重要的?？傮w規(guī)劃設(shè)計應(yīng)遵循綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、集約發(fā)展的原則，實現(xiàn)運行管理的綜合化、一體化、智能化，并優(yōu)先考慮安全應(yīng)急、環(huán)境保護等設(shè)施的設(shè)計，實現(xiàn)公用工程及基礎(chǔ)設(shè)施一體化，提高資源利用效率。

(1)基于園區(qū)總平面布置圖，結(jié)合園區(qū)內(nèi)各企業(yè)的位置、性質(zhì)、對公用工程系統(tǒng)和物料(介質(zhì))的需求，進行公用管廊的總體規(guī)劃設(shè)計：管廊走向要充分考慮與各企業(yè)的銜接，力求簡潔順暢，布置在綠化帶較寬、用戶相對較集中的道路一側(cè)；管廊走向應(yīng)使多數(shù)管道布置合理，少繞行，盡量減少管道長度；分期建設(shè)的企業(yè)，管廊走向應(yīng)全面規(guī)劃、近期集中、遠近結(jié)合，近期管道穿越遠期用地時不得影響遠期用地的使用；管廊與臨近建/構(gòu)筑物布置要滿足安全間距要求[2]。

(2)公用管廊一般沿馬路設(shè)置，盡量與馬路平行，如此有利于施工，也利于消防、檢修和維護；其次，馬路上的照明燈，可在管廊柱子上設(shè)置，這樣可省去安裝燈桿和埋地敷設(shè)電纜等工作，也可節(jié)省用地。

(3)公用管廊建議采用砼結(jié)構(gòu)，鋼構(gòu)管廊的使用壽命一般在20～50 a，而砼結(jié)構(gòu)管廊的使用壽命可達100 a以上；鋼結(jié)構(gòu)管廊需定期進行防腐維護，其除銹防腐屬于登高作業(yè)，除銹時也易產(chǎn)生電火花，而電火花在化工園區(qū)內(nèi)存在引發(fā)燃燒爆炸等事故隱患。簡言之，采用砼結(jié)構(gòu)管廊，一則使用周期長，二則可減少防腐維護費用和不安全因素。

(4)公用管廊設(shè)計寬度主要由管道的數(shù)量與管徑的大小確定，并留有余量，可取4～9 m；管廊層數(shù)可取3～4層，最下層高度一般取6 m，以保證地面車輛通行和貨物運輸，最下層一般設(shè)計為“水管層”，一次水、自來水、循環(huán)水、中水、污水等均設(shè)置在該層；管廊最上層一般設(shè)計為電纜層，敷設(shè)動力電纜等，同時在該層設(shè)置走廊，供施工、巡檢和檢修時通行，走廊寬度一般取0.8 m，走廊兩側(cè)設(shè)置安全護欄，護欄高度取1.4 m；管廊中間層設(shè)置其他流體管道；管廊層間距一般取2.0～2.5 m，主要取決于管徑的大小和施工檢修作業(yè)空間方面的要求。

(5)除了雨水管道和消防管道設(shè)計為埋地管道外，其他管道，包括天然氣管道、一次水管道、自來水管道、暖氣管道、排污水管道、電纜等均建議設(shè)計為在地上管廊上敷設(shè)，即供水、供電、供熱、通信、工業(yè)流體等均在公用管廊上集中分類布置。埋地管道事故隱患較大，也不利于日常檢查、維護和運行管理，因此管道應(yīng)少走地下、少繞行。例如：其他項目的開挖施工易造成原有地下管道破裂而發(fā)生火災(zāi)、爆炸和地陷等事故；密匝的地下管道之間還會“交叉感染”，2010年，黑龍江巴彥縣某污水管道滲漏進入了停水后的自來水管道，導(dǎo)致居民集體腹瀉[3]；地下管道泄漏后，往往會因為缺少監(jiān)測手段，很難及時準確地判斷漏點位置，延誤維修時間，繼而導(dǎo)致次生事故。據(jù)統(tǒng)計，2008—2010年，全國僅媒體報道的地下管道事故平均每天就有5.6起，全國每年由于路面開挖造成的直接經(jīng)濟損失約2 000億元[3]。地下管道自身的老化和腐蝕是泄漏原因之一，第三方施工等外部因素是造成管道泄漏事故的首要原因，埋地管道信息不確切/不共享、施工過程不專業(yè)也是原因之一。

(6)公用管廊的設(shè)計應(yīng)有充分的靈活性與一定的彈性，預(yù)留10%～20%的余量，利于后期管道的增設(shè)擴容，以適應(yīng)園區(qū)分期開發(fā)及建設(shè)的需要。管廊柱子的外側(cè)可設(shè)置金屬埋件，這些埋件上可焊接短梁，可在此短梁上敷設(shè)新管道，以達到管廊擴容的目的；管廊柱子的前后側(cè)也可設(shè)置金屬埋件，然后用型鋼把這些埋件連在一起，可大大增強管廊抵御管道水平推力(矩)的能力。例如，A和B是前后相鄰的2根管廊柱子，A柱的后側(cè)設(shè)上下2塊金屬埋件，B柱的前側(cè)設(shè)上下2塊金屬埋件，用2根型鋼組裝為X型，X型的4個端點與這4塊金屬埋件焊接成一體，從而使得這一組柱子緊緊連在一起，可有效增加管廊的承載能力。

(7)對于園區(qū)舊管廊，同樣可以進行合理規(guī)劃設(shè)計。查閱原有圖紙資料，對舊管廊的載荷情況進行分析研究，對其結(jié)構(gòu)進行加固或加高加寬，使新、舊管廊連為一體，可有效增加管廊的載荷和減少占地面積及投資，并有利于集中管理。當然了，舊管廊的加固改造，不僅要做到合理、節(jié)約，還要兼顧美觀，更重要的是要保證其安全可靠。例如，山東省泰安市寧陽縣寧陽化工產(chǎn)業(yè)園近幾年進行了提升改進，吸引了一大批技術(shù)密集型、資金密集型企業(yè)入駐，為適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需要，園區(qū)管委會對公用管廊進行了重新規(guī)劃設(shè)計及建設(shè)，蒸汽、液氨、氫氣、氮氣、氧氣、污水等管道均在新建的公用管廊上敷設(shè)，實現(xiàn)了熱力、化工、制氧、制藥、新材料、水處理等行業(yè)企業(yè)間管道物料的流通，大大節(jié)約了運輸和管理成本，提高了生產(chǎn)效率，也有效保證了生產(chǎn)安全。

2 公用管廊的技術(shù)保障措施

(1)公用管廊每隔50～100 m可設(shè)置爬梯一處，供施工、檢查和檢修維護等使用，爬梯盡量設(shè)計為折返梯并設(shè)置安全護欄。

(2)公用管廊上的主管道上盡量不設(shè)置閥門，分支管道的閥門應(yīng)盡量靠近用戶企業(yè)，由用戶企業(yè)使用和管理——閥門應(yīng)采用電動或氣動切斷閥，以便在DSC系統(tǒng)上實現(xiàn)操控。

(3)若蒸汽等管道上需設(shè)置安全閥，須在安全閥后的放空管道上設(shè)置消音器，以杜絕噪音污染；同時，消音器須同支撐鋼梁可靠連接，避免管道突然超壓放空時因氣量過大而把消音器內(nèi)件吹出釀成事故。蒸汽管道吹掃過程最易發(fā)生事故，需核實好固定支架和滑動支架的位置及施工質(zhì)量，要控制好吹掃氣的溫度和壓力，時刻注意管道熱脹冷縮的位移量，發(fā)現(xiàn)異常情況及時停止吹掃并進行安全處理。

(4)蒸汽管道，低點處設(shè)計有疏水管(或?qū)Я?和閥組，這些疏水管和閥組距離前后支撐橫梁的水平距離須在0.5 m以上，防止主管道的熱脹冷縮“擠壓掉”這些疏水管和閥組而釀成事故；蒸汽管道使用前須有足夠的暖管時間，暖管期間做好疏水工作及位移量的檢查工作。

(5)對于可能產(chǎn)生凝液的化工氣體管道，可在管道低點處設(shè)置疏水管，將凝液引入回收利用系統(tǒng)，可采用低壓氮氣或0.5 MPa蒸汽作為動力源，利用機械原理將凝液定期輸送至回收利用系統(tǒng)。明泉集團股份有限公司的外管廊項目，多條管道采用了“凝液回收裝置”，全系統(tǒng)密閉操作、自動控制，無泄漏，運行狀況良好。

(6)沿管廊每隔100 m左右應(yīng)對所有管道進行標識，標識包括介質(zhì)名稱、介質(zhì)流向、管道規(guī)格等，均用醒目且不易脫落的顏色標識，以利日常的維護管理和檢修作業(yè)。

(7)沿管廊每隔一定距離設(shè)置監(jiān)控探頭，對管道情況進行實時監(jiān)控，發(fā)生異常時可及時報警及處理。管廊兩側(cè)嚴禁大的開挖施工和堆放其他物品。

(8)管廊跨越河流、鐵路、公路等天然障礙物時，一般設(shè)置大跨度桁架，桁架上須設(shè)置明顯的限高標識牌，并視情況在桁架上設(shè)置攝像頭和照明燈；桁架的“橋墩”應(yīng)設(shè)置限速標識牌，并采取在其外表面涂刷警示色的安全保護措施，以防船舶、車輛和施工機械的失誤撞擊。

(9)在一些化工園區(qū)內(nèi)，會有110 kV架空電力線經(jīng)過，管廊和高壓線的交叉往往無法避免，此時可采取“凹”型的特殊設(shè)計——管廊接近高壓線時，整體下落到一定高度從高壓線下通過，遠離高壓線時再恢復(fù)至原管廊高度繼續(xù)向前。需注意的是，公用管廊頂距離110 kV架空電力線(最大弧垂時)最小凈空需保持在4 m以上，實際施工中需保持在6 m以上[1]；施工中，吊車起重臂與高壓線之間一定要保持安全距離，需單獨編制安全施工方案，并由專業(yè)人員全程監(jiān)護施工。

(10)管廊管道在跨越公路、鐵路、河流上方時，此管道段上不得安裝閥門、法蘭、螺紋接頭、波紋管等管件，因為腐蝕性、毒性或易燃易爆性介質(zhì)一旦泄漏，將對下方的通行人員、交通設(shè)施等造成不可估量的損失[1]。

(11)管廊管道在施工完畢后，一般需進行無損檢測和壓力試驗(一般采用水壓試驗)，為降低對周邊施工人員的影響，無損檢測一般在夜間進行，并設(shè)置安全隔離帶，無關(guān)人員一律需在隔離帶之外活動。

(12)公用管廊的接地系統(tǒng)應(yīng)建設(shè)為環(huán)形接地網(wǎng)，接地電阻允許最大值不宜大于1 Ω；管廊上的金屬管道、鋼梁、電纜金屬保護皮等均需與接地網(wǎng)連通，法蘭間的螺栓等須按要求進行靜電跨接。

(13)若需在原有管廊上增設(shè)熱力管道，在原設(shè)計資料不全的情況下，也可以進行設(shè)計施工——在原有管廊上設(shè)彈簧支吊架或滑動架，在地面上設(shè)固定架，熱力管道在原有管廊上敷設(shè)，每間隔一定距離通過U形彎落到地面上，同地面基礎(chǔ)上的固定架緊固在一起，然后又返回到管廊上繼續(xù)敷設(shè)。如此可將熱力管道的主推力(矩)作用到地面上，原有管廊僅承載管道重力等次要作用力。

3 公用管廊的運行管理

公用管廊的投資模式多種多樣，有地方政府投資的，有企業(yè)投資的，也有物料供給方和物料需求方共同投資的，更多的模式是地方政府“出地出規(guī)劃”、各企業(yè)分攤“出錢出力”。公用管廊的建設(shè)方一般為園區(qū)管委會，園區(qū)管委會綜合地區(qū)的長遠發(fā)展規(guī)劃和各入駐實體企業(yè)的需求，一般先委托一家設(shè)計院進行綜合規(guī)劃設(shè)計，形成初步設(shè)計圖，之后園區(qū)管委會、設(shè)計院、各企業(yè)、行業(yè)專家等對初步設(shè)計圖反復(fù)進行研究并形成終版圖，最后通過招標方式由某家化建公司以PC模式進行建設(shè)施工和專業(yè)監(jiān)理公司進行全程監(jiān)督。

(1)管廊的結(jié)構(gòu)施工和管道敷設(shè)施工，最好由一家單位承攬，因為各層鋼構(gòu)的施工和管道敷設(shè)施工往往交叉進行，若由兩家或兩家以上的單位來施工，會造成很多施工步驟上的不協(xié)調(diào)甚至造成沖突，而由一家單位來完成可消除怠工問題、節(jié)約財力物力，從而大大提高施工效率。

(2)公用管廊最初規(guī)劃設(shè)計以及后續(xù)的補充設(shè)計，由同一家設(shè)計院來規(guī)劃設(shè)計是必要的，如此對于后續(xù)管廊和管道的增設(shè)設(shè)計與施工而言，可減少很多不必要的溝通問題和很多不必要的資料證明，從而可加快后續(xù)的設(shè)計和施工。

(3)公用管廊和管道的施工建設(shè)、工藝變更、后續(xù)管道增設(shè)、管道維護和檢修，園區(qū)管委會均需做好相應(yīng)施工和檢查記錄，及時完善竣工圖等資料，保留完整的管廊和管道資料，供相關(guān)企業(yè)查詢，這對于管廊的施工、運行管理、維修作業(yè)等均有很大的幫助。

(4)公用管廊的主體管理者是園區(qū)管委會;公用管廊是園區(qū)公用工程系統(tǒng)的重要組成部分，很多工作需由園區(qū)管委會來負責調(diào)度和協(xié)調(diào)，園區(qū)管委會需制定完備的管廊管理制度。管廊的輔助管理有多種模式——有的根據(jù)物料的供需關(guān)系由相關(guān)方企業(yè)管理，有的根據(jù)企業(yè)距離管廊的遠近分段分給企業(yè)管理，也有出租給第三方單位管理并對使用企業(yè)收取管理費用的，無論哪一種輔助管理模式，責、權(quán)、利必須明確，以確保公用管廊及管道的安全運行。

(5)公用管廊的監(jiān)控系統(tǒng)、企業(yè)與園區(qū)管委會間的聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)，均應(yīng)保持良好運行，以便在出現(xiàn)異常情況時能及時報警和多方及時響應(yīng)與聯(lián)動，進行問題排查與處理，并防患于未然。

4 結(jié)束語

化工園區(qū)公用管廊將許多管道聯(lián)系在一起，公用管廊具體建設(shè)實施過程是一項非常繁雜的工程，需要合理規(guī)劃、精心組織、科學(xué)施工，需要不同專業(yè)的技術(shù)人員協(xié)作，共同研究與討論，制定相應(yīng)的解決措施?，F(xiàn)階段，國內(nèi)化工園區(qū)公用管廊普遍或多或少存在一些問題，如占地大、投資高、管道亂、隱患多，這需要園區(qū)管委會、企業(yè)、設(shè)計方、施工單位等有關(guān)方的有效協(xié)作，在公用管廊規(guī)劃設(shè)計方案、技術(shù)保障措施等方面予以優(yōu)化改進?？傊?，公用管廊的合理規(guī)劃設(shè)計，可有效減少投資、占地、運維成本以及后期增設(shè)管道的建設(shè)難度，以利實現(xiàn)公用管廊的集約化管理，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，使公用管廊的管理及運行更加安全、環(huán)保、高效、節(jié)能。