石油化工企業(yè)全廠性管廊設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TQ055.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1004-0935（2025）06-1062-04

石油化工企業(yè)全廠性管廊作為廠區(qū)各個(gè)裝置間輸送物料的重要設(shè)施，是石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)的重要組成部分之一。全廠性管廊設(shè)計(jì)以地上敷設(shè)為主，避免管溝或埋地敷設(shè)存在檢修難、腐蝕滲漏不易發(fā)現(xiàn)、不易清洗、易積物料氣等很大的安全隱患。管廊設(shè)計(jì)是多樣性的，廠區(qū)總平面布置、廠區(qū)工藝要求及管廊規(guī)劃占用空間等設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件對(duì)其影響很大。對(duì)于全廠性管廊，其設(shè)計(jì)流程包括確定廠區(qū)管廊路由、管廊結(jié)構(gòu)選型、管廊管道布置等。

1 確定廠區(qū)管廊路由

根據(jù)擬建項(xiàng)目全廠性總平面布置圖、各裝置間物料輸送的上下游關(guān)系，確定廠區(qū)管廊的路由。為了使管廊用地面積合理，在滿足物料需求的前提下，管廊要選擇銜接各裝置的較短路徑，從本質(zhì)上減少管廊的建設(shè)成本和用地成本。

一般各生產(chǎn)裝置按照工藝流程順序布置在管廊兩側(cè)，左（右）側(cè)裝置界區(qū)送至管廊的管道布置于管廊的左（右）側(cè)區(qū)域。確定全廠性管廊路由的階段，需要注意管廊路由附近地面上或地面下的管道、設(shè)備等，如室外地下管網(wǎng)布局、地上電氣設(shè)施（電線桿、通信線桿等）、室外設(shè)備、廠區(qū)消防通道及道路、各裝置安全疏散通道等因素，防止管廊結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)或管廊柱子、橫梁等與其碰撞或管廊占位妨礙安全疏散，確保管廊路由合理。

全廠性管廊布置的基本形狀主要分兩類：一端式，所有管道只從裝置一端進(jìn)出管廊；直通式，管道從裝置的兩端進(jìn)出。全廠性管廊常見(jiàn)的L形、T形、U形及組合管廊均屬于這兩種基本形狀的組合。

組合管廊的設(shè)計(jì)需注意：（1）避免管廊從三面或四面環(huán)繞生產(chǎn)裝置，尤其是低支架或沿地面敷設(shè)的管墩，否則消防作業(yè)受其影響，存在安全隱患。（2）組合管廊在管廊走向改變處，存在如下情況： ① 不同方向的管道交會(huì)時(shí)因標(biāo)高一致造成碰撞； ② 需要調(diào)整個(gè)別管道順序時(shí)，可能造成管道局部“袋形”；③ 管廊走向改變的角度非 90^° 或非 45^° ，無(wú)法選用標(biāo)準(zhǔn)管件等。此時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置高差的方式解決上述問(wèn)題，管廊標(biāo)高的調(diào)整一般為 0.75～1m ，或管廊層高的二分之一。

2 管廊結(jié)構(gòu)

2.1 管廊的材質(zhì)

管廊材質(zhì)主要分為鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土、鋼與鋼筋混凝土組合式管架。鋼結(jié)構(gòu)管廊設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，施工周期短，但易腐蝕，需要涂刷防腐漆和耐火涂料，后期維護(hù)費(fèi)用高，一旦維護(hù)不及時(shí)，管架就存在安全隱患。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)管架耐腐蝕性強(qiáng)，承載力高，但設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)，無(wú)法二次利用。鋼結(jié)構(gòu)梁和鋼筋混凝土柱組成的混合結(jié)構(gòu)管架兼具前兩種類型的優(yōu)點(diǎn)，還能彌補(bǔ)其不足，此類型管架在石化企業(yè)中被廣泛應(yīng)用。管廊材質(zhì)的選擇最終取決于石油化工企業(yè)的實(shí)際情況，在滿足符合企業(yè)要求的條件下，盡可能減少管廊的投資。

2.2 管廊的寬度

管廊管道按輸送介質(zhì)可分為工藝管道、公用工程管道。此外，管廊上還放置儀表槽架、電氣電纜槽架。

在管廊上（下）方無(wú)布置設(shè)備時(shí)，管廊管道的數(shù)量、管徑、保溫厚度、管道的安全間距、電纜槽盒寬度[-2]，預(yù)留 20%～30% 擴(kuò)建的裕量（考慮其荷載）等因素決定管廊的寬度及管廊層數(shù)。

當(dāng)機(jī)泵、換熱器布置于管廊下方時(shí)，管廊寬度設(shè)計(jì)不僅需要滿足管道布置的要求，還要充分考慮設(shè)備的安裝、布置及該設(shè)備相連接的管道布置要求，預(yù)留拆卸、操作和檢修的空間?？绽淦鞑贾糜诠芾壬蠒r(shí)，通常將管廊的支柱跨距與空冷器支柱分布保持一致，使管廊立柱與空冷器支柱中心線能夠?qū)R[3]。通常，設(shè)備布置于管廊上時(shí)，管廊寬度主要取決于設(shè)備寬度。

管廊上管道布置的設(shè)計(jì)過(guò)程需注意以下幾點(diǎn)：（1）通常，管廊上層布置公用工程管道（如蒸汽4壓縮空氣、氮?dú)?、儀表空氣等物料管道）及工藝氣體管道（如進(jìn)RTO裝置的尾氣管道等）、儀表和電氣電纜橋架；管廊下層布置液化烴管道、低溫介質(zhì)管道、腐蝕性介質(zhì)管道、管徑大荷載重的管道以及需要經(jīng)常檢修的管道。對(duì)于大管徑、較大應(yīng)力或易振動(dòng)的管道宜靠近柱子布置；應(yīng)力管道宜集中布置在管廊一側(cè)，集中設(shè)置 π 形補(bǔ)償器。（2）低溫介質(zhì)管道、液化烴管道和其他應(yīng)避免受熱的管道、儀表和電氣電纜橋架不應(yīng)布置在熱介質(zhì)管道的正上方或與不保溫的熱介質(zhì)管道相鄰布置。腐蝕性管道正下方不得設(shè)置電機(jī)，防止物料泄漏后引發(fā)事故。（3）當(dāng)管道輸送強(qiáng)氧化介質(zhì)，若該管道與可燃流體管道共架敷設(shè)，其不宜敷設(shè)在可燃流體管道的正上(下)方。若平行敷設(shè)，兩類管道之間可用不燃物料管道隔開。（4）管廊管道的分支送至裝置時(shí)一般使用 45^° 彎管延伸至管道兩側(cè)，以縮短管道間距。管道位移較大區(qū)域不應(yīng)引出分支管道。（5）管廊管道的變徑采用偏心異徑管，并以底平的方式放置，以確保管道底標(biāo)高的一致性。（6）火炬管道一般布置在管廊上層邊緣或其柱子上，不宜出現(xiàn)“袋形”，以不小于0.003的坡度進(jìn)入分液罐，并且由于管道柔性的需求，管道設(shè)置幾處平面Ⅱ彎。采用 R?1.5 DN 彎頭改變管道走向。（7）壓縮氣體管道、真空管道、重力流管道盡量少用彎頭，減小阻力[。（8）飽和蒸汽管道應(yīng)在一定距離的管段上、低點(diǎn)積液處、立管下端及端部設(shè)置疏水閥組，避免產(chǎn)生水擊等現(xiàn)象。不同壓力等級(jí)的蒸汽凝液要分別回收， DN<50 的支管可 90^°. 從凝液回收管上方接入； DN≥50 的支管應(yīng)順介質(zhì)流向從凝液回收管道的頂部以 45^° 斜接的方式接入[12]。從蒸汽主管上引出支管時(shí)需要設(shè)置截?cái)嚅y，便于檢修[13]。（9)相鄰布置時(shí)，電氣槽盒與儀表槽盒之間的凈距至少 1m ，通常二者中間設(shè)置檢修通道，荷載較大的電氣槽盒靠近柱子布置[4]。

管廊結(jié)構(gòu)按橫截面柱子的個(gè)數(shù)劃分為單柱式、雙柱式及多柱式，此結(jié)構(gòu)形式取決于管廊寬度，具體情況見(jiàn)表1。通常管廊寬度小于 10m 。

2.3 管廊的高度

管廊高度主要取決于管廊的凈空高度和多層管廊的層間距。全廠性管廊的凈空高度在穿越廠區(qū)道路時(shí)必須超過(guò) 5m ;穿越人行過(guò)道時(shí)必須超過(guò) 2.2m 5管廊下方設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備或換熱器時(shí)，凈空至少3.5m^[15] 。當(dāng)管廊下方布置設(shè)備時(shí)，管廊高度通常需要考慮設(shè)備的安裝高度、操作維修空間及其連接管道的布置[。

多層管廊的層間距、錯(cuò)層高度取決于管道的管徑、隔熱結(jié)構(gòu)、管托高度等，具體情況見(jiàn)表 2[16-19]一般情況下，利用 45^° 彎頭和 90^° 彎頭的錯(cuò)層排列，最大限度地縮小層間距2。對(duì)于大管徑火炬管，層間距要從最低點(diǎn)計(jì)算以確保凈空滿足管道布置的要求2?？缏疯旒艿男睋巫詈迷O(shè)置為上翻，避免桁架斜撐下翻造成凈空不足[21]。

3管廊管道支吊架選型

一般情況下，管道在管廊的梁或柱上設(shè)置支架。此外，在彎曲處設(shè)置支架[22]。管道支吊架基本類別劃分為承重架、限制型支架與減振架。承重架用于承受管道自重、隔熱層荷載、輸送介質(zhì)荷載等荷載；限制型支架用于限制、約束管道在某方向的形變；減振架用于限制或減緩因風(fēng)壓、安全閥排出反力等導(dǎo)致的管道振動(dòng)。

3.1承重架設(shè)置要點(diǎn)

根據(jù)管架生根條件，選用懸吊式或支撐式管架。設(shè)置此管架過(guò)程需注意：水平管道上設(shè)置的相鄰承重架的間距不得超過(guò)該管道的水平跨距；垂直管道通常在其垂直重心上部的管段設(shè)置承重架；在彎頭處或大管徑管道上由三通引出分支管道的附近區(qū)域

設(shè)置承重架；在集中設(shè)置閥門的附近設(shè)置承重架；

安全閥出口管道上設(shè)置承受重力及推力的承重架。

3.2 限制性管架設(shè)置要點(diǎn)

此類型管架常見(jiàn)于約束管道的熱位移。當(dāng)管道易引起振動(dòng)時(shí)，可以在適當(dāng)位置設(shè)置限制性管架達(dá)到防止振動(dòng)的目的。

設(shè)置限制類管架常見(jiàn)的注意事項(xiàng)：當(dāng)水平或垂直管段較長(zhǎng)，需在該管段設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的導(dǎo)向架；在產(chǎn)生較大彎矩的鑄鐵閥門兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向架；火炬管道的固定架設(shè)置應(yīng)考慮兩相流工況下的沖擊力，需按照相關(guān)規(guī)范確定水平推力值；對(duì)于設(shè)計(jì)溫度超過(guò)100℃的高溫管系，采用分段自然補(bǔ)償，設(shè)置不同形式的補(bǔ)償器及限位架來(lái)控制管道的變形，避免管道斷裂或脫空，并對(duì)設(shè)備管道起到保護(hù)作用[23]。設(shè)置過(guò)程中要注意 π 形補(bǔ)償器最好設(shè)定在相鄰固定架的中間區(qū)域，若此區(qū)域無(wú)法設(shè)置補(bǔ)償器，則盡量設(shè)在兩固定點(diǎn)距離的1/3區(qū)域內(nèi)， π 形補(bǔ)償器兩側(cè)依照管道應(yīng)力設(shè)置導(dǎo)向架[24-26]。高溫管道的限制性管架設(shè)置非常重要，要對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)進(jìn)行整體管道柔性分析及應(yīng)力計(jì)算來(lái)確定2。通常固定架間隔隨管道的溫度升高而縮小2，考慮管道熱位移的影響，需要加長(zhǎng)管托，一般取 350mm^[28] 。當(dāng)熱位移超過(guò) 100mm 時(shí)，管架可以偏置安裝，偏裝方向與管道位移相反，以該管架最大位移量的一半作為偏裝長(zhǎng)度；也可以擴(kuò)大管托支撐面，在管廊梁上預(yù)埋加長(zhǎng)鋼板[2]。合理地固定架間距結(jié)合補(bǔ)償器可以有效減小管道推力，降低土建工程量成本[21]。

3.3彈簧架設(shè)置要點(diǎn)

如果管道采用剛性支吊架時(shí)會(huì)發(fā)生脫空現(xiàn)象，導(dǎo)致荷載的重新分配，影響管道整體柔性和相鄰管架的強(qiáng)度，有時(shí)甚至可能導(dǎo)致與其連接的設(shè)備管口受力及力矩增加，造成設(shè)備管口變形或斷裂。在上述情況下，管道增設(shè)彈簧架

3.4 防振管架設(shè)置要點(diǎn)

設(shè)置防振管架，約束管系振動(dòng)，提高其固有頻率，避免管系發(fā)生共振，但也限制了管系的熱位移，因此，防振管架的設(shè)置需要整體管系進(jìn)行靜力分析與動(dòng)力分析來(lái)確定。防振架設(shè)置需要與建筑物隔離，并且必須單獨(dú)在地面基礎(chǔ)上生根，避免建筑物受振動(dòng)影響。

4管廊的其他布置

4.1 檢修平臺(tái)

布置于管廊上層的儀表槽架、電氣電纜槽架旁邊需要設(shè)置檢查通道，寬度應(yīng)在 0.8m 以上，上部為 2.2m 以上，并在其兩側(cè)設(shè)護(hù)欄，供工作人員定期進(jìn)行檢修和維護(hù)，并且管廊每間隔 50m 處設(shè)置直爬梯，滿足任意位置到梯子距離小于 25m^[29] 。管廊上閥門宜集中布置，并在此區(qū)域設(shè)置操作平臺(tái)。在界區(qū)處進(jìn)出各個(gè)生產(chǎn)裝置的管道通常集中設(shè)置界盲板、墊環(huán)、止回閥、隔斷閥、脹氣管道等，用于各裝置上下游物料與相關(guān)系統(tǒng)隔離。為便于檢修操作，在集中布置界區(qū)閥門的區(qū)域設(shè)置界區(qū)平臺(tái)，此平臺(tái)具體形式，取決于界區(qū)管道數(shù)量、管徑、管道管底標(biāo)高、閥門布置等因素[3。通常界區(qū)平臺(tái)斜梯不超過(guò) 45^° ，平臺(tái)高度超過(guò) 5m ，需要分段設(shè)梯，設(shè)置梯間平臺(tái)，單段梯子高度超過(guò) 10m ，采用水平交錯(cuò)布置的多段梯。

對(duì)于單層管廊，且大于 75% 的 DN<250 管道，采用操作平臺(tái)與檢修平臺(tái)共用，在低于管底 0.45～1 m 處布置1層平臺(tái)。當(dāng)管徑較大時(shí)，閥門的閥桿較高，操作平臺(tái)與檢修平臺(tái)需分開布置，通常檢修平臺(tái)在低于架頂 0.4～1.6m 處布置，操作平臺(tái)高度取決于管徑、隔熱結(jié)構(gòu)、管托高度等。操作平臺(tái)主要分兩種：一種為一字形，將儀表、切斷閥等布置于操作平臺(tái)兩側(cè)；另一種為回字形，儀表、切斷閥等被操作平臺(tái)包圍。閥門與平臺(tái)的距離最好在 500mm 以內(nèi)，便于操作人員在平臺(tái)上操作或檢修。此時(shí)，兩層平臺(tái)采用斜梯銜接。對(duì)于多層管廊，管廊層間距一般為 2.5～3m ，則相鄰二層管道設(shè)置3層平臺(tái)：下層管道的檢修平臺(tái)、上層管道的操作平臺(tái)，以及兩層管道的公用平臺(tái)（檢修/操作平臺(tái)）。若管廊層間距不足以放置中間的公用平臺(tái)時(shí)，可以在界區(qū)附近將個(gè)別管道層的標(biāo)高調(diào)整，加大管道層間距至可以放置公用平臺(tái)，此公用平臺(tái)的標(biāo)高不僅要考慮與上層管道的管底距離近，方便大管徑閥門的閥桿操作，還要考慮管道放凈閥的操作空間3，通常放凈管末端與地面的距離至少 150mm 。

4.2 閥組的布置原則

通常在管廊的柱子兩側(cè)地面上設(shè)置調(diào)節(jié)閥組、疏水閥組、蒸汽伴熱設(shè)施等，這樣可以避免管廊下方設(shè)置的設(shè)備操作、檢修空間受影響。閥組通常布置在地面便于操作、檢修的位置，一般距離管廊柱子外側(cè) 1m 左右。對(duì)于應(yīng)力管道上的閥組，需要進(jìn)行管道柔性分析和應(yīng)力分析，盡量采用自然補(bǔ)償?shù)姆绞酱_保其管道走向及支吊架布置合理。

4.3 管廊防碰撞設(shè)計(jì)

石油化工企業(yè)全廠性管廊沿廠區(qū)道路布置時(shí)，若廠區(qū)總圖布置空間受限，導(dǎo)致管廊柱子與路沿石凈距較小或管道到周圍路邊的距離低于 1m 時(shí)，存在與車輛碰撞的安全隱患，可以順著路緣石在靠近管廊一側(cè)設(shè)置防撞柱，預(yù)防管廊受外界的碰撞。此外，為了防止管廊上的碰撞，可以借助PDMS、SP3D等三維建模軟件，高效、直觀地發(fā)現(xiàn)管廊設(shè)計(jì)中的偏差。

5結(jié)論

綜上所述，本文概述全廠性管廊設(shè)計(jì)過(guò)程，并且歸納總結(jié)了其設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。石油化工企業(yè)全廠性管廊設(shè)計(jì)過(guò)程中每一個(gè)階段需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，結(jié)合不斷更新的相關(guān)規(guī)范，不斷歸納總結(jié)注意事項(xiàng)，提升設(shè)計(jì)水平，使管廊設(shè)計(jì)更合理、更高效、更安全可行。

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The Design of Plant-wide Pipegalleries in Petrochemical Enterprises

LI Chang (Liaoning Province Petroleum-chemical IndustryPlanning Designing InstituteCo.，Ltd.，henyang Liaoning1oo4，China) Abstract:Theplant-widepipe gallries inpetrochemical eterprisesserveassignificantbondsconnectingvarious devices.Thedesign of pipegaleriesnotolyhas tofulfillthe technologicalrequirements ofeachdevicebutalsotaks intoaccountfactorssuchassafe operationandmaintenance.Thisarticlesystematicallyreviewseachstageof thedesignprocessof theplant-widepipegaleries in petrochemical enterprises and summarizes the points that require attention. Keywords:Petrochemical enterprises;Plant-wide pipegalleries