港區石化管廊的設計

吳顯斌

（江蘇中核華緯工程設計研究有限公司，南京 210019）

港區石化管廊的設計

吳顯斌

（江蘇中核華緯工程設計研究有限公司，南京 210019）

港區管廊是港區內特有的公用基礎配套設施之一，是連接海港碼頭、內河碼頭和后方庫區企業重要的樞紐，對港口的生產和發展、降低石化企業成本和增強競爭力及保證港口生產安全具有重要的作用。本文以某港區內石化管廊的設計為例，介紹了管廊工藝流程、總平面布置、地上綜合管線設計及場內外工藝及熱力管網設計。

港區；石化管廊；工藝設計；管線設計

0 前言

管廊即管道的走廊，是布置在裝置內部，不同裝置或不同廠區之間集中敷設工藝物料管道、公用工程管道、儀表用管道及電、儀橋架等的主要場所，聯系著廠區內不同的裝置、部件或不同的廠區[1-3]。港區管廊是港區碼頭、內河碼頭及相關企業之間敷設架空工藝物料管道、公用工程管道、供熱管道和管道計量用數據通訊光纜等的公共通廊，是港區內特有的公用基礎配套設施之一，其以較低的投資成本、較高的資源利用效率和快速的輸送速度，確保了氣體、液體物料在各企業之間、工廠與碼頭倉儲之間便捷、高效流動[4]。港區管廊的設計是決定港區整體布局合理性的一個重要因素，直接影響到施工、管理、操作、維護和投資等諸多方面[5]。以某港區內石化管廊的設計為例，介紹了管廊工藝流程、總平面布置、地上綜合管線設計及場內外工藝及熱力管網設計等。

1 工程概況

工程建設包括：石化管廊（1#交換站至E公司廠區外）、成品油管道（1#交換站至2#交換站）、2#交換站及輔助設施、內河管廊管道（2#交換站至內河碼頭）、內河作業區改擴建油品泊位、制氮房及相關附屬設施。內河支線主要貨種為：燃料油、柴油。年運輸設計能力達180萬噸。

2 管廊工藝流程

管廊工程是連接海港碼頭、內河碼頭和后方庫區企業的樞紐，實現油品的碼頭裝卸、內河裝卸轉運功能。

圖1所示為石化管廊工藝流程簡圖。成品油船停泊到海港石化碼頭或內河碼頭后，通過輸油泵將成品油利用引橋的公用管廊輸送或內河管廊輸送至已建交換站（1#）和新建的成品油交換站（2#），后方庫區企業分別從已建交換站和新建的成品油交換站將油品接至庫區。各家企業庫存的成品油既可以通過內河管廊從內河碼頭裝船發往內陸地區，也可以通過石化管廊及引橋從海港石化碼頭裝船發往各地。

圖1 石化管廊工藝流程簡圖

3 總平面布置

3.1 總平面布置原則

港區石化管廊總平面布置的原則為：

（1）根據廠址條件，盡量節約用地，滿足生產要求，符合安全、衛生等國家有關規范及規定。

（2）盡量依托港區現有可利用的一切條件，減少投資，提高效益。

（3）符合港口總體布局規劃的要求，與總體布局規劃相協調。

（4）內河碼頭總平面布置注意工程建設的近遠期結合、留有發展余地。

（5）內河碼頭總平面布置綜合考慮自然條件，合理布置泊位。

（6）內河碼頭總平面布置考慮公用工藝管線帶的寬度，考慮貨主的特殊要求，能適應可能發生的貨種變化，為后續工程預留充分發展余地。

（7）滿足防火、防爆、環境保護及安全、衛生等規范、規定的要求。

（8）管線綜合布置應與總平面布置、豎向設計和綠化布置統一進行，使管線之間、管線與建、構筑物之間在平面及豎向上相互協調。

（9）管線綜合布置應滿足生產、安全、檢修，當技術允許的條件下，宜共架同溝布置。

（10）管線帶的布置應與道路或建筑紅線相平行。

（11）管線綜合布置應將干管布置在用戶較多的一側或將管線分類布置在道路兩側。

（12）管線與管線、建筑物之間的最小水平間距應滿足現行規范要求。

（13）管架與建、構筑物之間水平間距與道路之間的最小垂直間距應滿足規范要求。

（14）考慮管廊下的防火、巡查、應急通行因素，地面做砼坪，部分按通行應急車輛路面設計。

3.2 總平面布置

港庫區公用管線至內河支線工程平面布置：工程起點為成品油公司處的交換站，終點為內河碼頭。其中，交換站至D公司圍墻之間段采用3.2米主斷面，共三層，層高分別為0.5米、1米、1.3米；D公司圍墻內至內河碼頭段則采用1.5米主斷面，共二層，層高分別為0.5米、1米。

石化管廊從1#交換站原有管廊處至E公司圍墻外的復河工程平面布置：整個石化管廊共分為三段；第一段從1#交換站至新建成品油交換站，管架跨度為3.5米，三層管架；第二段從新建成品油交換站至L路，管架跨度為4.5米，雙層管架；第三段從L路至E公司圍墻，管架跨度為4.5米，單層管墩。圖2所示為石化管廊平面布置示意圖。

圖2 石化管廊平面布置示意圖

4 地上綜合管線設計

4.1 地上綜合管線設計原則

公用工程管道均按最大流量確定管道管徑，根據管道跨距要求，敷設管架；管廊高度控制（管架下層梁頂距地面凈空）：正常的低管架≥0.5米；跨越一般道路時≥6.0米。當管廊通過大件運輸通道時需保證9米的凈空高度。滿足《工業金屬管道設計規范》GB50316-2000（2008年版）的要求[6]。

管廊是為工藝管道和供熱管道服務，因此管廊需要滿足工藝管道和供熱管道的技術需求。考慮到管道的補償，該工程管廊每69～80米設置一組自然補償器，同時設置2個固定管架對管道進行固定，來吸收工藝管道和供熱管道的位移量。補償器的力臂保證在4米以上。

4.2 工藝管道對管廊的技術要求

工藝管道對管廊的技術要求為：

（1）一般管道管壁之間的安全距離需要保證在50 mm以上。

（2）工藝管道一般為常溫，蒸汽管道對管廊架的作用力通過CAESARⅡ5.10軟件來計算，包括管道對管架的軸向推力和對應的扭矩、管道對管架的側向力和對應的扭矩、管道對管架的垂直作用力和對應的扭矩。管道的荷載計算按管道最重時（管道進行壓力試驗、清管時）對應的荷載進行計算。保證管架能夠安全正常使用。

（3）在補償器處的管道抬高、降低點，高低管架之間設置4.5米的空間來滿足3層管道在抬高、降低時彎頭所需的空間，彎頭長度計算時按清管時所需的3DN長度進行計算。保證管道能夠正常使用。

4.3 供熱管道對管廊的技術要求

供熱管道對管廊的技術要求為：

（1）內河支線管廊裝置中DN150的蒸汽管道保溫厚度為120 mm，分為2層，從里往外的結構為：鋼管——第一層保溫層（硅酸鋁棉針刺毯）厚度為60 mm——反射層（耐高溫鋁箔玻纖布）；第二層保溫層（高溫玻璃棉）厚度為60 mm——反射層（普通鋁箔玻纖布），在管道外層頂部三分之一圓弧部分另加一層高溫玻璃棉保溫層，厚度為50 mm——反射層（鋁箔玻纖布）—彩鋼板。

（2）蒸汽管道以及汽油、柴油、燃料油需要保溫，保溫材料采用硅酸鋁管殼，管道外保護采用鋁皮。

（3）管道的熱補償均采用自然補償或方形補償器進行補償，蒸汽管道對管廊架的推力計算和蒸汽管道的應力通過CAESARⅡ5.10軟件計算。汽油、柴油、燃料油管道由于振動需要考慮管道的固定。

5 場內外工藝及熱力管網設計

5.1 場內外工藝及熱力管網設計原則及敷設方式

管線綜合設計應結合工廠總平面布置和豎向設計統一考慮，根據管線的性質、用途，相互關系與影響，全面考慮生產、施工、檢修安全等要求，使管線之間及管線與建筑物、構筑物之間在平面和豎向上相互協調，緊湊合理，并使主要管線的總長度最短，占地最少，且適當注意廠容。在滿足裝置工藝生產要求情況下做到安全可靠、經濟合理，并滿足施工、操作、維修等方面的要求。熱力管道設計應滿足熱脹冷縮所需的柔性要求。

供水、排水、循環水采用直埋方式敷設；物料管道、蒸汽、壓縮空氣、凝結水管采用架空敷設。

5.2 場內外工藝及熱力管網管道材質、防腐及保溫措施

物料管道采用碳鋼無縫鋼管；蒸汽、氮氣、壓縮空氣、凝結水采用20#無縫鋼管；排水管道采用硬聚氯乙烯管；供水管道采用PE管。

碳鋼類管道均刷防銹漆，不保溫管道還應再刷油性調和漆，以防大氣腐蝕。保溫材料選用巖棉管殼或超細玻璃棉管殼；具體保溫及保冷厚度按有關設計標準執行。

6 結語

管廊是港區最重要的基礎設施之一，其工藝設計應符合港區的總體發展規劃，同時應滿足防火、防爆、環境保護及安全、衛生等規范、規定的要求。另外，管線綜合布置應與總平面布置、豎向設計和綠化布置統一進行，使管線之間、管線與建、構筑物之間在平面及豎向上相互協調。合理的設計能夠有效的節省能源、減少耗材、降低管廊的建設成本，提高管廊的利用率及使用效率，同時保證管廊長期安全穩定運行。

[1]黃曉宇, 賀江峰, 司磊等.石油化工裝置廠區外管廊的設計[J].輕工科技, 2013（01）：23-24.

[2]汪磊.大型石化裝置多層管廊的配管設計要點分析[J].科技創新與應用, 2012（12）：39.

[3]朱明堯, 王紅艷.淺談管廊及管廊中管道的布置[J].建設科技, 2012（02）：40-43.

[4]余曉燕.淺析化工園區的公共化工管廊規劃設計[J].化學工程與裝備, 2013（07）：67-69.

[5]陸偉.石化裝置內管廊的布置與設計實例淺析[J].甘肅科技, 2012（10）：46-48.

[6]GB50316-2008工業金屬管道設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.