石油化工裝置管廊規劃要素淺析

楊振楠

(山東三維石化工程股份有限公司，山東 青島 266071)

管廊是石油化工裝置的重要組成部分，其布置合理與否會直接影響到裝置投資、施工、運維以及美觀等方面，同時也是決定工廠整體布局合理性的一個因素。裝置管廊的布置涉及諸多方面，要使其實現技術先進、經濟合理、安全可靠的要求，需要在裝置平面布置中考慮管廊走向、柱距、高度、寬度、荷載等多方面要素。

1 管廊走向

石油化工裝置管廊走向是管廊布置首先要考慮的問題。一般新建裝置的管廊往往有多種走向選擇，合理選擇走向是管廊布置的靈魂。管廊走向應結合新增裝置和周邊系統管架的近期和長期的建設規劃，體現實用性、經濟型、整體性和延伸性，同時還需要兼顧自控、電氣槽盒的走向，使裝置管廊距離盡量短并且滿足裝置需求。一般在裝置設備較少的情況下，通常選用一端式或直通式管廊，設備較多時可根據情況選用“L”型、“T”型或“Π”型管廊[1]。

2 管廊柱距

管廊柱距較小，相應承載的荷載較小，基礎和立柱較小，但管架基礎數量增多，施工量增大；管廊柱距較大，相應基礎數量雖然減少，但荷載增大，基礎和立柱變大。因此管架的跨度應在允許的范圍內根據施工方便程度和經濟比較來確定。工程中通常選用的跨距一般在6～9 m之間，為保證裝置內部整體美觀，盡量將柱距保持一致，同時應盡量保證與裝置內構架的柱距保持一致，有利于管廊與構架聯通管道的通過及支撐。當管廊跨越道路時，可采用桁架形式跨越，桁架梁的間距應保證管道跨距。

3 管廊高度

裝置管廊的最小垂直凈距根據現場的具體情況來確定。一般來講，管廊凈高應滿足人員通行；管廊下方如布置機泵，為滿足泵的檢修，管廊下方凈高不小于3.2 m[2]；當管廊下方作為消防通道及檢修通道時，管廊至地面的最小凈高不應小于4.5 m。

裝置管廊一般布置為單層或多層，多層管廊的層間距一般設置為1.2～2.4 m，管廊改變方向或者兩管廊成直角相交時，管廊錯層布置，錯層高差一般設置為0.6～1.2 m。裝置管廊的層高確定主要取決于裝置規模和最大管道的直徑，同時還應結合管架的寬度、跨度和現場情況。一般大型裝置或管廊內管道直徑較大時，管道周圍應有足夠的空間來進行施工及維護，管廊層高可相應增大。

裝置管廊最上層一般布置蒸汽管道、放空總管等公用工程管道，管道一般貫穿整個裝置，輸送距離長，為滿足管道柔性，需設置“π”型補償器進行自然補償。管廊最上層一般設置操作通道，供人工操作與蒸汽總管連接管道的根部閥，當自控和電氣有檢修電纜橋架要求時，也需要設置檢修通道。為保證“π”型補償器所需的空間且滿足通道人員通行，“π”型補償器最小凈空2.2 m，管廊的補償器支撐梁高度需根據管道情況合理確定。

4 管廊寬度

裝置管廊的寬度主要由管道的數量和管徑的大小確定，并預留10%～20%的裕量[1]。在石化裝置工程設計中，一般將自控和電氣的電纜橋架放置在管廊的最上層，這時的管廊寬度除了考慮電纜橋架本身的寬度，還要將儀表和電氣電纜之間的安全距離考慮進去，電纜橋架與管道之間的距離也應當符合相關規范的要求。管廊最上層一般還需設置公用工程管道根部閥的操作通道，出于電纜橋架檢修目的，自控和電氣橋架旁設置檢修通道。管廊寬度的設置也應考慮以上通道的要求。石化裝置管廊的預留量在實際設計中存在一定的不確定性，不僅要考慮當前裝置需求，還要裝置未來改擴建規劃和檢維修需求。像一些即已建成的石化裝置，管廊上的可利用空間越來越有限，而改擴建和檢維修卻在一輪輪進行著，如管道改造規模較大，需改擴建原有管廊，對于原管廊基礎的處理、施工等各方面的難度較大，改造投資也會增加。因此，對于位置受限制，遠期可能還有諸多暫時不明朗發展規劃的裝置，應將裝置管廊盡量做寬，充分利用土地資源，從總體上減低企業改擴建的成本。

5 管廊荷載

裝置管廊荷載主要包括垂直荷載和水平推力。

垂直荷載包括結構自重、管道自重、設備重、附件重、保溫(冷)重、介質重或試壓時的水重、電纜和橋架重等。作用于管

廊橫梁上多根管道的垂直荷載，可以按均布荷載計算；當遇有一根管道作用于梁上的荷載大于10 kN時，該管道應單獨按集中荷載考慮。

活動管架的水平推力為管線由于熱脹冷縮而產生位移時產生的綜合摩擦力。固定管架所承受的水平推力包括補償器的彈性力、由活動管線傳來的摩擦反力以及管線的不平衡內壓力(如波形補償器、關閉的閥門等)。而在具體工程設計中應該盡可能減少固定支架的推力，以節約建設成本。一般來講，減少固定支架水平推力的方法有如下幾種：

(1)設計合理的補償(利用自然補償、安裝合理的補償器等)；

(2)合理劃分固定點支架的距離；

(3)合理布置熱力管道，盡量增大管道之間的牽制作用；

(4)合理布置管線走向。

由于管廊規劃時往往都無法預知管架上所有管線的管徑以及所輸送的介質，因此管廊荷載最終的合理確定通常還要有一定的經驗成分在內。新建裝置規劃管廊荷載時，留有一定裕量是非常有必要的。這樣，如未來裝置改造管廊上已無可用位置，而管線又必須從此處經過時，就可以通過在管廊上設置支架或吊架來完成管線的敷設，而無需進行復雜的加固，方便改造和施工。

6 結語

管廊作為整個石化裝置的重要樞紐，對裝置的布局及設計起到了至關重要的作用。在全面考慮走向、柱距、高度、寬度、荷載等要素之后，管廊的規劃可以極大地被優化，不僅可以節約投資成本，更可以獲得長遠經濟效益。管廊的科學規劃有利于節省投資成本、施工費用，能夠避免裝置遠期升級改造出現無謂的拆遷重建，為今后發展節約成本。因此在裝置管廊規劃中，應注重優化管廊布置，合理利用管廊上的空間，在充分滿足裝置工藝需求、安全生產、人員操作檢修的前提下，管廊的布置力爭做到經濟合理且整齊美觀。