石化裝置管廊及其管道設計探析

陳希聰

(中石化廣州工程公司配管室，廣東 廣州 510000)

石油化工裝置管廊作為輸送物質的一種特種設備，在石油化工裝置之中發揮了巨大的作用。對管廊的設計需要考慮到具體的使用情況和工作情況，做出對應的調整。設計管廊的種類也呈現出多樣化，好的管廊設計包含了多個方面，需要進行合理的分析，提升管廊設計的安全性，這是石化裝置管廊及其管道設計的關鍵所在。

1 石化裝置管廊上管道設計的基本要求

1.1 有效性

管道設計的基本要求在于提升有效性，也就是管道設計的基本理念主要是保證管道投入到正常的使用，并且要適用于各種設備裝置，讓管道設計保持較強的實用性，這些就是管道投入到生產使用的基本前提和要求。除開使管道具有可用性之外，對管道的設計還要兼顧成本因素，確保在投入使用不受影響的前提下盡可能降低成本，讓管道的性能與成本控制都能得到優化[1]。

1.2 安全性

在石油化工生產中，安全生產是重要內容，在管道設計環節需要匹配安全設計的要求，并綜合分析各種因素，確保使用管道的安全性。在管道施工中，要針對材料的質量問題加以分析。為了確保其安全性，在容易發生故障的位置上可以添加包裝裝置，以便在管道出現問題的時候可以及時解決，確保管道的安全[2]。另外，在進行管道施工期間要考慮到人員的安全性問題。

1.3 合理性

在進行管道設計的環節，應考慮設計的合理性、有效性，基于管道設計的這一前提做好管道結構設計的優化處理工作，讓管道設計兼具合理性與有效性。針對管道設計，還要注重石油化工設備裝置的設計，所以其設計本身帶有復雜性，設計的內容偏向于繁雜，需要多個部門之間的協調與配合，最終讓管道設計不斷趨于有效、合理與及時，提升管道設計的效率，讓管道設計合理、實用，兼顧科學性。

2 石化裝置管廊及其管道設計

2.1 管廊的布置

針對石化裝置而言，其管廊實際的布置形狀都直接關聯到設備的平面布置，其實際的形式和走向都需要按照其平面布置來明確，具體見圖1所示。針對某個石化裝置，其占據200 m×67 m的面積，考慮到安全消防、防火防爆、設備安裝等具體的要求，利用直通式和T形組合形管廊，確保各個單元能夠串接，然后設置對應的接口與外管廊相互的銜接，這樣就可以滿足工藝流程的要求，減少管道的繞行，確保經濟性。

圖1 某石化裝置管廊布置

2.2 管廊的結構

2.2.1 管廊的寬度及層數

對于管廊的寬度，主要是基于管徑大小、管線數量、電氣電纜槽盒、操作通道需要的最小寬度來確定，并且還需要針對管廊的空冷設備、管廊下設備與通道等影響加以分析。首先，需要針對需要的管道管徑、根數、保溫厚度等進行統計，然后按照相鄰管道其中一根高磅級帶法蘭凈距不得小于25 mm來計算其實際的管道寬度，然后配合上電氣槽板、儀表需要的寬度，再配合10%～20%的管廊余量，就可以實現其需要寬度的計算。管廊的寬度一般不能超過9 m，在實例之中，1#管橋為主管廊，因為多壯志單元共同一個管廊，其管線偏多，所以寬度為12 m，在其中間添加一根支柱，其對應的管廊結構見圖2所示；2#管橋的寬度6 m，層數1層。這一裝置的1#管橋的左半部分MTBE裝置管線要少于右半部分的裝置，按照其寬度確定的基本原則，MTBE裝置1-12柱管廊寬度為12 m，層數達到2層，氣分裝置12-23柱管廊因為最上布置的空冷器，所以，其實際的管廊寬度為12 m，層數為4層。

圖2 三柱雙梁

2.2.2 管廊的高度

圖3 管廊結構

針對雙層或者是多層管廊，主要是按照裝置規模與觀瀾過最大管道直徑來確定層高，上下層之間達到1.2～2.4 m的間距；豬養殖最大的火炬總管管徑為800 mm，其跨越氣分裝置為12-23柱，最遠的直線距離為96 m，要求可以滿足3‰的坡度，其火炬管兩端的高差為288 m。為了滿足分區裝置火炬管道無袋形并坡向此火炬總管以及自總管頂部順介質朝著45°斜接的配管要求，就需要針對其最大管徑加以明確，從而確定其層高為2.4 m。針對管廊結構，一般需要按照圖3(a)的平層式進行分析，其優點在于結構簡單，不過在管廊的邊梁上方，需要單獨梁作為支撐。針對圖3(b)為錯層式，其優點在于支撐進出管廊管道，這一裝置主管廊下放有泵的布置，考慮到檢修吊裝，并且其管廊橫穿道路，其內部的檢修道不得低于4.5 m，最后明確其相應的柱為5 m、7.4 m、9.8 m、14 m，其管廊頂部14 m設置了平臺，并且有對應的空冷器的布置。

2.3 管廊上管道的布置設計

在管廊管道布置中，需要考慮到管徑大小、被輸送物料性質、設備位置、動力電纜安全等因素，針對管廊的所有工藝管道、儀表、工程管道等進行全面的規劃，要求能夠各安其位?；诠艿啦贾玫幕驹瓌t，分析其對應的特點，對于裝置主管廊的12-23柱9 m層主要是布置了壓縮空氣、蒸汽、燃料氣、氧氣等管線，考慮到管廊上敷設的電纜槽架不允許布置在熱管道的附近，也不允許在帶有腐蝕性介質的管道下布置，所以，就需要將電氣電纜槽架和儀表布置在同一層，并且要求儀表和電氣電纜槽架能夠與柱子布置相互貼近，儀表和電氣電纜之間需要預留超過1 m的凈距離，從而避免電磁感應的出現，槽架之間還需要做好檢修通道的布置。對于主管廊的12-23柱的5 m與7.4 m層，還需要循環水、新鮮水等液體公用工程管道以及對應的工藝管道布置。針對01-12柱，其具體的布置見圖4所示。

圖4 12-23柱管道布置剖面

2.4 管廊上蒸汽管道補償器設置

針對主管廊，還需要長距離高溫蒸汽管道的敷設，所以，就需要考慮到熱膨脹量的吸收，一般設置為“π”形補償器。

第一，明確管道膨脹量。管道的線脹系數直接決定了管道的膨脹量。而其對應的線脹系數又取決于管道的材質以及設計溫度。

第二，固定點位置的確定。首先假設管道總管中間為固定點，按照管道的走向和分支，做好補償器的設置，首先在管道的兩頭四分之一的位置上設置好固定點，按照其膨脹量不能超出200 mm，因為管托長度限制，一般要求達到350 mm的管托長。這樣的管道在膨脹中，就不會讓管托脫離管架的衡量。按照補償器線算圖，就可以將其臂長與臂寬明確。一般在裝置內吸收管道膨脹，所以，其固定點靠近進出裝置便捷的管架上進行對應的設置。針對補償器，還需要在兩固定點之間進行設置，為了避免出現過大的管道橫向位移，還需要在補償器兩側距離補償器彎頭大概32～40倍的管道公稱直徑位置上，做好導向支架的設置。

2.5 裝置管廊上的界區閥組布置

第一，對于裝置管廊界面區閥組，最好是可以利用水平無袋的方式，在其下方鋼結構上做好操作平臺設置，具體見圖5所示。

圖5 界區閥及其操作平臺示意圖

第二：對于其原料、產品、公用工程管道，還需要裝置邊界附近。在附近設置好切斷閥，針對容易凝結介質的切斷閥，則需要在系統分支位置上設置，對于存在有毒介質、油氣、油品的管道，則需要設置8字盲板。

3 結語

在對石化裝置管廊與管道進行設計的時候，需要考慮石化設備的實際問題。一般來說，做出科學合理的選擇可以確保其裝置占據最小的占地面積，并且要求兩側布置的化工設備能縮短與裝置的實際占用長度，這樣才能在節約占地面積的同時節約投資，提高整體設計水平。