關于裝置界區管道設計布置的討論

王星凱 李沖

【摘要】本文針對化工工程中裝置界區管道的布置，從符合管廊上管道的設計要求、滿足裝置特點、綜合考慮各專業條件等方面進行了討論，闡述了如何使界區管道的設計既滿足生產工藝要求，又做到經濟和美觀。

【關鍵詞】裝置界區 管道設計 建設成本

引言

裝置界區管道是為滿足本裝置生產所需的工藝介質及公用工程物料的輸入及輸出，起到連接外管廊與裝置區作用的管道部分。此部分管道設計質量的高低會直接影響裝置區內管廊的布局、界區切斷控制功能的實現和工程建設成本。本文從設計要求、裝置特點和其他各專業條件三方面討論了裝置界區管道設計布置的一些思路和方法。

1界區管道布置應符合管廊上管道的設計要求

裝置界區管道一般是以裝置區內管廊的形式集中布置，因此需要符合管廊上管道的設計要求，既要考慮管廊結構形式和尺寸，又要滿足管道間距、應力、可操作性等要求。

1.1 界區管道布置應考慮管廊結構形式和尺寸

裝置區內管廊的結構形式和尺寸主要由管道和電氣儀表槽架的數量、大小來確定，并考慮一定的預留量，裝置主管廊宜留有10%～20%的裕量，按SH 3011和SH 3012規定管廊檢修通道不低于3.0m，管廊支柱間距通常為6～9m，由于整個管廊的管道布置密度并不相同，通常在首尾段的管道數量較少，因此必要時可以減少首尾段的寬度和層數。界區管廊因為要銜接外管廊和裝置區內管廊，其結構形式和尺寸還需要根據項目特點靈活設置。

1.2界區管道布置應滿足管廊上管道間距、應力、可操作性等要求

壓力管道的間距以便于安裝或檢修管子、閥門、保溫層為原則，但也不宜過大。我國依據SH/T 3405和SH/T 3406一般要求無隔熱層管道凈距50mm，法蘭與管壁凈距25mm，管道與柱架、墻壁凈距100mm。[1]界區管道除了滿足上述基本間距布置外，在界區橫梁處需設置導向架，有些應力管道需要設固定架，布置時盡量在實體模型中搭建出來，以確定實際間距是否合適。另外，界區切斷閥、壓力表、溫度計、流量計等數量多、布置密集，為滿足操作性也要適當加大管道間距。

2界區管道布置應根據裝置特點進行設計

界區管道布置一般以管廊的形式集中布置，但也應根據裝置特點靈活調整，以達到方便輸送、降低成本的目的，可以按照裝置規模總結一些共性特點。

2.1 大中型裝置界區管道布置

以某大型煉油項目氣體分餾裝置為例（圖2-1），該裝置界區管道主要分兩層布置。大口徑管道布置靠近管廊柱，小口徑管道布置在中間;熱管道、公用工程管道、電儀槽架布置在上層，一般工藝管道、腐蝕性介質和低溫管道布置在下層。此裝置界區管道數量多，口徑大，同時業主對操作性要求極高，界區管道的導淋閥都需要有平臺進行操作，建設成本業主同意追加。因此設計時，界區采用了下沉鋼構的方法，界區鋪滿格柵板，與閥門操作平臺設直爬梯或踏步連接;界區管道與下沉鋼構間增設鋼架，以便于管道支架設置。

圖2-1.某大型煉油項目氣體分餾裝置界區

綜上所述，大中型裝置的界區管道布置應注意以下幾點： ①界區管道數量多，口徑大，常常需要多層管廊或多個接點布置，在集中布置節省鋼結構成本和分散布置節省管道成本間，要根據實際情況決定。②一般的界區操作平臺只需設置切斷閥的架高通道即可，若業主有特別要求且建設資金充裕，可考慮下沉界區鋼構加設平臺的方法兼顧導淋閥的操作。③大中型裝置不宜將界區管道走低袋后再上翻進裝置內管廊，切斷閥、導淋閥設置在低袋處，因為管道數量多且口徑大，這樣容易堆疊于管廊地面通道，影響通行和美觀;特別是增加了介質輸送阻力和管道、彎頭用量，最終成本反而比搭建操作平臺高。

2.2 小型裝置界區管道布置

小型裝置界區管道的特點是數量少，口徑小，總荷載不大，因此可以用管架標準圖冊中的支架代替裝置內管廊，以達到降低設計和建設成本，提高施工速度的目的。圖2-4反映了某地面火炬裝置界區管道布置，界區管道僅有8根，最大口徑的低壓蒸汽管道為DN250，其他管道口徑均在DN50及以下;但外管廊一層高度在3.5m，且裝置區內污水泵、污油泵的出口管線要盡量滿足步步高的布置要求，所以管道整體架高更有利于界區通行。最終選擇了標準管架圖冊中的G5雙柱支架，梁頂高2.5m長3m即滿足了管道和兩側電氣、儀表槽架布置。管道在不需要人員通行處下翻至距地面底標高0.5m，設置界區切斷閥、壓力表、溫度計等，完全省去了裝置區內管廊的設計和施工。

圖2-2.某地面火炬裝置界區圖

小型裝置還有一個更極端工程實例：某商用火箭項目燃料加注系統的火炬裝置，火炬線由業主設計和架設，界區管道僅有2根DN15的氮氣線，在不影響通行的情況下貼地面敷設即可。

3界區管道布置應綜合考慮各專業條件

在項目設計過程中，需要設計者能夠協調好各專業的相互關系，并且及時補充完善。這樣可以避免后期過多的修改工作。[2]

首先，根據總圖、外管廊、工藝專業界區條件表和初版PID 、電儀專業的槽架尺寸確定初版界區接點位置、布置圖、界區管廊寬度等。此步驟中一定要考慮留出管道和槽架裕量，以免后期二者條件變大時無處可布;盡量在建模時將可能影響管道間距的閥門、管架建幾個，防止間距考慮不足。

然后，根據外管廊、結構等專業反饋的條件進行溝通和調整，在結構二次條件中提出操作平臺、直爬梯等條件。注意平臺高度要盡量合適，既不能過低導致平臺梁與管道、槽架碰撞，又不能過高導致操作不便，應以符合大部分閥門操作為準，或者如圖2-1中在大口徑管道處抬高平臺。

最后，根據總圖、外管廊、結構、工藝、電儀專業（有些項目還會涉及給排水、安全等專業）的最終條件確定好界區布置，盡量進行條件圖會簽。

在上述過程中，管道專業起到居中匯總的作用，需要設計人員溝通協調的工作較多，以確保界區布置的準確合理，減少后期修改的設計和建設成本。

結論

在國際石化工程公司強化QHSE管理、經營業務多樣化、總承包一體化的大趨勢下，EPC和EPCM成為很多工程公司增強國際競爭力的首選模式，但EPC項目的營運風險，在資源、質量、安全管理、財務管理等方面都比過去受到更嚴峻的考驗[3]，如何提升設計質量、降本增效成為每一個工程公司都必須重視的問題。裝置界區管道是一個裝置的“主血管”，很大程度上決定了裝置內管廊的尺寸，其布置除了應符合管廊上管道設計要求外，還要根據裝置特點靈活調整，而且要綜合考慮各專業條件，這對于提高設計質量、降低建設成本具有積極意義。

參考文獻：

[1] 宋岢岢.壓力管道設計及工程實例.北京：化學工業出版社，2015（2）：371-375.

[2] 郭艷.PDS軟件在石油化工項目配管設計中的應用 .信息技術，2014（1）：12-13.

[3] 周志紅.國際型工程公司發展建設探索.工程建設與設計，2013（9）：136-138.