化工園區公共管廊及其管道設計

胡佳煜

（湖北省緣達化工工程有限公司，湖北武漢 430074）

化工園區是化工行業發展的重要載體，近年來全國各地都在不斷推進化工園區的認定與評價工作，并且對化工園區安全整治提升工作提出了更高的要求。化工園區公共管廊作為園區配套工程設施的重要環節，對減少化工園區碳排放，提高基礎設施利用效率，增加園區的環境容量，避免基礎設施的重復建設等問題有重要意義。高質量的公共管廊設計理念，能促進園區企業的資源共享和循環利用，高效率、低成本地提升園區整體管理水平，助力園區可持續發展。

化工園區公共管廊上的管道設計要重點考慮與園區長期發展規劃的匹配性、與園區其他公用工程的協調性以及管道運行管理的安全可靠性。

1 公共管廊設計原則

化工園區管廊是連接園區內部各企業及配套工程的重要紐帶，在園區規劃之初，要充分明確“安全第一”和“經濟合理”的首要原則，在具體設計時，對照相關國家標準和技術規范將設計原則落實到位。

1.1 安全性

化工園區公共管廊上管道輸送的介質大多具有高溫、高壓、可燃、易爆、有毒等特性，若在管道運行過程中發生介質泄漏，很可能發生人員中毒、火災爆炸、環境污染等事故，危及園區企業和人員的安全。考慮到園區管廊的公共屬性，必須高度重視管廊區域的安全風險評價以及相關安全設施設計[1]，特別要做好公共管廊的安全防護距離設計，防撞警示設施設計以及檢修設施設計。

1.2 經濟合理性

化工園區公共管廊規劃應納入到園區總體規劃中，根據產業規劃與布局，實施統一的分期、分批規劃建設計劃，使公共管廊建設規模與園區開發進度相匹配，并留有一定余量。管廊敷設路徑應利于與各企業之間的銜接，使多數管線布置合理，少繞行，盡量減少管線長度[2]，提高管廊上管位的利用率。

1.3 可持續性

化工園區公共管廊的建設工作具有周期長、批次多、變化大的特點。公共管廊上不同時期的管道，其設計、施工單位都有可能變化，因此，在管廊規劃初期，不僅要根據化工園區滾動發展的需求，適度超前的布局公共管廊系統[3]，而且要從園區長期發展的角度全盤考慮，注意管廊設計資料的收集整理，特別是管廊的結構計算書、管道應力計算資料，以及施工資料和竣工資料[4]。公共管廊的設計單位是管廊“全生命周期”管理的重要參與者，對于公共管廊上的管道設計變更，應及時校核管廊管位與管廊荷載，變更設計文件。

2 公共管廊設計要點

2.1 管廊敷設路徑選擇

化工園區公共管廊最主要的作用就是通過集約化的管道系統，將園區內的公用工程和企業串聯起來，因此，選擇管廊規模與路徑時，需要結合園區總體規劃中的道路交通系統、污水工程、供熱工程、工業氣體工程、給排水工程、供電工程、通信工程等相關內容，合理制定方案。為了敷設路徑的合規性和經濟性，應充分收集園區內各方面的資料。了解園區各企業的入駐進度和公用工程配套需求，明確園區內供氣企業、熱電中心、污水處理站等設施的空間位置，綜合考慮公共管廊的敷設路徑上可能穿越或跨越的山體、公路、鐵路、輸電線路、地下管線等的位置。

化工園區的主要公共管廊應設置在園區公用設施與用戶企業集中區域的串聯路徑上。公共管廊在規劃路徑時，需要評估管廊輸送的介質對周邊人員、企業、環境的影響，并對規劃路徑進行安全預評價。公共管廊宜與鐵路、道路等中心線平齊，減少與鐵路、道路的交叉[5]。對于輸送易燃、易爆、有毒介質的管廊，應避免穿越高速公路、鐵路[6–7]。在管廊的敷設路徑上，應盡量避免開挖山體和地質情況差的區域，這樣可以大幅降低公共管廊建設成本。

2.2 管廊主體設計

2.2.1 管廊高度

化工園區公共管廊選擇凈空高度，要優先保證園區道路在消防車輛通行和大件運輸方面的功能需要；其次，管廊下穿電力線路時，要考慮與輸電線路的垂直凈空高度；最后，要考慮管廊與企業或現有管廊的銜接順暢。在人流較少的地段或園區邊緣地帶不影響擴建時，可采用低管廊或管墩。多層管廊相鄰層之間的垂直距離，可根據管架寬度、結構形式、管架上敷設管道的直徑或檢修通行要求等因素決定，但一般不小于1.5m。

2.2.2 管廊跨度

管廊最小跨度應根據管廊結構形式和管廊所敷設管道的允許跨距決定。當管廊跨越河流、道路等設施時，可采用大跨度桁架。管廊下穿鐵路或高速公路涵洞時，應注意預留足夠的桁架跨度，防止管廊基礎施工時破壞已有設施的結構基礎。對于在園區道路交叉路口附近跨越道路的桁架，應注意調整跨距，避讓地下市政、電信設施。

2.2.3 管廊寬度

管廊寬度一般根據管道數量、管徑以及管道附件的最大外形尺寸、儀表和電氣電纜橋架寬度等因素來決定管架寬度，對于園區公共管廊的寬度，一般應考慮20%~30%擴建的預留量。雙柱管廊寬度不宜大于10m，當管廊寬度大于12m時，應采用多柱形式。管廊立柱的外側可設置挑梁，用于設置電纜橋架與檢修通道。考慮到管廊上管道的數量、種類、輸送介質的性質等因素，可設置單層或多層管廊。

2.2.4 管廊荷載

化工園區公共管廊總是在擴建和新增管道，管廊荷載的變化很大。影響管廊荷載的主要因素有：熱電中心的熱負荷、企業的入駐數量、企業改擴建情況、污水收集處理需求等。管廊水平橫向推力荷載主要來自壓力管道，尤其是熱力管道。隨著園區規模的擴大，公共管廊上的管道總體將呈現增加的趨勢，因此在管廊設計之初，應充分預留管廊荷載，以便將來敷設新增管道。管廊沿敷設方向間隔一定的距離應設置固定支架，水平推力較大的熱力管道應將管道固定點設置在管廊的固定支架上。考慮到公共管廊上荷載的逐步累積，有的研究者提出管廊應力負載率一般不應超過80%，對于化工園區公共管廊，這一比例還應適當降低。

2.3 管廊主要危險因素辨識與防護

2.3.1 火災爆炸

化工園區公共管廊上管道輸送的物料，大部分為易燃易爆介質，具有一定的爆炸危險性，一旦發生泄漏，不僅會影響泄漏管道自身的正常運行，而且會危及整個公共管廊的安全。一般通過劃定管廊的火災危險性分級，以及管廊相鄰公用設施或相鄰企業建筑的火災危險性分級來確定管廊防火間距。對于布置在爆炸危險區域內的鋼結構公共管廊，管廊的鋼結構梁、柱均應該設置相應的耐火層。

2.3.2 地震災害

化工園區的公共管廊抗震設計方針以預防為主，為取得“小震不壞，基本地震可修，大震不倒”的抗震設防目標。作為工藝設計人員，在設計公共管廊時，應選擇對抗震有利地段，避開不利地段，應避免將管廊設置于可能因地震或雨水沖刷，引發滑坡、崩塌、陷落及斷層等地質災害的區域。在土建提資時，公共管廊結構形式應優先考慮采用抗震性能較好的鋼結構及鋼筋砼結構，不應采用磚混結構。

2.3.3 撞擊、墜落

化工園區公共管廊一般沿道路紅線邊沿敷設，存在車輛駛入管廊區域撞擊管廊主體結構的危險。當管廊穿越鐵路、公路涵洞或電力線路時，管廊上的管道有可能被石塊或下落電線擊中，造成有毒可燃物質泄漏甚至爆炸的危險。管廊靠近園區道路一側應設置防護欄，局部重點區域應設置預制混凝土防護墩，管廊靠近道路側應設置照明設置，對于跨路桁架，應在面向車輛通行方向設置限高與警示設施。公共管廊穿越鐵路、公路涵洞時，應在涵洞兩側一定范圍內的管廊頂部設置防止管道被撞擊損壞的保護措施。公共管廊與架空高壓線路交叉時，應根據架空高壓線電力參數控制兩者的垂直間距。

2.3.4 腐蝕

公共管廊鋼結構的腐蝕環境主要是化工園區大氣的腐蝕，管廊的鋼結構必須采取良好的防止化工氣體腐蝕的措施。管廊鋼結構采用涂料防腐，鋼結構工廠制作時表面進行噴沙或拋丸處理，除銹等級需達Sa2.5級。采用與鋼結構表面結合性較好、防腐蝕性能較強的防腐涂料方案。對于有防火要求的管廊，尤其要注意防火涂料和防腐涂料兩者的相容性問題。實際工程經驗中，管廊涂漆往往難以達到很好的施工和維護效果，而且后期維護成本高，建議位于強腐蝕性區域的公共管廊可優先采用混凝土結構，能極大節省后期維護成本。

2.4 管廊附屬設施

2.4.1 巡檢通道和操作平臺

公共管廊巡檢通道一般用于管道和電纜橋架的安全巡視和檢查維修。巡檢通道的兩側應設置安全護欄，而且間隔一定的間距應設置直通地面的鋼制直爬梯。在管廊上設置的閥門如需要操作和檢修時，應在閥門附近設置局部操作平臺或人行走道。巡檢通道和操作平臺宜布置在管廊上層。

2.4.2 靜電接地設施

公共管廊上間隔一定距離應設置靜電接地設施，并且對公共管廊上的管道設置靜電接地，靜電接地電阻應滿足防雷要求。

2.4.3 視頻監控與廣播系統

化工園區的公共管廊與園區公共區域一般無法完全分隔，難以實現封閉性管理，而且管廊輸送介質多，關聯企業廣，是保障園區物料傳輸的重要設施。為保證公共管廊的運行安全，管廊應全程設置視頻監控系統，同時，應在公共管廊沿線設置大功率揚聲器，用于緊急情況下的疏散廣播。

3 管廊上管道的設計

化工園區的公共管廊作為區域性的管廊，其入廊管道種類不同于廠區裝置管廊，管道種類大致如下：熱力管道（蒸汽、回水、熱水等），燃氣管道（天然氣、煤氣等），其他公用工程壓力管道（氮氣、氧氣、空氣等），污水管道，工藝物料管道等。公共管廊管道設計時，將管道進行分類布置，避免管道無序建設，浪費管位資源。在設計入廊管道時，及時校核管廊荷載并更新設計資料，保障管廊上管道建設持續安全可控。

3.1 管道布置

（1）較大直徑的管道應盡量靠近管廊柱布置或敷設在管廊底層。輸送腐蝕性介質的管道、非金屬管道、低溫管道、污水管道，原則上布置在管廊下層。氣體管道、熱管道、公用工程管道、儀表和電纜橋架宜布置在管廊上層。低溫管道、液化烴管道不應靠近熱管道布置，不應布置在熱管道正上方。

（2）公共管廊立柱與管道外壁或管道隔熱層外壁之間凈距應大于100mm。對于法蘭連接管道或帶閥門的管道，法蘭與相鄰管道的距離不應小于25mm。

（3）當熱力管道需要設置熱力補償措施時，優先采用自然補償方式。在管道轉彎處，可采用L型自然補償器，但需控制管道轉角處的位移不宜過大；管廊在跨越道路、企業大門處，可采用立式π型補償器。對于長距離直線布置的管段，應根據介質性質，取適當間隔設置π型補償器或立體補償器。多根需要設置π型補償器的管道宜并排布置，管徑較大、補償量較大的π型補償器宜布置在外側，反之放在內側，以便成組設置補償器，節約空間。

3.2 管道管件設計

（1）化工園區公共管廊上的管件應盡量精簡，同時保證管道盡量少拐彎、少變標高。對集中進出管廊的管道，應保證側進側出的管道與管廊梁柱保持同等距離，并使管道彎頭排列整齊。管道建設階段因施工或檢驗需要設計的臨時排氣口、排液口應在管道施工結束后移除。

（2）管廊上的管道閥門宜集中布置，閥門可水平排列或垂直排列，并在閥門集中布置處上方或側面設置操作平臺。集中布置的閥門應交錯布置，使管道布置緊湊。從總管上引出的閥門應盡量靠近總管水平布置，為方便在同一操作平臺操作閥門，可將閥門手輪中心線對齊布置。

（3）公共管廊上的管道應盡量選用焊接方式連接，盡量少用內襯管道，以減少管道泄漏可能，減少安全隱患和運行維護成本。

（4）管廊上的管道一般不設坡度，對于要求無袋形且有坡度的管道，宜布置在管廊頂部，支管道應在頂部斜向上45°沿流動方向引出。

（5）蒸汽管道疏水點應設置在管道低點、端點或補償器之前，疏水管道宜沿著管廊立柱引至地面安全處排放。

4 結束語

化工園區公共管廊的設計和建設周期長，管理運營涉及面廣，是園區內一項重要的配套功能設施。本文通過對國家政策、標準規范以及實際工程經驗的梳理、總結，明確了管廊設計“安全第一”“經濟合理”的首要原則，辨識出公共管廊運行過程中的危險因素，并提出了相應的防護措施，同時整理了管廊上管道設計工作的若干注意事項。