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(zhì)的一種特種設(shè)備，在石油化工裝置之中發(fā)揮了巨大的作用。對(duì)管廊的設(shè)計(jì)需要考慮到具體的使用情況和工作情況，做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整。設(shè)計(jì)管廊的種類(lèi)也呈現(xiàn)出多樣化，好的管廊設(shè)計(jì)包含了多個(gè)方面，需要進(jìn)行合理的分析，提升管廊設(shè)計(jì)的安全性，這是石化裝置管廊及其管道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。

1 石化裝置管廊上管道設(shè)計(jì)的基本要求

1.1 有效性

管道設(shè)計(jì)的基本要求在于提升有效性，也就是管道設(shè)計(jì)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(shè)備裝置，讓管道設(shè)計(jì)保持較強(qiáng)的實(shí)用性，這些就是管道投入到生產(chǎn)使用的基本前提和要求。除開(kāi)使管道具有可用性之外，對(duì)管道的設(shè)計(jì)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(yōu)化[1]。

1.2 安全性

在石油化工生產(chǎn)中，安全生產(chǎn)是重要內(nèi)容，在管道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要匹配安全設(shè)計(jì)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(duì)材料的質(zhì)量問(wèn)題加以分析。為了確保其安全性，在容易發(fā)生故障的位置上可以添加包裝裝置，以便在管道出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候可以及時(shí)解決，確保管道的安全[2]。另外，在進(jìn)行管道施工期間要考慮到人員的安全性問(wèn)題。

1.3 合理性

在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，應(yīng)考慮設(shè)計(jì)的合理性、有效性，基于管道設(shè)計(jì)的這一前提做好管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化處理工作，讓管道設(shè)計(jì)兼具合理性與有效性。針對(duì)管道設(shè)計(jì)，還要注重石油化工設(shè)備裝置的設(shè)計(jì)，所以其設(shè)計(jì)本身帶有復(fù)雜性，設(shè)計(jì)的內(nèi)容偏向于繁雜，需要多個(gè)部門(mén)之間的協(xié)調(diào)與配合，最終讓管道設(shè)計(jì)不斷趨于有效、合理與及時(shí)，提升管道設(shè)計(jì)的效率，讓管道設(shè)計(jì)合理、實(shí)用，兼顧科學(xué)性。

2 石化裝置管廊及其管道設(shè)計(jì)

2.1 管廊的布置

針對(duì)石化裝置而言，其管廊實(shí)際的布置形狀都直接關(guān)聯(lián)到設(shè)備的平面布置，其實(shí)際的形式和走向都需要按照其平面布置來(lái)明確，具體見(jiàn)圖1所示。針對(duì)某個(gè)石化裝置，其占據(jù)200 m×67 m的面積，考慮到安全消防、防火防爆、設(shè)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(gè)單元能夠串接，然后設(shè)置對(duì)應(yīng)的接口與外管廊相互的銜接，這樣就可以滿(mǎn)足工藝流程的要求，減少管道的繞行，確保經(jīng)濟(jì)性。

圖1 某石化裝置管廊布置

2.2 管廊的結(jié)構(gòu)

2.2.1 管廊的寬度及層數(shù)

對(duì)于管廊的寬度，主要是基于管徑大小、管線(xiàn)數(shù)量、電氣電纜槽盒、操作通道需要的最小寬度來(lái)確定，并且還需要針對(duì)管廊的空冷設(shè)備、管廊下設(shè)備與通道等影響加以分析。首先，需要針對(duì)需要的管道管徑、根數(shù)、保溫厚度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后按照相鄰管道其中一根高磅級(jí)帶法蘭凈距不得小于25 mm來(lái)計(jì)算其實(shí)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(shí)現(xiàn)其需要寬度的計(jì)算。管廊的寬度一般不能超過(guò)9 m，在實(shí)例之中，1#管橋?yàn)橹鞴芾?，因?yàn)槎鄩阎締卧餐粋€(gè)管廊，其管線(xiàn)偏多，所以寬度為12 m，在其中間添加一根支柱，其對(duì)應(yīng)的管廊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示；2#管橋的寬度6 m，層數(shù)1層。這一裝置的1#管橋的左半部分MTBE裝置管線(xiàn)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(shù)達(dá)到2層，氣分裝置12-23柱管廊因?yàn)樽钌喜贾玫目绽淦鳎?，其?shí)際的管廊寬度為12 m，層數(shù)為4層。

圖2 三柱雙梁

2.2.2 管廊的高度

圖3 管廊結(jié)構(gòu)

針對(duì)雙層或者是多層管廊，主要是按照裝置規(guī)模與觀瀾過(guò)最大管道直徑來(lái)確定層高，上下層之間達(dá)到1.2～2.4 m的間距；豬養(yǎng)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(yuǎn)的直線(xiàn)距離為96 m，要求可以滿(mǎn)足3‰的坡度，其火炬管兩端的高差為288 m。為了滿(mǎn)足分區(qū)裝置火炬管道無(wú)袋形并坡向此火炬總管以及自總管頂部順介質(zhì)朝著45°斜接的配管要求，就需要針對(duì)其最大管徑加以明確，從而確定其層高為2.4 m。針對(duì)管廊結(jié)構(gòu)，一般需要按照?qǐng)D3(a)的平層式進(jìn)行分析，其優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不過(guò)在管廊的邊梁上方，需要單獨(dú)梁作為支撐。針對(duì)圖3(b)為錯(cuò)層式，其優(yōu)點(diǎn)在于支撐進(jìn)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(nèi)部的檢修道不得低于4.5 m，最后明確其相應(yīng)的柱為5 m、7.4 m、9.8 m、14 m，其管廊頂部14 m設(shè)置了平臺(tái)，并且有對(duì)應(yīng)的空冷器的布置。

2.3 管廊上管道的布置設(shè)計(jì)

在管廊管道布置中，需要考慮到管徑大小、被輸送物料性質(zhì)、設(shè)備位置、動(dòng)力電纜安全等因素，針對(duì)管廊的所有工藝管道、儀表、工程管道等進(jìn)行全面的規(guī)劃，要求能夠各安其位。基于管道布置的基本原則，分析其對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)，對(duì)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(xiàn)，考慮到管廊上敷設(shè)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(zhì)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(yù)留超過(guò)1 m的凈距離，從而避免電磁感應(yīng)的出現(xiàn)，槽架之間還需要做好檢修通道的布置。對(duì)于主管廊的12-23柱的5 m與7.4 m層，還需要循環(huán)水、新鮮水等液體公用工程管道以及對(duì)應(yīng)的工藝管道布置。針對(duì)01-12柱，其具體的布置見(jiàn)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(bǔ)償器設(shè)置

針對(duì)主管廊，還需要長(zhǎng)距離高溫蒸汽管道的敷設(shè)，所以，就需要考慮到熱膨脹量的吸收，一般設(shè)置為“π”形補(bǔ)償器。

第一，明確管道膨脹量。管道的線(xiàn)脹系數(shù)直接決定了管道的膨脹量。而其對(duì)應(yīng)的線(xiàn)脹系數(shù)又取決于管道的材質(zhì)以及設(shè)計(jì)溫度。

第二，固定點(diǎn)位置的確定。首先假設(shè)管道總管中間為固定點(diǎn)，按照管道的走向和分支，做好補(bǔ)償器的設(shè)置，首先在管道的兩頭四分之一的位置上設(shè)置好固定點(diǎn)，按照其膨脹量不能超出200 mm，因?yàn)楣芡虚L(zhǎng)度限制，一般要求達(dá)到350 mm的管托長(zhǎng)。這樣的管道在膨脹中，就不會(huì)讓管托脫離管架的衡量。按照補(bǔ)償器線(xiàn)算圖，就可以將其臂長(zhǎng)與臂寬明確。一般在裝置內(nèi)吸收管道膨脹，所以，其固定點(diǎn)靠近進(jìn)出裝置便捷的管架上進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)置。針對(duì)補(bǔ)償器，還需要在兩固定點(diǎn)之間進(jìn)行設(shè)置，為了避免出現(xiàn)過(guò)大的管道橫向位移，還需要在補(bǔ)償器兩側(cè)距離補(bǔ)償器彎頭大概32～40倍的管道公稱(chēng)直徑位置上，做好導(dǎo)向支架的設(shè)置。

2.5 裝置管廊上的界區(qū)閥組布置

第一，對(duì)于裝置管廊界面區(qū)閥組，最好是可以利用水平無(wú)袋的方式，在其下方鋼結(jié)構(gòu)上做好操作平臺(tái)設(shè)置，具體見(jiàn)圖5所示。

圖5 界區(qū)閥及其操作平臺(tái)示意圖

第二：對(duì)于其原料、產(chǎn)品、公用工程管道，還需要裝置邊界附近。在附近設(shè)置好切斷閥，針對(duì)容易凝結(jié)介質(zhì)的切斷閥，則需要在系統(tǒng)分支位置上設(shè)置，對(duì)于存在有毒介質(zhì)、油氣、油品的管道，則需要設(shè)置8字盲板。

3 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)石化裝置管廊與管道進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮石化設(shè)備的實(shí)際問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，做出科學(xué)合理的選擇可以確保其裝置占據(jù)最小的占地面積，并且要求兩側(cè)布置的化工設(shè)備能縮短與裝置的實(shí)際占用長(zhǎng)度，這樣才能在節(jié)約占地面積的同時(shí)節(jié)約投資，提高整體設(shè)計(jì)水平。