浅谈装置管廊的平面布置与管道设计

2023-03-01

在石化装置中, 管廊对各个单元和设备起到连接和统筹的作用, 装置管廊设计的优劣, 不仅决定全装置的布置风格, 更影响装置的顺利运行, 因此管廊布置时应十分谨慎。

一、管廊的主要布置形式和位置

一般石油化工装置, 如果设备较少, 一般采用一端式或直通式管廊。一端式管廊是指工艺和公用工程管道从装置的一端进出;直通式管廊是指管道由装置的两端进出, 通常工艺管道从一端进出, 公用工程管道从另一端进出。除了以上形式外, 一般采用的还有L形, T形, U形及其它组合式管廊等。管廊在装置中的位置以能尽量多的联系设备为宜。一般长方形装置, 管廊宜布置在与长边平行的装置中部, 设备按流程顺序布置在管廊两侧, 这样既可以缩短装置长度, 又能减少装置占地面积和投资。同时管廊布置时也要考虑装置的实际情况, 也可采取适合本装置的其他布置方式。

二、管廊的主体结构

1. 管廊的宽度。

(1) 管廊宽度主要是由管廊上管道的数量和管径的大小、电气仪表槽盒、检修通道的宽度等因素共同决定的。按照以上参数算出管廊最小宽度后, 还应加上20~25%的预留, 这些宽度的总和圆整后就是管廊的理论宽度。 (2) 管廊宽度由空冷跨距确定。管廊上若布置空冷, 管廊跨距要考虑空冷跨距尺寸, 计算的管桥宽度如果小于空冷跨距, 应按空冷跨距来确定管廊宽度。 (3) 若管廊下需要布置泵时, 在满足上部管道、槽盒、检修通道布置的最小间距后, 还要考虑泵的操作和检修及铺设电缆沟等所需的空间。

2. 管廊的柱距。

(1) 管廊的柱距主要是由敷设在其上部大多数管道的跨距决定的。这与装置的大小和规模有关, 通常装置内的管廊柱距为6~9米。若装置较大, 管线较复杂, 大小管道都较多, 则一般采用增加柱距, 并在两柱之间加副梁的方式以保证所有管道的跨距都能满足设计要求。 (2) 管廊的柱距有时在满足管道跨距的前提下, 同时也要考虑与装置内的设备构架柱距保持一致, 这样利于构架内管道能顺利进出管廊。 (3) 若管廊需跨越道路或管廊基础须避开某些重要设施而采用桁架跨越时, 设计桁架时应在中间增加副梁, 以保证管道的跨距。

3. 管廊的高度。

(1) 管廊需穿越道路时, 其净空高度应符合下列规定:装置内的检修通道不低于4.5米;铁路不低于5.5米;管廊下检修通道不低于3米;消防通道不低于4.5米。 (2) 管廊下方若布置有泵, 管廊最底层主梁的梁底高度不应低于3.5米。 (3) 为了方便与其他装置衔接, 也可与其他装置的管桥高度保持一致。 (4) 为了保证大部分管道能顺利进出管廊, 管廊主侧梁之间的高差, 一般取主要管道能顺利进出管廊的最小高度并圆整。如主侧梁1000mm高差时, DN300以下的管道都能用两个90°弯头加短管的方式进出管廊。根据经验管廊主侧梁高差一般定位600~1000mm, 大型装置也可采用1200~1500mm的高差。

4. 管廊平台梯子及槽盒的设置。

(1) 管廊在进出装置处通常集中有较多阀门, 为了便于操作阀门和拆卸盲板应设置横跨管廊的操作平台。平台宜位于管道的上方;根据要求有时也可与主梁底同标高, 位于管道下方。长度大于或等于8米的平台, 应在平台的两端设置通往地面的梯子。 (2) 装置管廊的顶层一般会设置仪表、电气槽盒。两槽盒可位于管廊的同一侧, 中间用检修通道隔开, 通道宽度一般为800mm~1000mm。检修通道的起止位置要设置通往地面的梯子或连接通道, 且宜与管廊进出装置的平台相连。若管廊长度较长, 中间应加设逃生梯, 两个逃生梯的间距不应大于50米。

三、管廊上管道的布置

管廊上的管道主要分为工艺管道和公用工程管道。 (1) 为了便于支撑, 减少管架承重梁的弯矩, 一般要求大直径管道布置在管廊的两侧, 小管道布置在中间。 (2) 管廊上的管道要有20~25%的预留位置, 预留部分要按满铺管道考虑荷载。 (3) 管廊上的管道一般要求要“步步高”或“步步低”布置, 不能出现液袋。 (4) 对于两层和三层管廊来说, 气体管道, 高温管道, 宜布置在上层;液体管道, 液化烃, 化学药剂及其他有腐蚀性介质管道宜布置在下层。 (5) 按照工艺流程, 相同性质的管道尽量集中成组布置, 与装置内设备相连的管道尽量布置在管廊两侧, 公用工程管道宜布置在中间位置。 (6) 公用工程管道中, 气体管道要从主管的顶部引出, 液体管道宜从下部引出, 小直径的液体管道宜从上部引出。 (7) 低温管道, 液化烃管道和其他避免受热的管道不宜布置在高温管道的上方或紧靠热管道布置, 如必须相邻布置, 则应用其他管道隔开。 (8) 有孔板 (仪表) 的管道应留出取压阀的安装和操作空间, 且要满足前后直管段要求, 并应紧靠管廊上的平台、检修通道、梯子或管廊的柱子、梁布置, 以便于仪表的检修、更换, 以及一次阀的操作。 (9) 大直径管若直接进出管廊有困难, 宜采用45°弯头加90°弯头的形式进出管廊, 必要时可采用R=1.0DN弯头。 (10) 所有高温管道布置时均应考虑热补偿。需要考虑热补偿的管道不能仅局限于管廊部分, 应当从管道的起点到终点对整个管系进行应力分析, 最终确定补偿方案。 (11) 中、低压蒸汽管道及其它高温管道, 由于正常运行时会产生较大的热位移, 常规管托有可能会因为位移过大而从支撑梁上脱落, 因此要求所有高温管道应按照应力分析结果, 加长管托长度。