港區(qū)石化管廊的設(shè)計(jì)

吳顯斌

（江蘇中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，南京 210019）

港區(qū)石化管廊的設(shè)計(jì)

吳顯斌

（江蘇中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司，南京 210019）

港區(qū)管廊是港區(qū)內(nèi)特有的公用基礎(chǔ)配套設(shè)施之一，是連接海港碼頭、內(nèi)河碼頭和后方庫區(qū)企業(yè)重要的樞紐，對(duì)港口的生產(chǎn)和發(fā)展、降低石化企業(yè)成本和增強(qiáng)競爭力及保證港口生產(chǎn)安全具有重要的作用。本文以某港區(qū)內(nèi)石化管廊的設(shè)計(jì)為例，介紹了管廊工藝流程、總平面布置、地上綜合管線設(shè)計(jì)及場內(nèi)外工藝及熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)。

港區(qū)；石化管廊；工藝設(shè)計(jì)；管線設(shè)計(jì)

0 前言

管廊即管道的走廊，是布置在裝置內(nèi)部，不同裝置或不同廠區(qū)之間集中敷設(shè)工藝物料管道、公用工程管道、儀表用管道及電、儀橋架等的主要場所，聯(lián)系著廠區(qū)內(nèi)不同的裝置、部件或不同的廠區(qū)[1-3]。港區(qū)管廊是港區(qū)碼頭、內(nèi)河碼頭及相關(guān)企業(yè)之間敷設(shè)架空工藝物料管道、公用工程管道、供熱管道和管道計(jì)量用數(shù)據(jù)通訊光纜等的公共通廊，是港區(qū)內(nèi)特有的公用基礎(chǔ)配套設(shè)施之一，其以較低的投資成本、較高的資源利用效率和快速的輸送速度，確保了氣體、液體物料在各企業(yè)之間、工廠與碼頭倉儲(chǔ)之間便捷、高效流動(dòng)[4]。港區(qū)管廊的設(shè)計(jì)是決定港區(qū)整體布局合理性的一個(gè)重要因素，直接影響到施工、管理、操作、維護(hù)和投資等諸多方面[5]。以某港區(qū)內(nèi)石化管廊的設(shè)計(jì)為例，介紹了管廊工藝流程、總平面布置、地上綜合管線設(shè)計(jì)及場內(nèi)外工藝及熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)等。

1 工程概況

工程建設(shè)包括：石化管廊（1#交換站至E公司廠區(qū)外）、成品油管道（1#交換站至2#交換站）、2#交換站及輔助設(shè)施、內(nèi)河管廊管道（2#交換站至內(nèi)河碼頭）、內(nèi)河作業(yè)區(qū)改擴(kuò)建油品泊位、制氮房及相關(guān)附屬設(shè)施。內(nèi)河支線主要貨種為：燃料油、柴油。年運(yùn)輸設(shè)計(jì)能力達(dá)180萬噸。

2 管廊工藝流程

管廊工程是連接海港碼頭、內(nèi)河碼頭和后方庫區(qū)企業(yè)的樞紐，實(shí)現(xiàn)油品的碼頭裝卸、內(nèi)河裝卸轉(zhuǎn)運(yùn)功能。

圖1所示為石化管廊工藝流程簡圖。成品油船停泊到海港石化碼頭或內(nèi)河碼頭后，通過輸油泵將成品油利用引橋的公用管廊輸送或內(nèi)河管廊輸送至已建交換站（1#）和新建的成品油交換站（2#），后方庫區(qū)企業(yè)分別從已建交換站和新建的成品油交換站將油品接至庫區(qū)。各家企業(yè)庫存的成品油既可以通過內(nèi)河管廊從內(nèi)河碼頭裝船發(fā)往內(nèi)陸地區(qū)，也可以通過石化管廊及引橋從海港石化碼頭裝船發(fā)往各地。

圖1 石化管廊工藝流程簡圖

3 總平面布置

3.1 總平面布置原則

港區(qū)石化管廊總平面布置的原則為：

（1）根據(jù)廠址條件，盡量節(jié)約用地，滿足生產(chǎn)要求，符合安全、衛(wèi)生等國家有關(guān)規(guī)范及規(guī)定。

（2）盡量依托港區(qū)現(xiàn)有可利用的一切條件，減少投資，提高效益。

（3）符合港口總體布局規(guī)劃的要求，與總體布局規(guī)劃相協(xié)調(diào)。

（4）內(nèi)河碼頭總平面布置注意工程建設(shè)的近遠(yuǎn)期結(jié)合、留有發(fā)展余地。

（5）內(nèi)河碼頭總平面布置綜合考慮自然條件，合理布置泊位。

（6）內(nèi)河碼頭總平面布置考慮公用工藝管線帶的寬度，考慮貨主的特殊要求，能適應(yīng)可能發(fā)生的貨種變化，為后續(xù)工程預(yù)留充分發(fā)展余地。

（7）滿足防火、防爆、環(huán)境保護(hù)及安全、衛(wèi)生等規(guī)范、規(guī)定的要求。

（8）管線綜合布置應(yīng)與總平面布置、豎向設(shè)計(jì)和綠化布置統(tǒng)一進(jìn)行，使管線之間、管線與建、構(gòu)筑物之間在平面及豎向上相互協(xié)調(diào)。

（9）管線綜合布置應(yīng)滿足生產(chǎn)、安全、檢修，當(dāng)技術(shù)允許的條件下，宜共架同溝布置。

（10）管線帶的布置應(yīng)與道路或建筑紅線相平行。

（11）管線綜合布置應(yīng)將干管布置在用戶較多的一側(cè)或?qū)⒐芫€分類布置在道路兩側(cè)。

（12）管線與管線、建筑物之間的最小水平間距應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

（13）管架與建、構(gòu)筑物之間水平間距與道路之間的最小垂直間距應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（14）考慮管廊下的防火、巡查、應(yīng)急通行因素，地面做砼坪，部分按通行應(yīng)急車輛路面設(shè)計(jì)。

3.2 總平面布置

港庫區(qū)公用管線至內(nèi)河支線工程平面布置：工程起點(diǎn)為成品油公司處的交換站，終點(diǎn)為內(nèi)河碼頭。其中，交換站至D公司圍墻之間段采用3.2米主斷面，共三層，層高分別為0.5米、1米、1.3米；D公司圍墻內(nèi)至內(nèi)河碼頭段則采用1.5米主斷面，共二層，層高分別為0.5米、1米。

石化管廊從1#交換站原有管廊處至E公司圍墻外的復(fù)河工程平面布置：整個(gè)石化管廊共分為三段；第一段從1#交換站至新建成品油交換站，管架跨度為3.5米，三層管架；第二段從新建成品油交換站至L路，管架跨度為4.5米，雙層管架；第三段從L路至E公司圍墻，管架跨度為4.5米，單層管墩。圖2所示為石化管廊平面布置示意圖。

圖2 石化管廊平面布置示意圖

4 地上綜合管線設(shè)計(jì)

4.1 地上綜合管線設(shè)計(jì)原則

公用工程管道均按最大流量確定管道管徑，根據(jù)管道跨距要求，敷設(shè)管架；管廊高度控制（管架下層梁頂距地面凈空）：正常的低管架≥0.5米；跨越一般道路時(shí)≥6.0米。當(dāng)管廊通過大件運(yùn)輸通道時(shí)需保證9米的凈空高度。滿足《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50316-2000（2008年版）的要求[6]。

管廊是為工藝管道和供熱管道服務(wù)，因此管廊需要滿足工藝管道和供熱管道的技術(shù)需求。考慮到管道的補(bǔ)償，該工程管廊每69～80米設(shè)置一組自然補(bǔ)償器，同時(shí)設(shè)置2個(gè)固定管架對(duì)管道進(jìn)行固定，來吸收工藝管道和供熱管道的位移量。補(bǔ)償器的力臂保證在4米以上。

4.2 工藝管道對(duì)管廊的技術(shù)要求

工藝管道對(duì)管廊的技術(shù)要求為：

（1）一般管道管壁之間的安全距離需要保證在50 mm以上。

（2）工藝管道一般為常溫，蒸汽管道對(duì)管廊架的作用力通過CAESARⅡ5.10軟件來計(jì)算，包括管道對(duì)管架的軸向推力和對(duì)應(yīng)的扭矩、管道對(duì)管架的側(cè)向力和對(duì)應(yīng)的扭矩、管道對(duì)管架的垂直作用力和對(duì)應(yīng)的扭矩。管道的荷載計(jì)算按管道最重時(shí)（管道進(jìn)行壓力試驗(yàn)、清管時(shí)）對(duì)應(yīng)的荷載進(jìn)行計(jì)算。保證管架能夠安全正常使用。

（3）在補(bǔ)償器處的管道抬高、降低點(diǎn)，高低管架之間設(shè)置4.5米的空間來滿足3層管道在抬高、降低時(shí)彎頭所需的空間，彎頭長度計(jì)算時(shí)按清管時(shí)所需的3DN長度進(jìn)行計(jì)算。保證管道能夠正常使用。

4.3 供熱管道對(duì)管廊的技術(shù)要求

供熱管道對(duì)管廊的技術(shù)要求為：

（1）內(nèi)河支線管廊裝置中DN150的蒸汽管道保溫厚度為120 mm，分為2層，從里往外的結(jié)構(gòu)為：鋼管——第一層保溫層（硅酸鋁棉針刺毯）厚度為60 mm——反射層（耐高溫鋁箔玻纖布）；第二層保溫層（高溫玻璃棉）厚度為60 mm——反射層（普通鋁箔玻纖布），在管道外層頂部三分之一圓弧部分另加一層高溫玻璃棉保溫層，厚度為50 mm——反射層（鋁箔玻纖布）—彩鋼板。

（2）蒸汽管道以及汽油、柴油、燃料油需要保溫，保溫材料采用硅酸鋁管殼，管道外保護(hù)采用鋁皮。

（3）管道的熱補(bǔ)償均采用自然補(bǔ)償或方形補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償，蒸汽管道對(duì)管廊架的推力計(jì)算和蒸汽管道的應(yīng)力通過CAESARⅡ5.10軟件計(jì)算。汽油、柴油、燃料油管道由于振動(dòng)需要考慮管道的固定。

5 場內(nèi)外工藝及熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)

5.1 場內(nèi)外工藝及熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則及敷設(shè)方式

管線綜合設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合工廠總平面布置和豎向設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮，根據(jù)管線的性質(zhì)、用途，相互關(guān)系與影響，全面考慮生產(chǎn)、施工、檢修安全等要求，使管線之間及管線與建筑物、構(gòu)筑物之間在平面和豎向上相互協(xié)調(diào)，緊湊合理，并使主要管線的總長度最短，占地最少，且適當(dāng)注意廠容。在滿足裝置工藝生產(chǎn)要求情況下做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，并滿足施工、操作、維修等方面的要求。熱力管道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足熱脹冷縮所需的柔性要求。

供水、排水、循環(huán)水采用直埋方式敷設(shè)；物料管道、蒸汽、壓縮空氣、凝結(jié)水管采用架空敷設(shè)。

5.2 場內(nèi)外工藝及熱力管網(wǎng)管道材質(zhì)、防腐及保溫措施

物料管道采用碳鋼無縫鋼管；蒸汽、氮?dú)狻嚎s空氣、凝結(jié)水采用20#無縫鋼管；排水管道采用硬聚氯乙烯管；供水管道采用PE管。

碳鋼類管道均刷防銹漆，不保溫管道還應(yīng)再刷油性調(diào)和漆，以防大氣腐蝕。保溫材料選用巖棉管殼或超細(xì)玻璃棉管殼；具體保溫及保冷厚度按有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6 結(jié)語

管廊是港區(qū)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其工藝設(shè)計(jì)應(yīng)符合港區(qū)的總體發(fā)展規(guī)劃，同時(shí)應(yīng)滿足防火、防爆、環(huán)境保護(hù)及安全、衛(wèi)生等規(guī)范、規(guī)定的要求。另外，管線綜合布置應(yīng)與總平面布置、豎向設(shè)計(jì)和綠化布置統(tǒng)一進(jìn)行，使管線之間、管線與建、構(gòu)筑物之間在平面及豎向上相互協(xié)調(diào)。合理的設(shè)計(jì)能夠有效的節(jié)省能源、減少耗材、降低管廊的建設(shè)成本，提高管廊的利用率及使用效率，同時(shí)保證管廊長期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]黃曉宇, 賀江峰, 司磊等.石油化工裝置廠區(qū)外管廊的設(shè)計(jì)[J].輕工科技, 2013（01）：23-24.

[2]汪磊.大型石化裝置多層管廊的配管設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2012（12）：39.

[3]朱明堯, 王紅艷.淺談管廊及管廊中管道的布置[J].建設(shè)科技, 2012（02）：40-43.

[4]余曉燕.淺析化工園區(qū)的公共化工管廊規(guī)劃設(shè)計(jì)[J].化學(xué)工程與裝備, 2013（07）：67-69.

[5]陸偉.石化裝置內(nèi)管廊的布置與設(shè)計(jì)實(shí)例淺析[J].甘肅科技, 2012（10）：46-48.

[6]GB50316-2008工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2008.