摘要:管廊是石油化工装置非常主要的分区,连接着装置内各个分区,是装置内上游和下游的中心枢纽。文章对石油化工联合装置管廊设计及其管道进行简要的分析讨论,介绍了管廊和管道的主要设计参数以及设计需要注意的问题。
关键词:联合装置;管廊布置;管道设计
引言
石油化工装置是由很个多分区组成的,管廊是其中非常主要的分区,是装置内上游和下游的中心枢纽。通常,装置内约一半的管道都集中布置在了管廊上。装置平面的形状和大小以及设备的数量决定了管廊的形式和位置,管廊的形式和位置也决定了设备平面布置,两者相互影响。因此,管廊的设计是决定整个装置优劣的重要环节。同时管廊上管道设计的优劣也影响着整个装置的管道设计。通常,工艺管道、公用工程管道、仪表和电气电缆槽架敷设在管廊上,为了节省空间,空冷器可以放置在管廊上,换热器、泵、小型设备等设备可以放置在管廊下。为了做到装置设计的合理、经济,管廊设计是必须要深入研究、统筹策划、增强沟通协调。联合装置的管廊布置与单装置的管廊布置差别不大,可采用主管廊和支管廊组合形式。本文以某石油化工加氢联合装置为例,对其联合管廊的设计进行简要的分析讨论。
1管廊的布置
装置设备平面布置是确定管廊设计的主要因素,其风格特点、平面大小、形状直接影响管廊的布置,因此,管廊的布置与装置设备平面布置有很大的关系。根据一些装置管廊布置的经验,管廊的布置宜满足以下几点要求:
1.1依据设备平面布置的特点,按流程的顺序布置设备,尽量减少用地面积,节约投资。如受装置平面形状的影响,可以管廊两侧布置设备,也可管廊一侧布置设备;
1.2应满足检修道路和消防道路的需求,并与地下管道、建筑物、构筑物、电缆沟满足间距要求,还应避开设备的检修区域;
1.3要充分考虑界区平台、通道、操作及检维修平台的设置。
某石油化工联合装置占地240m×130m,装置内布置有装置单元1、装置单元2、装置单元3、联合变电所、联合机柜间、联合压缩机厂房,共用加热炉烟囱等主项,充分考虑了装置的安全性、操作性、经济性,该装置管廊由一端式形、L形和T形的形式组成。装置单元1设备布置在AB段管廊的一侧,装置2和3设备布置在C段管廊的两侧,AB段管廊与C段管廊由D段管廊连接,装置左侧与外管廊衔接设置两个接口,尽可能满足工艺流程要求,减少管道绕行,保证装置布置的合理性、经济性。
2管廊主要参数
2.1管廊宽度的确定
管道的数量、管径的大小及间距是确定管廊宽度的主要参数,通常管廊的宽度各层要预留有10%~20%的宽度,并计算其荷载,以便增添管道。同时要考虑管廊上下设备的布置、通道的设置、仪表电缆槽架和电气电缆槽架的布置,这些都是确定管廊宽度的因素。管廊的宽度通常不大于10m,否则可以在两立柱之间加一根支柱,组成两跨式管廊。总之,管廊的宽度确定应满足以下几点要求:
(1)管道的数量、管径的大小和管道间距;
(2)管廊下设备所占用的宽度,比如机泵的尺寸,以及其所需要的操作和检修通道的宽度;
(3)管廊上设备所占用的宽度,比如空冷器的尺寸,通常管廊立柱的间距宜与空冷器立柱间距一致;
(4)仪表和电气电缆槽盒的宽度;
(5)预留管道的宽度。
该联合装置布置了两段主管廊,分别为AB段和C段,两段主管廊由D段连接,按照以上的要求来确定该装置的管廊宽度。由于满足管廊与联合机柜间和联合变电所的间距要求,A段宽度设置为7m。B段、C段宽度设置为9m,与空冷器的支柱间距一致。D段连接管廊设置为6m。
2.2管廊高度的确定
管廊的高度确定应考虑以下几个方面:
(1)管廊下方设置为消防和检修通道,见表1;
(2)管廊下方布置设备时,考虑设备的操作与检修。
(3)主要管道的布置,如火炬总管和蒸汽总管。该联合装置管廊下方设置装置消防通道、检修通道,以及泵的检修、操作通道,最低层为5.5m,均保证了高度要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆满足工艺的要求,空冷器区域的管廊高度为16m。管廊上布置有火炬管道和蒸汽管道,最大管径DN600,输送距离较长,需要进行自然补偿,设置“∏”型补偿器,以满足柔性设计要求,因此层间距设置为2.4m,错层间距设置为1.2m。
3管廊上管道的布置
联合装置按单元分区域布置,一般情况下,管廊上管道布置按单装置考虑。而该联合装置单元2和单元3共用管廊C段,因此要综合考虑其管道的布置,避免相互影响。管廊上敷设的种类:
(1)工艺管道;
(2)公用工程管道;
(3)仪表电气电缆槽架。
对于多层管廊,管道根据介质、口径大小、温度等分别布置在每层管廊上。
管廊上管道布置还需要注意几个问题:
(1)某些公用工程管道可以布置在上层或下层,如伴热水、循环水等;
(2)工艺管道可以布置在上层或下层,但要依据所连接的设备管嘴高度和流程要求,宜做到步步高或步步低;
(3)火炬放空管道按0.3%~0.5%的坡度要求坡向分液罐,并宜布置在管廊的顶层或柱上方。
(4)仪表电气电缆槽盒宜单独布置在一层,也可与公用工程管道布置在一层。
(5)与各区连接的管道应尽量短、管件尽量少,少拐弯。
该联合装置按以上方面综合考虑进行规划设计,AB段管廊主要布置单元1管道,C段管廊主要布置单元2和单元3管道,D段管廊连接单元1、单元2、单元3、压缩机等之间的管道。C段管廊的管道布置较为复杂,单元1和单元2管道分开布置,并共用界区与外管廊衔接,管道数量增多,因此在单元3处管廊相应扩宽,以满足管道合理布置的需要。
4管廊上管道柔性和支架设计
通常管廊上管道的柔性设计采用自然补偿的补偿方案,该联合装置采用此方案。管道需要自然补偿的依据条件有:
(1)介质温度;
(2)管径大小。
本联合装置需要自然补偿的管道有蒸汽总管、高温工艺管道等。补偿方案为分段自然补偿或自然补偿加“∏”形补偿器。多根需要设置“∏”形补偿器的管道宜并排布置。管径较大温度较高,需要较大的“∏”形补偿器的管道宜放在外侧,反之放在内侧以便于成组地设置“∏”形补偿器。特别注意的是,为避免固定点的推力过于集中,管廊上的固定点应分开在不同管架上设置。
5管廊布置时需注意的问题
(1)考虑装置未来的改造,平面允许情况下预留一定的管廊扩建空间;
(2)管廊的操作平台、检修平台、通道的设计要满足HSE相关要求;
(3)尽量避免发生各专业碰撞问题,减少反复工程,该联合装置采用PDMS软件设计,有效减少了此类问题;
(4)与相关专业协调,综合考虑管廊两侧相关内容的设计,如阀组、伴热站、仪表箱等。
6结束语
现在石油化工装置都是大型化,因此装置内管廊及其管道的设计是装置设计的重中之重。在设计过程中,相关人员不仅要了解工艺流程,加强与各专业的沟通协调,全面考虑管廊的型式、宽度、层数及荷载等因素,同时考虑管道的规划布局,还要充分满足装置安全性、合理性、操作性、经济性、美观性。
参考文献:
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[3]蔡尔辅.石油化工管线设计[M].北京:化学工业出版社,1984.
论文作者:武建锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/25
标签:管道论文; 装置论文; 宽度论文; 设备论文; 单元论文; 石油化工论文; 间距论文; 《基层建设》2018年第36期论文;