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管道布置设计原则
1管道布置基本原则
管道布置设计是将工艺管道及附属公用管道按一定的规则进行空间定位的过程。
GB50160、GB50136及一些相关行业标准规范已给出了这方面的准则。本附录无意就管道的布置设计作出详细的规定,而仅仅从安全角度对管道布置设计给出了一些规定及一些指导性的实践经验。
管道布置基本原则:
符合管道及仪表控制流程设计的要求;
应符合有关的规范、标准;
管道布置应统筹规划,做到安全可靠、经济合理、整齐美观;
满足施工、操作和维修等方面的要求;
在确定进、出装置的管道方位与敷设方式时,应做到内外协调;
厂区内的全厂性管道的敷设,应与厂区内的装置(单元)、道路、建筑物、构筑物等协调,避免管道包围装置(单元),减少管道与铁路、道路的交叉;
永久性的地上、地下管道不得穿越或跨越与其无关的工艺装置、系统单元或储罐组;
管道布置应满足管道柔性及设备、机泵管口允许的作用力和力矩要求,且应使管道短弯头数量少;
管道布置宜做到“步步高”或“步步低”,减少“气袋”或“液袋”,否则应根据操作检修要求设置放空或放净。管道布置应减少死区。
管道布置中应能承受各种动力荷载,控制管道的振动,如:风荷载、地震引起的水平力、压力脉动、机器共振等,在地震区设计的管道应符合国家现行抗震标准规定;
管道布置和支承点设置应同时考虑所能承受外部或内部的动力荷载。支承应可靠,不应发生管道与其支承件脱离、管道扭曲、下垂或立管不垂直等现象;
管道的净空高度、净距及埋设深度应符合现行有关标准;
阀门应布置在容易接近、便于操作和检修的地方。成排管道上的阀门应集中布置,并设置操作平台及梯子。应尽量减少阀门延伸杆或链轮操作。如要采用,不能阻挡操作通道;
管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修;
安全喷淋洗眼器应根据腐蚀性介质或有毒介质的性质、操作特点和防护要求等设置,其服务半径范围不应大于15m;
软管站应根据需要设置,站内可包括蒸汽、新鲜水、装置空气和氮气,其服务半径的范围宜为15m〜20m;
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金属管道除与阀门、仪表、设备等需要用法兰或螺纹连接者外,应尽量采用焊接连接。2可燃介质和有毒介质管道的设计原则
管道不得穿越与其无关的建(构)筑物;
管道应尽量架空或沿地面敷设,必须采用埋地敷设时,应采取有效的安全措施防止气体或液体的积聚;
在极度危害介质的生产区和使用区内,应设置安全喷淋洗眼器;
设置在安全隔墙或隔板内极度危害介质管道上的手动阀门应采用阀门伸长杆,且引至隔墙或隔板外操作;
极度危害、高度危害、甲类可燃气体及液化烃应采取密闭循环取样,取样口不得设在有振动的设备或管道上,否则应采取减振措施。采样管道不得引入化验室;
可燃介质管道不得安装在通风不良的厂房内、室内的吊顶内及建(构)筑物封闭的夹层内;
有毒介质、有腐蚀性介质管道,若布置在人行通道上方时,不应设置阀门及易发生泄漏的管道附件。如不可避免,则应设置保护罩防止泄漏;
氧气管道与可燃介质管道共架敷设时,应布置在一侧,且平行布置时,净距不应小于500毫米,交叉布置时,净距不应小于250毫米。当管道采用焊接连接结构,并无阀门时,其平行净距可取上述净距的50%;
除管道和仪表流程图上指定的要求外,对于紧急处理及防火需要开或关的阀门,应位于安全和方便操作的地方;
进出装置的可燃介质的管道,在装置边界处应设隔断阀和8字盲板,在隔断阀处应设平台,长度等于或大于8米的平台应在两个方向设梯子;
隔断设备用的阀门与极度危害介质和高度危害介质的设备相连接时,管道上的阀门应与设备管口直接相连,且该阀门不得使用链轮操作;
特殊可燃介质管道如氢气、氧气、乙炔气等的管道布置应符合现行有关的标准要求。
3蒸汽管道的设计原则
装置的蒸汽管道宜架空敷设,不宜管沟敷设,更不应埋地敷设。由工厂系统进入装置的主蒸汽管道,一般布置在管廊的上层。蒸汽管道应按下列要求布置:
蒸汽支管应从主管的顶部引出,支管上的切断阀应安装在靠近主管的水平管段上,以避免存液;
蒸汽主管进入装置界区的切断阀上游和主管末端应设排液设施。排液设施应根据不同情况设放净阀、分液包及疏水阀;
水平敷设的蒸汽主管上的排液设施的间隔宜符合下列要求:
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1)在装置内,饱和蒸汽不宜大于80米,过热蒸汽不宜大于160米;
2)在装置外,顺坡时不宜大于300米,逆坡时不宜大于200米。
不得从用汽要求很严格的蒸汽管道上接出支管作其他用途;
蒸汽支管的低点,应根据不同情况设排液阀或(和)疏水阀;
在蒸汽管道的n型补偿器上,不得引出支管。在靠近n型补偿器两侧的直管上引出支管时,支管不应妨碍主管的位移。因主管热胀而产生的支管引出点的位移,不应使支管承受过大的应力;
凡饱和蒸汽主管进入装置,在装置侧的边界附近应设蒸汽分水器,在分水器下部设经常疏水措施。过热蒸汽主管进入装置,一般可不设分水器。
多根蒸汽伴热管应成组布置并设分配管,分配管的蒸汽宜就近从主管引出;
直接排至大气的蒸汽放空管,应在该管下端的弯头附近开一个©6〜©10mm的排液孔,并引至安全位置;
连续排放或经常排放的乏汽管道,排放口应远离操作区布置。
4低温管道的设计原则
低温介质管道的布置在满足管道柔性下应使管道短、弯头数量少,且应减少液袋;
低温介质管道要考虑整个管道有足够的柔性,应充分利用管道自然补偿,当无法自然补偿时,应设置补偿器;
布置低温管道时,应避免管道振动。若有机械的振源,应采取消振措施,在接近振源处的管道应设置弹性元件,以隔断振源;
低温管道不应采用焊接支吊架,保冷管道支架,必须有防止产生“冷桥”的措施;
低温介质管道上的阀门宜安装在水平管道上,阀杆方向宜垂直向上;
低温管道的间距应根据保冷后的法兰、阀门、测量元件的厚度以及管道的位移确定;
低温介质管道上的法兰不宜与弯头或三通直接焊接。
5泄放管道的设计原则
放净与放空管道设计原则
管道系统中的高点或低点应根据操作、检修的要求,设置放空或放净。
为了尽量减少滞留在管道内介质的危害程度,如水锤、真空破裂、腐蚀及不能控制的化学反应,应在管道低点设置放净,高点设置放空。
管道需要完全放净时,管道需设置坡度,并设置放净点。下列介质管道,需要考虑完全放净:
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多功能的管线;
管道拆除时,会产生有害及危险介质;
管道中的液体会产生聚合或固体沉淀;
由于间歇生产,液体存在于管道内将影响液体的纯度;
可能会产生气体冷凝液的管道;
有可能增加液体残留量的两相流介质。
管道系统进行水压试验、吹扫、清洗时,需在管道高点设置放空;水压试验后或停工检修可能残存液体处设置放净。
全厂性管道的放净设置宜符合下列规定:
管廊上公用工程管道的末端及蒸汽管道的低点应设置放净;
自燃点高出操作温度不足10°C的可燃液体管道的低点不得设置放净;
极度危害及高度危害介质管道的低点不得设置放净;
腐蚀性介质的低点不得设置放净;
不产生凝结液的气体管道的低点不得设置放净。
极度危害介质管道的放空或放净应设置双阀,并应排入密闭回收系统。
除极度危害介质外,有毒气体的排放口应符合环保的要求,有毒液体不应排入下水道。
高度危害介质的管道的放空或放净宜设置双阀,当设置单阀时,应加盲板或法兰盖。
高压管道的放空或放净宜设置双阀,当设置单阀时,应加盲板或法兰盖。
连续操作的可燃气体管道低点的放净应设置双阀,排出的液体应排放至密闭系统可燃气体管道仅在开停工时使用的放净,可只设一道阀门并加丝堵、管帽或法兰盖。
,对易自聚、易冻结、易凝固或含固体介质的管道上的放净不应有拐弯。
、放净根部接口处应采取加强措施。
直接向大气排放的非可燃气体放空管的高度应符合下列规定:
;
紧靠建筑物、构筑物或其内部布置的设备或管道的放空口,应高出建筑物或构筑物顶
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。
受工艺条件或介质特性所限,无法排入火炬或装置处理系统的可燃气体,当通过排气筒、放空管直接向大气排放时,排气筒、放空管的高度应符合现行国家标准《石油化工企业设计防火规范》。
有毒气体放空口的位置应符合现行国家标准《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》GB/T3840的规定。
设备和管道上可燃气体安全泄压装置允许向大气排放时,应符合下列要求:
排放管口不得朝向临近设备或有人通过的地区;
排放管口的高度应高出以安全泄压装置为中心,半径为8m的范围内的操作平台或建筑物顶3m以上。
安全泄压装置出口管道的布置,应考虑由于泄压排放引起的反作用力,并合理设置支架。
。距火炬筒30m范围内,不应设置可燃气体放空。
,不得随地排放。
,并形成爆炸性混合物的几种气体混合排放。
6埋地管道的设计原则
本章节是指工厂区域内埋地管道布置的设计原则。埋地管道分为直埋敷设和管沟敷设。
工厂区域内埋地敷设的管道对人员和设备存在潜在的危险和不安全因素,埋地管道布置应妥善解决防冻、防凝结、吹扫、排液、防外腐蚀及承受外荷载等问题,并应遵守有关国家及当地的规定。
管道只有在不可能在地上架空敷设时,才采用埋地敷设。
输送介质无腐蚀性、无毒和无爆炸危险的液体、气体管道可直埋敷设;
无法在地上架空敷设,而又不宜直埋敷设的管道可在管沟内敷设;
因工艺要求无法架空的可燃介质、有毒介质、有腐蚀性介质的管道,需要埋地敷设时应采取一定的保护措施;
除特殊需要外,极度危害介质管道不宜埋地敷设。当工艺要求埋地敷设时,应有监测泄漏、防止腐蚀、收集有害流体等的安全措施。
埋地管道设计原则
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埋地管道的走向、敷设,埋地管道与连接系统的相互影响;
材料、施工规范和质量控制;
运行程序和控制;
d)防腐蚀;
外部影响的减轻及管道的防护。
所有埋地管道的走向应进行详细规划,并应经业主确定同意。在规划图纸中,应包括如下几个部分:
埋地管道的走向、定位尺寸及埋设标高;
埋地部分的其他设施,如电缆沟等,也应包括将来计划实施的埋地设施;
划定埋地管道建设区域内地上部分所有道路及其他地上设施。
直埋管道的设计要求
工厂区域内直埋管道的埋设深度应根据最大冻土深度、地下水位和管道不受损坏等原则确定,管道埋设深度宜符合下列规定:
无混凝土铺砌的区域,;
室内或室外有混凝土铺砌区域,;
机械车辆的通行区域,;
可燃、有毒等介质管道埋设深度应按有关规范执行。
直埋管道的外护套管(简称套管)的设置
直埋管道穿越马路,且经常有超载车辆通过或偶尔有很重的荷载时,直埋管道应设套管;
从铁路下面穿越的管道应设套管,;
输送可燃介质的直埋管道不宜穿越埋地敷设的电缆沟,否则应设套管,当管道介质温度超过60°C时,在套管内应充填隔热材料,使套管外壁温度不超过60°C;
套管应具备一定的刚度,应能承受所有外表面的荷载;
带有套管的直埋管道,布置时应有足够的柔性,内管应有热胀冷缩的余地;
套管与输送管道最小净距为100mm,套管两端应进行密封,防止水及其他外来物的侵入。
大直径薄壁管道深埋时,应满足在土壤压力下的稳定性及刚度要求。
管道埋深应在冰冻线以下。当无法实现时,应有可靠的防冻措施。
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无法架空而又不宜直埋敷设的管道可在不通行管沟内布置。不通行管沟分为全封闭式管沟和敞开式管沟。
全封闭式管沟适用于不需经常检查和检修的管道;敞开式管沟适用于需要经常检查和检修的管道;在无可靠的通风条件及无安全措施时,不得在通行管沟内布置窒息性及可燃介质管道。
可燃介质的管道不宜布置在全封闭式管沟内,若必须布置在管沟内,应采取防止可燃介质在管沟内积聚的措施,并在进出装置及厂房处设密封隔断;
在敞开式管沟内,不宜敷设密度比环境空气大的可燃气体管道。当不可避免时,应在管沟内填满细砂,并应定期检查管道使用情况。
,应采取防止可燃气体窜入和积聚的措施。
,管道应有一定的坡度,并在低点及高点设置放净及放空。
埋地管道标记及记录
。标记内容一般应包括介质名称、公称直径、业主名称、日期等;
埋地管道在管道安装工程竣工后,应向业主提交安装质量文件及埋地管道安装竣工图,图纸上要正确表示出管道的走向、座标、标高等。
直埋管道防腐蚀及阴极保护
外表面防腐蚀处理
为了避免土壤中水和地下污染物对直埋管道的外表面腐蚀,外表面应进行防腐绝缘层处理;
外表面绝缘防腐蚀等级应根据土壤的腐蚀性程度确定。直埋管道穿越道路、铁路以及改变埋设深度时的弯管处,防腐蚀等级应为特加强级。
直埋管道的阴极保护
长距离直埋钢质管道除采用绝缘涂层保护外,一般需同时采用阴极保护来降低管道涂层薄弱处产生局部腐蚀的风险;
依据土壤不同的腐蚀环境条件,被保护直埋管道具体状况和技术要求,一般由阴极保护系统设计制造商确定选择牺牲阳极保护或强制电流阴极保护方式;
在工厂较为复杂的地下环境下,为防止地下直流杂散电流的腐蚀,可采用排流保护法使管道上的杂散电流不经土壤而经过导线单向地流向电源负极,从而保护管道表面不受腐蚀;
直埋管道应采用绝缘法兰、螺栓、垫片和地上管道绝缘隔断。当局部采用钢套管时,套管间应设绝缘支撑进行电绝缘,套管两端应采用牢固的非导电材料密封。
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7地上管道的防腐要求
对于地上管道,除奥氏体不锈钢、镀锌、塑料管道外,均应考虑通过喷涂防腐涂料进行防腐。
防腐涂料的选用要求如下:
与被涂物的使用条件相适应;
与被涂物表面的材质相适应;
底漆与面漆正确配套;
d)经济合理;
具备施工条件。
8管道的隔热要求
下列情况下应考虑对管道进行保温:
管道外表面温度大于50°C,为减少管道在操作中的热量损失;
工艺生产有要求,以避免、限制或延迟管道内介质的凝固、冻结,以维持正常生产;
寒冷或严寒地区,为了减少管道内介质的冻结而带来的不利影响;
表面温度等于或大于60C的不保温管道,需要经常维护又无法采用其他措施防止烫伤的部位,应设防烫保温。
下列管道应采用伴管或夹套管保温伴热:
需从外部补偿管内介质热损失,以维持被输送介质温度的管道;
在输送过程中,由于热损失而产生凝液,并可能导致腐蚀或影响正常操作的气体管道
在操作过程中,由于介质压力突然下降而自冷,可能冻结导致堵塞的管道;
在切换操作或停运期间,管内介质由于热损失造成温度下降,介质不能放净、吹扫而可能凝固的管道;
在输送过程中,由于热损失可能引起管内介质析出结晶的管道;
由于热损失可能导致输送介质黏度增高,系统阻力增加,输送量下降,达不到工艺最小允许量的管道;
输送介质的凝固点等于或高于环境温度的管道。
下列情况下应考虑对管道进行保冷:
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a)需减少冷介质在生产或输送过程中的温升或气化(包括突然减压而气化产生结冰);
b)需减少冷介质在生产或输送过程中的冷量损失,或规定允许冷损失量;
需防止在环境温度下,管道外表面凝露。
9管道静电接地要求
对爆炸、火灾危险场所内可能产生静电危险的设备和管道,均应采取静电接地措施。
在聚烯烃树脂处理系统、输送系统和料仓区应设置静电接地系统,不得出现不接地的孤立导体。
可燃气体、液化烃、可燃液体、可燃固体的管道应设静电接地。接地连接点应符合下列要求:
a)装置区中各个相对独立的建(构)筑物内的管道,可通过与工艺设备金属外壳的连接进行静电接地;
b)管道泵及泵入口永久过滤器、缓冲器等处应设置接地连接点;
可燃液体、液化烃的装卸站台和码头的管道应设置接地连接点;
管网在进出装置区处、不同爆炸危险环境的边界、管道分岔处的管道应进行接地,对于长距离的无分支管道,应每隔100m与接地体可靠连接;
平行管道净距小于100mm时,应每隔20m加跨接线。当管道交叉且净距小于100mm时,应加跨接线;
工艺管道的加热伴管,应在伴管进汽口、回水口处与工艺管道等电位连接;
对金属管道中间的非导体管段(如聚***乙烯管),除需做屏蔽保护外,两端的金属管应分别与接地干线相连,或用6mm2多股铜芯绝缘电线跨接后接地;
非导体管段上的金属件应接地。
除非另有规定外,当金属法兰采用金属的螺栓或卡子紧固时,一般可不必另装静电连接线,但应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。
,其接地电阻值,一般情况应小于100Q。在山区等土壤电阻率较高的场所,接地电阻值应不小于1000Q。
,除符合上述规定外,尚应符合项目的特殊要求及现行有关标准规范的规定。