化工厂区的管架、管廊的防火设计.docx

化工厂区的管架、管廊的防火设计

关于化工厂区的管架、管廊的防火设计，需要工艺、外管、电气、总图及结构等专业的相关配合，才能完成。前面几个专业提供设计条件，结构专业根据规范要求实施。
整个厂区管架管廊，无需全部进行防火设计，仅可对位于爆炸危险区范围内的钢管架进行防火设计。
爆炸危险区按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）有关条款划分，电气专业一般在初步设计时，根据工艺专业提供的爆炸源划分，出具爆炸危险区分区图。
具有爆炸危险源的界区内，一般都考虑所有构件的防火问题，建筑专业完成。但对于爆炸危险区边的外管架，则由于条件未提或其他原因，往往容易漏掉。管架管廊全部做防火，可能浪费。
管架管廊上的易燃易爆管道，只要是焊接，就不是危险区，没有泄露点；但如果有阀门，就存在泄露可能，就应进行防火处理。大部分这样的管道都是焊接。
这就是 GB 3836.14-2000 爆炸性气体环境用电气设备第14部分的规定：危险场所分类，该标准上说，如果管道全部焊接则不视为释放源，也就不用划分成爆炸危险区域了，当然前提必须是易燃易爆的介质，非易燃易爆的则肯定不是释放源了。但是，输送易燃易爆介质的法兰连接部位、阀门组、放空管、取样管及其它密封处等则应划为爆炸危险区域。
某工程爆炸危险区划分图（上图为单体，下图为总平面图，有外管架包含在内）
国标《石油化工企业设计防火规范》（GB 50160-2008）第5.6节 “钢结构耐火保护”（强制条文）规定如下：
5.6.1 下列承重钢结构，应采取耐火保护措施：
1 单个容积等于或大于5立方米的甲、乙A类液体设备的承重钢构架、支架、裙座；
2 在爆炸危险区范围内，且毒性为极度和高度危害的物料设备的承重钢构架、支架、裙座；
3 操作温度等于或高于自然点的单个容积等于或大于5m³的乙B、丙类液体设备承重钢构架、支架、裙座；
4 加热炉炉底钢支架；
5 在爆炸危险区范围内的主管廊的钢管架；
6 在爆炸危险区范围内的高径比等于或大于8，且总重量等于或大于25吨的非可燃介质设备的承重钢构架、支架、裙座。
5.6.2 第5.6.1条所述的承重钢结构的下列部位应覆盖耐火层，覆盖耐火层的钢构件，其耐火极限不应低于1.5h：
1 支承设备钢构架：
1）单层构架的梁、柱；
2）多层构架的楼板为透空的钢格板时，地面以上10m范围的梁、柱；
3）多层构架的楼板为封闭式楼板时，地面至该层楼板面及其以上10m范围的梁、柱；
2 支承设备钢支架；
3 钢裙座外侧未保温部分及直径大于1.2m的裙座内侧；
4 钢管架：
1）底层支承管道的梁、柱；地面以上4.5m内的支承管道的梁、柱；
2）上部设有空气冷却器的管架，其全部梁、柱及承重斜撑；
3）下部设有液化烃或可燃体泵的管架，地面以上10m范围的梁、柱；
5 加热炉从钢柱柱脚板到炉底板下表面50mm范围内的主要支承构件应覆盖耐火层，与炉底板连续接触的横梁不覆盖耐火层；
6 液化烃球罐支腿从地面到支腿与球体交叉处以下0.2m的部位。
5.7.2 散发爆炸危险性粉尘或可燃纤维的场所，其火宅危险性类别和爆炸危险区范围的划分应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016和《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058的规定执行。
关于管架的防火设计，行标《化工、石油化工管架、管墩设计规定》 HG/T 20670-2000 第13节 “钢管架的防火保护层设计”规定：
13.0.1 钢管架的防火保护范围、设置部位及耐火等级应根据工艺专业提供的设计条件确定。
13.0.2 须作防火保护的钢结构管廊内，柱、梁防火保护层设置高度由工艺专业确定；上部设有空冷器的管廊梁、柱和柱间支撑及管架纵向柱间支撑应设防火保护层；仅用于承受风和地震作用的横向柱间的支撑、水平支撑、操作平台、走道、爬梯可不做防火保护层。
13.0.3 钢管架构件（尤其钢柱）宜采用外包细石混凝土防护层，对梁和斜撑如施工困难时，可采用喷涂防火涂料。
13.0.4 室外钢管架如采用防火涂层时，应选用户外型钢结构防火涂料。
13.0.5 处于湿热地区宜选用厚涂型防火涂料。
13.0.6 凡处于中等、强腐蚀性环境，应在细石混凝土防火层外表面刷聚丙烯酸酯乳液水泥浆两遍，其配合比为：水泥：聚丙烯酸酯乳液=100:150 （固体含量按40%计）。
13.0.7 细石混凝土防火保护层做法
钢柱采用外包60厚C20细石混凝土时，应具有良好的锚固面层，一般在构件表面焊直径为4、L=60 的锚钉，并覆盖直径为3.5mm、50x50网孔德钢丝网，锚钉间距沿纵向 450mm，横向最少2个。
13.0.8 细石混凝土防火保护层的施工要求
1 需作防火保护层的钢结构表面应充分除锈，并按设计规定涂底漆，防止锈蚀。
2 细石混凝土内的骨料含泥量不得超过 5%，石子最大尺寸为 10mm。混凝土配合比（体积比）为 1:2.5:2.5。
3 拆模后，凡裂缝宽大于 0.5mm处应进行修补，防止裂缝继续开展。
4 设备及管道安装完毕后，方可进行防火保护层施工。
5 防火保护层浇灌之后应立即浇水养护，防止干燥、受热、受冻和雨水冲刷或机械损伤，养护时间不少于7天。
13.0.9 钢管架防火涂层构造
1 基层除锈；
2 耐碱的防锈底漆两遍；
3 钢管架防火涂层如采用厚涂型，防火涂层内宜加钢丝网（直径 1.6mm，网孔 20x20）固定，户外厚涂型防火涂料 20mm，涂3~4遍。当腐蚀性等级为强腐蚀时，宜选用耐腐蚀性能良好的防火涂料或在涂层表面刷聚合物水泥砂浆两遍。
13.0.10 防火涂层的材料必须是经国家指定监测机构鉴定合格，并有省级生产许可证的产品。
13.0.11 细石混凝土防火保护层和防火涂层的耐火极限详见下表：

厂区外管设计总结
外管设计的步骤
1.整理工艺条件，编写管道数据表。
2.画系统图，首先以大管道及重要的金属管线及热力管线为主，看其走向的合理性， 考虑空间的排布， 以化工管路手册规定为准，特别注意界区出来管道的标高， 为管架的标高的确定提供依据。
3.在系统图的基础上进行剖面图的绘制，进而确定管廊的宽度及高度。
4.排管遵循化工管路手册规定，合理、经济、美观。
5.若排管时出现与工艺条件的进口标高冲突，视情况而定，原则9:1
可以调整。
6.管道所在管层的确定，主要视界区出来管道的位置，高度而定，同时满足规范 要求，过交叉点的管道的布置，尽量在剖面上平直，不要横向形成过多弯段，影 响施工。
管道数据表
1.根据工艺条件，核对不同工段或装置之间的同一管道的走向，确定工作介质、工作温度及 压力，进一步确定设计温度、压力及试验压力。 （外管工作温度及压力均以两工段最高为 基准）
2.根据介质特性及设计参数确定管道级别（按规范）
3.根据工艺条件核实管道标识、公称尺寸及管道壁厚、管道等级（材质及压力等级，以统一 规定为准），不一致处经三方核实并确定。
4.试验压力一般取设计压力的1.5倍（一般设计温度小于100℃时） ，但温度的变化直接影响 试验压力，因此，试验压力以规范（工业金属管道设计规范GB50316—2000）中公式为 准。
5.管道清洗介质：液体管道：水； 蒸汽管道：蒸汽； 空气，气氨管道：空气； 夹套管： 夹套中两种介质。
系统图
1.系统图：全厂公用介质，包括生活水DW，工艺水PW，中低压蒸汽MS及LS，仪表空气 IA，工艺空气PA等，首先连接以上介质，从主管所在装置到各待用装置，刚从设备出来的主管标明 “由x设备到各装置” ,之后主管表明 “由xx主管到xx装置”，主管管号不变，分管要重新编号（一般不包括工艺水及生活水） ，确定及核实管道编号无误。
2.全厂性介质主管道按合理路径绕走管架至所需设备处， 一般来说工艺、 生活水、 仪表空气、 工艺空气总管，在合理的位置（一般在所需供应处均以获取公用介质时）选择盲板封死。
3.系统图管路管线间距5mm，序号4号，字体高度5号，每个外管接点的管道全部排出（不 考虑垂直重合情况） ，注意管路出口走向靠近出口处，就近排出，尽量少绕弯。 （考虑管道 平布置图）
4.系统图：注意管道的变径，三通（按规范） ，在系统图上标明，以清平为例
5.液体管到的合并，根据每个管路的流量设计合并管的管径，流速1m/s左右,特别地：污水管与污泥管分开排列
6.管道走向标识线前或上为管道序号，管道序号尽量贴近管道走向标识线，后或下为箭头即 管道走向，箭头可适当放宽，7.5即可
7.系统图可以标出相对标高，以便管道平面布置图的排布
8.工段及厂房的字高15号即可，只表明设名称，其他不表明，包括道路、楼层、弯道等等.
9.核对管道在x设备或x工段出口的位置，根据总图的布置来确定
10.仔细核对管道表示符号、公称管径、管道走向、管道等级（材质及压力等级)，管道编号等。
11.系统图不用标出管道在设备出口的定位尺寸，大致位置即可
12.界区出口用两个圆做截止。
管架布置图
1. 总图·主管架走向·次管架走向，主次管架的衔接
2.主管架一般9米为一段，遇到跨路且跨度较大可以考虑做桁架，根据不同情况作相应的 调整
3. 管架的坡度一般0.003或0.3%，确定管架坡度的起点原则：
4. 核实主管架到各界区的距离，以便确定是否做次管架进行过渡，一般是有无小管定，有 小管（DN<50）跨度大于3m,界区到主管架的之间要设立次管架，如果是大管视距离远 近而定
5.一般来说
DN<50 跨度3mm；
50<DN<150 跨度6mm；
150<DN 跨度9mm；
6.次管架位置：首先，确定次管架的层数、层高，管架宽度；(考虑大管道纵向高度,特别注意与界区管道的连接处不要出现气阻(气袋)与液封(口袋)及盲肠的现象)其次，确定墙轴线或定位设备到某一根定位管道的距离；最后，确定墙轴线或定位设备到次管架中心线的距离
7.土建基础用直径为6的⊙表示；管架编号用直径为10的⊙表示，字体高度4或4.5号
8.管架的编号一般横纵分别编号，用A1、A2„B1、B2„.以此类推，编号尽量集中，不 要太过分散，但公用敦基础按横纵管架分别编号。
特别地：次管架的编号在某一区域尽量集 中，编号类别不要过多，引起混乱。
9.相邻四个墩基础之间用叉线连接，墩基础间距4000以下，不用连接.
10.标注：
a主管架墩基础间距，管架宽度，管架底层顶标高，交叉处管架底层顶标高相同
b主次管架的衔接：一般次管架第一墩基础与主管架距离1000、1500、2000。具 体视土建墩基础的大小最后确定。
c 次管架直接搭接在主管架上，此时一般次管架一端与主管架墩基础连接，另一 端与混凝土支撑梁连接
特别注意：管架布置图与总图相似，做适当的比例缩放，但字高不变，
删掉道路弯度R， 坡度i等等