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1、石油化工企业给水排水管道工程设计石油化工企业给水排水管道工程设计摘要：摘要： 介绍了石油化工企业给水排水管道工程设计中管道布置、管材选择、阀门选型、管 沟开挖、管道基础、金属管道外防腐、附属构筑物等方面的经验。石油化工企业给水排水管道工程的设计必须满足企业生产、生活和消防的给水排水要求，力争技术先进、经济合理、安全适用和保护环境。 石油化工企业给水排水管道基本上是沿道路两侧或在道路下埋地敷设，工程施工居于石油化工企业建设工程施工程序的前列，仅次于总图专业的场地整平。给水排水管道工程一旦投用，即存在着投用周期长(通常周期为 30 年或更长)、检修和改造难度大(检修和改造将不可避免地影响生产的正常
2、运行和道路的畅通)、事故不易察觉(埋地敷设)的特点，因此在满足设计规范的前提下，设计的合理性、可靠性尤为重要。 近年来，笔者经历了扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂、扬子石化己烷切割装置工厂等数个石油化工企业给水排水管道工程的设计以及施工现场服务的全过程，从中积累了一些经验，现一一列举，供同仁参考及批评指正。 1管道布置 关于石油化工企业给水排水管道的平面布置、埋设深度、管道间平行净距和交叉净距，设计规范有许多明确规定，介绍的资料亦很多。笔者有所补充的是，设计中给水排水、总图、结构三个专业应密切配合，避免管道布置在建构筑物、管架基础的压力传递范围内。否则，一是危及建构筑物、管架的安全，同时也危及给水排水
3、管道的安全；二是待给水排水管道工程施工完毕再施工建构筑物、管架基础时，将不可避免地扰动甚至破坏管道及管道基础。 设计规范规定，给排水管道不宜在车行道下纵向敷设。对此规定，笔者有不同见解。布置紧凑、占地面积小，是石油化工企业总图布置的发展趋势，由此管廊带及管位也日趋紧张。根据笔者的经验，除生产污水管道外，其余的给水排水管道特别是生产净废水、清净雨水管道、生活污水管道，完全可以根据工程实际情况在车行道下纵向敷设，并采取加固措施，如管道基础处理、检查井盖板采用防盗型重型铸铁井盖等等。 以笔者设计的扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂给水排水管道工程为例，埋地敷设的给水排水管道有 11 个系统之多，设计将生产净废
4、水、清净雨水管道、生活污水管道布置在车行道下纵向敷设，此举大大缩小了工厂总平面布置中管廊带的宽度，而且投用几年来的生产运行状况表明效果良好。 2管材和管道接口 石油化工企业给水排水管道的选材范围有碳钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、混凝土管、钢筋混凝土管、各类塑料管、玻璃钢管、有衬里的金属管、不锈钢管。 2.1给水管道 对于供水可靠性要求很高、而水质要求不是很高的压力流给水管道，如高压或临时高压消防水管道、泡沫混合液管道(用于消防)、生产给水管道、循环冷却给水及回水管道，应选用碳钢管，焊接接口。碳钢管的供水可靠性优于承插接口的球墨和灰口铸铁管，而且焊接连接、在原有管道上开口焊接接出支管、安装阀门的
5、施工均方便快捷。例如循环冷却给水及回水管道，由于石油化工生产装置对其供水可靠性要求很高，因此设计规范规定，如果选用铸铁管则应环状布置。但是，由于总图布置、工程投资控制的原因，环状布置在设计中很难实施。 对供水可靠性要求不高、而水质要求很高的生活给水管道，埋地敷设应选用球墨铸铁管，承插接口，填料选用橡胶圈或膨胀水泥；架空敷设管道考虑安装施工及使用的方便，应选用镀锌钢管，螺纹接口。 2.2排水管道 通常情况下，重力流排水管道应选用灰口铸铁管，承插接口，填料避免选用不耐油的橡胶圈和沥青玛脂。原因之一是灰口铸铁管具备较强的耐腐蚀性能，且壁厚较厚，使用年限长；之二是灰口铸铁管的敷设对管道基础的要求低于混
6、凝土管和钢筋混凝土管，施工费用较低；之三是灰口铸铁管漏水的可能性大大低于混凝土管和钢筋混凝土管，污染环境的可能性较小。大口径的重力流生产净废水、清净雨水管道(DN1 200mm)，应选用重型钢筋混凝土排水管，钢制套环接口。重力流排水管道避免选用混凝土管。原因之一是混凝土管强度低、易破损，在石油化工装置区埋地敷设的混凝土管更易腐蚀，不仅漏水污染环境，而且可能导致排水管道的全线报废；之二是混凝土管的敷设对管道基础的要求较高，因而施工费用较高。 2.3输送有腐蚀介质的管道输送有腐蚀介质的管道，应根据介质的成分、使用年限、工程投资等要求选择，可选用灰口铸铁管、各类塑料管、玻璃钢管、有衬里的金属管、不锈
7、钢管。 3阀门选型石油化工企业给水排水管道工程属于石油化工企业建设工程中的配套辅助生产设施或公用工程设施，所涉及材料的采购全部在国内完成，无需从国外引进。蝶阀与传统的闸阀相比，具有耗用材料少、重量轻、体积和安装尺寸小、操作灵活省力、价格较低的优点，因此蝶阀有取代传统闸阀的趋势。但是，根据笔者的经验，目前国内厂商制造的蝶阀大多存在着关闭不严的产品质量问题，给今后的生产运行管理及系统检修带来许多麻烦，因此笔者建议目前选用阀门仍以传统的闸阀较为可靠。消防系统中的闸阀宜选用明杆式，这样可以清晰地表明闸阀的启闭状态，一目了然。 4管沟开挖在地质条件良好、土质均匀、地下水位较低的地段开挖管沟，当管沟深度在
8、地下水位以上时，是否设置管沟边坡或管沟边坡的设置坡度(不加支撑)，设计规范有明确的规定。在地质条件较差、土质松软、地下水位较高且富含地下水的地段开挖管沟，或者在雨季开挖管沟，设计应该充分考虑必须采取的施工措施，并且在编制概算时具体表明为此所增加的施工费用。施工措施之一是加大管沟边坡的设置坡度；之二是采用钢板桩支撑管沟。以笔者设计的扬子巴斯夫苯乙烯合资工厂、扬子石化己烷切割装置工厂给水排水管道工程为例，由于这两个石油化工企业的厂区位于厚度达 8m 深的粉煤灰吹填地段，地质条件恶劣、粉煤灰土质极其松软呈流动性、地下水位很高且富含地下水，开挖管沟不可能无限度地加大管沟边坡从而形成大开挖的施工局面，只
9、有采用钢板桩支撑管沟。若在设计中没有考虑到必须采用钢板桩支撑管沟的施工措施，并且在编制概算时没有具体表明为此所增加的施工费用，势必无法有效控制工程投资和工程决算。 5管道基础在地质条件良好、土质均匀并且为未经扰动的原状土、地下水位较低的地段敷设管道，可以仅进行地基处理而不做管道基础。地基处理的具体内容是将原状土夯实，使其密度不小于 95%，承载力不小于 10t/m2，再敷设 100mm 厚砂砾石(粒径不大于 10mm)找平。 在地质条件较差、土质松软并且为流砂或淤泥、地下水位较高且富含地下水的地段敷设管道，设计应该充分考虑必须进行地基处理和做管道基础，并且在编制概算时具体表明为此所增加的施工费
10、用。地基处理和做管道基础的具体内容是首先清除流砂或淤泥，再采取降水措施，排除管沟积水后，参照全国通用给水排水标准图集中 S220-30-8 图，视施工现场实际情况做混凝土或钢筋混凝土带形基础。如果流砂或淤泥较深难以清除时，在采取降水措施前由下而上分层分别敷设 500mm 厚块石、200mm 厚砂砾石(粒径不大于 10mm)。 6金属管道外防腐埋地敷设的不锈钢管和非金属管无需外防腐。石油化工装置区的地下土壤中往往含有各类无机及有机酸、碱、盐，对埋地敷设的金属管道腐蚀较严重，因此设计应该考虑提高埋地敷设的金属管道 外防腐的防腐等级，从而保证其使用年限。 目前，石油化工企业给水排水管道工程中埋地敷设
11、的金属管道外防腐普遍采用石油沥青防腐涂层结构和环氧煤沥青防腐涂层结构。石油沥青防腐涂层结构是一种传统的防腐措施，其优点是成本较低，缺点是在施工现场加热石油沥青既不方便又污染环境，而且使用寿命较短，已经逐渐被环氧煤沥青防腐涂层结构所取代。环氧煤沥青防腐涂层结构是一种比石油沥青防腐涂层结构更先进、施工更简便但费用稍高的防腐措施。根据笔者的经验，在管道上缠绕玻璃布往往不易紧密、服贴，防腐施工完毕敷设管道时在吊装中往往损坏防腐涂层结构，钢管对焊接口处的防腐往往不易做好，从而留下隐患。因此，在设计说明的施工技术要求中和施工交底中应对此着重说明，督促施工单位认真负责地消除隐患。 7附属构筑物 附属构筑物有
12、仪表井、阀门井、检查井、水封井、跌水井、雨水口。 设计规范规定，生产污水管道的排水井应采用混凝土井，进出管道处宜设防水套管。在以往的设计中，除生产污水管道的排水井外，其余的附属构筑物通常采用砖砌结构。根据笔者的经验，砖砌结构的附属构筑物往往存在两个问题：其一，投用年限较短。砖砌结构相对于钢筋混凝土和混凝土结构，其强度较低，整体性亦较差，经附属构筑物内存积水和地下水长期浸泡后易侵蚀、破损直至造成整体坍塌而报废。其二，防水性能较差，易渗漏。特别是在多雨、地下水位较高且富含地下水的南方地区，砖砌结构的仪表井和阀门井往往井内积水情况严重，给生产运行管理及系统检修带来许多麻烦。 所以，根据笔者的经验，除
13、雨水口外，其余的附属构筑物宜采用现浇的钢筋混凝土结构或混凝土结构。为避免仪表井和阀门井的井内积水，除采用现浇的钢筋混凝土结构或混凝土结构外，还应在井内、外壁涂刷氰凝防腐涂料，此举既防腐又防水；管道穿过井壁处设置防水套管；井顶标高高于地坪标高 100mm 以上；井盖板应采用整体倒扣形状的防水钢制盖板，如果井的平面尺寸较大，应在盖板上再设置人孔。腐蚀性生产污水管道的排水井，除采用现浇的钢筋混凝土结构或混凝土结构外，还应在井外壁涂刷氰凝防腐涂料，再根据污水的成分确定井内壁的防腐措施，通常是涂刷防腐涂料；管道穿过井壁处设置防水套管。以笔者设计的扬子石化己烷切割装置工厂给水排水管道工程为例，由于在设计中明确了对附属构筑物采取上述一系列措施，实践证明效果良好，业主对此十分满意。
