近年,我国啤酒工业的整体水平提高,相继出现了许多20万千升以上的啤酒厂,30万千升级、50万千升、100万千升级的大型啤酒厂也相继建成。啤酒工厂综合管廊为衔接各车间的纽带,承载着各车间之间的物料、蒸汽、压缩空气、水、冷媒等介质输送,综合管廊管道布置设计至关重要,它直接影响着工厂物料输送的便捷性,工厂运行成本的经济性,工厂形象的美观性。
1、管道布置的目标和基本要求
管道布置图又称为管道安装图或配管图,它是工厂及车间内部管道安装施工的依据。管道布置图通常包括平立面剖视图,相关管道及设备尺寸、管口方位等标注。管道布置图需要在平面图上画出全部管道、设备、建筑物或构筑物的简单轮廓、管件阀门、仪表控制点及有关的定位尺寸,在平面图上不能清楚地表达管道布置情况时,应酌情绘制部分立面图、剖视图或向视图以及局部大样图。
根据车间中各个设备的管口方位和与之相连接的管段的接口位置,确定管道的安装连接和铺设、支承方式;确定各管段(包括管道、管件、阀门及控制仪表)在空间的位置。
进而绘制出管道布置图,表示出车间中所有管道在平面、立面的空间位置,作为管道施工安装的依据,完成编制管道综合材料表,包括管道、管件、阀门、型钢等的材质、规格和数量。
管道布置的基本要求应符合生产工艺流程的要求,并能满足生产要求;便于操作管理,并能保证安全生产;便于管道的安装和维护;要求整齐美观,并尽量节约材料和投资。
2、管道布置一般规则
为便于安装、检修和操作管理,管道应尽可能的架空敷设,必要时,也可埋地或管沟敷设,啤酒工厂因为对管道卫生要求较高,建议综合管廊尽量架空敷设。管道应集中成排布置,在穿墙或楼板时应注意尽可能的利用设备预留孔,以免楼板开孔太多,管底与管托底面尽量取齐,以便设计管道支吊架。
管道垂直面布置时,应遵循以下原则:
A.热介质的管道在上,冷介质的管道在下;
B.无腐蚀的管道在上,有腐蚀的管道在下;
C.小管道应尽量支撑在大管道的上方或吊在大管道的下面;
D.气体管道在上,液体管道在下;
E.高压介质的管道在上,低压介质的管道在下;
F.不经常检修的管道在上,检修频繁的管道在下;
G.保温管道在上,不保温管道在下。
管道水平面布置时,应遵循以下原则:
A.大管道靠墙,小管道在外;
B.常温管道靠墙,热的管道在外;
C.支管少的靠墙,支管多的在外;
D.不经常检修的管道靠墙,经常检修的在外;
E.高压管道靠墙,低压管道在外。
3、管道布置综合考虑因素
3.1介质因素
在进行管道布置图绘制前期,首先得根据管道内输送介质进行分类。输送易燃、易爆、有毒及有腐蚀性的物料管道不得铺设在生活间、楼梯、走廊和门等位置,这些管道上还应设置安全阀、防爆膜、阻火器和水封等防火防爆装置,并应将放空管引至指定地点或高过屋面2m以上(具体高度应遵循相关国家规范要求);有腐蚀性物料的管道,不建议铺设在通道上空和并列管线的上方或内侧;管道铺设时应有一定的坡度,坡度方向一般是沿介质物流的方向,坡度一般为1/100~ 5/1000,粘度小的液体物料管道可取5/1000左右,含固体的物料管道可取1/100左右(一般综合管廊很难实现管道坡度要求,因为各车间介质流向并非统一单向输送,如按介质流向考虑管道坡度,将导致管道支架管架面高度不一致,或者管托不一致,一般啤酒工厂通常忽略管道坡度);真空管道应尽量短,尽量减少弯头和阀门,以降低阻力损失,达到更高的真空度。
3.2操作因素
为便于管道现场施工、操作及维护,管道应尽量集中布置在综合管廊管架上,平行直线布置,尽量少拐弯、少交叉,不妨碍门窗开启及设备、阀门、管件的安装维修,并列管道的阀门应尽量错开排列;支管多的管道应布置在并行管道的外侧,引出支管时,气体管道应从上方引出,液体管道应从下方引出,管道应尽量避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”;管道应尽量沿墙面铺设,或布置在固定于墙上的管架上,管道与墙面之间的距离以能容纳管件、阀门及方便安装维修为原则。
3.3安全因素
为了防止介质在管内流动产生静电聚集而发生危险,易燃、易爆介质的管道应采取接地措施,以保证安全生产。
长距离输送蒸汽或其他热物料的管道,应考虑热补偿问题,须在两个固定支架之间设置补偿器和滑动支架。
综合管廊架空管道与地面的净高除符合工艺要求外,还应便于操作和检修。管廊跨越通道时,净高要求(最低处):通过人行道时不小于2m;通过公路时不小于4.5m;通过铁路时不小于6m;通过厂区主要交通干线时离地5m。
根据《建筑设计防火规范》(GB50016)7.1.8条:消防车道的净宽度和净空高度均不应小于4.0m;根据《厂矿道路设计规范》(GBJ 22)及《石油化工企业厂内道路设计规范》(SHJ23)的规定最小净空高度一般需符合以下要求:
(1)主干道5.0m;
(2)次干道及消防道路4.5m。
综合消防安全考虑,管廊跨厂区主要干道位置须保证路面至管架下方净空满足5.0m。
4、管道布置图绘制
4.1 管道布置图比例及图幅设置
管道布置图的常用比例为1:50和1:100,如管道复杂的也可采用1:20或1:25的比例。现因社会进步,基本实现电脑绘图及出图,比例基本可以按实际需要设定,首要前提是需在图面清晰绘制并表达出管道布置信息,让施工单位能有效按图施工。
管道布置图一般用A0或A1图纸,由于厂区范围比较大,为了清楚表达各工段管道布置情况,需要分区绘制管道布置图时,可以各工段或工序为单位划分区段,每个区段以该区在车间内所占的墙、柱的定位轴划分车间或者全厂的管道。
4.2 管道标高及管道间距设置
若管道单层布置不下时,综合管廊可考虑两层甚至多层。两层管道的标高相差1.0~1.6m,若两层管道标高高差太大,比较浪费管廊空间,若高差太小,不利于管道支管引出及管道施工检修。
从综合管廊上引出的支管比总管高或低0.5~0.8m,在管道改变方向时切记要同时改变标高,否则管廊上将来剩余位置很难再利用。
管道间距设置需尽量节约管廊位置,又能便于施工和检修,具体设置可参考表1。
5、啤酒工厂综合管廊管道布置设计
5.1啤酒工厂介质管道
啤酒工厂主要工艺管道如下:麦芽浆管、糖化醪液管、麦糟管、CIP管、浓碱管、麦汁管、酵母管、啤酒管、二氧化碳管、压缩空气管、废硅藻土管、酿造水管、热水管、软化水管、纯水管、 蒸汽管、冷凝水管、冰水管、冷媒管(乙二醇或液氨管)等。
综合管廊需考虑的其他专业管道及桥架:给排水专业自来水管及消防水管、电气专业强电电缆桥架、自控专业弱电电缆桥架、暖通专业采暖管道(采暖区域)等。
5.2啤酒工厂综合管廊管道布置
综合以上管道,结合上述管道布置规则(热介质的管道在上,冷介质的管道在下;气体管道在上,液体管道在下),拟设置三层管架,第一层布置液体管道(CIP管、酿造水管、啤酒管等),同时根据管道布置原则:大管道靠墙,小管道在外,故将酵母管、废硅藻土管、啤酒管等液体管道靠柱侧布置,气体管道靠外侧布置(详管道布置剖视图1);第二层布置热介质管道及气体管道(蒸汽管、冷凝水管、压缩空气管、二氧化碳管等),特别注意此处蒸汽管道及冷凝水管道需要考虑热补偿(设置补偿器),故将蒸汽管道及冷凝水管道靠外侧布置,以便于补偿器设置及施工(详管道布置剖视图1);第三层布置强电、弱电电缆桥架,注意电缆桥架需避开在蒸汽管道正上方,防止热辐射导致加速电缆老化(详管道布置剖视图2)。
考虑综合管廊将跨越厂区主干道,建议第一层管架底净高保证5.0m,第一层管架面标高拟设置为5.6m(考虑管架厚度),第二层管架跟第一层管架高差设置1m,故第二层管架面标高设置为6.6m,第三层电缆桥架布置于气体管道上方,因气体管直径均较小,第三层管架面标高拟设置为7.1m。
6、结论
在啤酒工厂生产过程中,各种流体物料的输送都是在管道中进行的,管道布置图是为了表达厂房内外各车间(或设备)间管道走向和管道组成件等安装位置,管道布置图也是管道工程安装施工的重要技术文件和依据,所以规划好啤酒工厂综合管廊管道布置对工厂建设有着重要意义。每个啤酒工厂因现场条件、车间布置位置等都存在差异,在充分理解并熟悉相关国家规范后,灵活运用管道布置规则,并安全验算过管道壁厚、管架材料强度等相关数据,再绘制出即符合生产工艺流程,又便于安装维护、整齐美观,经济节约的综合管廊管道布置图,最终确保工厂安全生产。