化工工程中设备及管道布置技术研究

引言

在全球工业浪潮与我国 “双碳” 目标驱动下，化工产业作为国民经济的重要支柱，正面临转型升级的关键节点。传统化工工程依赖人工操作与粗放式管理，存在生产效率滞后、能源资源消耗高、安全隐患突出等弊端。

一、化工工程设备及管道布置技术概述

1.1 布置技术的概念与目标

化工工程设备及管道布置技术，是指在化工工程建设过程中，依据生产工艺要求，对各类生产设备、管道进行科学定位、布局与规划的系统性技术。该技术贯穿工程设计、施工及运营全流程，通过合理规划设备安装位置、精准设计管道走向，实现设备与管道之间的有序衔接，确保物料、能量的高效传输。其核心目标在于构建安全、高效、经济的化工生产体系。安全方面，需避免设备与管道布置引发的火灾、爆炸、泄漏等风险。

1.2 布置技术的基本原则

化工工程设备及管道布置需严格遵循多项基本原则。安全规范原则是重中之重，必须严格执行国家及行业相关安全标准，确保设备间距满足防火、防爆要求，设置合理的安全通道与防护设施，预防事故发生。工艺流程原则要求布置应符合生产工艺顺序，保证物料从原料投入到成品产出的顺畅流动，避免迂回、交叉输送。经济合理原则强调在满足生产需求的前提下，充分利用场地空间，减少设备、管道的长度与弯头数量，降低建设投资与运营成本。便于操作维护原则要求设备布置应预留足够的操作、检修空间，管道阀门设置便于人员操作。

1.3 布置技术的影响因素

设备及管道布置受多种因素综合影响。生产工艺要求起决定性作用，不同的工艺流程决定了设备的选型、数量及相互连接关系，进而影响布置方案。场地空间条件限制布置布局，需根据厂区地形、面积、建筑物分布等，合理规划设备与管道的位置，避免空间浪费或布局拥挤。设备自身的尺寸、重量、外形结构，以及管道输送物料的特性，也对布置提出特殊要求，例如输送腐蚀性物料的管道需远离人员活动区域，并做好防护措施。施工安装难度、后期维护需求同样不可忽视，而频繁维护的设备应布置在便于操作的位置，提升维护效率。

二、化工工程设备及管道布置现存问题分析

2.1 设计阶段存在的问题

在化工工程设备及管道布置的设计阶段，存在诸多影响后期生产的问题。部分设计人员对生产工艺理解不够深入，导致设备布局未能精准契合工艺流程需求，物料输送路线迂回曲折，增加了输送能耗与时间成本。设计过程中多专业协同不足，电气、仪表等专业与工艺设计衔接不畅，出现设备与电缆桥架、仪表管线空间冲突的情况，造成空间浪费与施工变更。部分设计单位为追求经济利益，过度压缩设备间距与管道长度，虽降低了初期建设成本，但严重影响设备操作与检修空间，埋下安全隐患。

2.2 施工与安装阶段问题

施工与安装阶段的问题直接影响设备及管道布置的最终效果。施工人员技术水平参差不齐，部分人员未严格按照设计图纸施工，导致设备定位偏差、管道安装角度与坡度不符合要求。管道安装时坡度不足，易造成介质在管道内积聚，引发腐蚀或堵塞问题。现场施工管理不到位也是突出问题，监理单位对施工过程监督不力，未能及时发现并纠正施工误差，使得问题在设备及管道安装完成后才暴露出来，增加整改难度与成本。施工过程中各工种交叉作业协调不当，不同施工队伍为抢工期各自为政，造成已安装设备、管道被破坏或位置变动，影响整体布置效果与工程进度。

2.3 运营阶段暴露的问题

在化工项目的运行过程中发现，一些设备在安装和管道位置的布置设计不合理，化工项目的检修空间在设计阶段预留较少，在发生设备故障需要维修时，维修人员无法到达设备上进行维修，耽误了维修的时间，也影响了生产的进度。有的项目管道阀门外露距离远、安装高度较高，操作人员需要借助登高工具，增加了操作难度和危险性。部分化工项目的布置没有考虑到输送的介质及其环境因素，输送高温介质时没有安装隔热措施，造成周围的一些设备和设施的损坏。

三、化工工程设备及管道布置技术优化策略

3.1 强化设计阶段优化

化工工程设备布置和管道在设计时是化工工程设备及管道布置规划的关键开端，须多角度进行优化方案设计。设计方要组织多专业人员进行联合设计，囊括工艺、设备、电气、仪表等各专业设计人员，应用 BIM 技术来搭建模型，并进行三维立体分析，将设备和管道安装状况提前模拟，借助碰撞分析彻底消除交叉布局问题，确保空间内达到最大利用率。增强工艺认知，工艺和设备布置由工艺和设备设计人员深入了解生产工艺，依托于物质特征及输送状况，在设计中进行设备布置及管道进行设计，利用模块化设计原则，将有相似功能的设备模块化，并进行集合设计和集中布置，在某种程度上减少输送距离，实现节能减排。

3.2 提升施工与安装质量

对于设计安装中的质量控制管理，将设计图纸完美地实现出来。强化技术人员的技术教育，对设备的安装位置、管道的安装焊接技术、管道坡度控制等环节，安排技术人员开展技术培训与考核，让技术人员学会技术规范。强化现场施工管理，监理部门对施工过程进行监督管理，借助于全站仪、激光水平仪等来对设备安装的中心位置和管道的坡度进行严格的检查，出现差错及时进行调整。强化施工的协调管理，界定各工种施工的时间和范围，通过施工进度模拟软件，科学安排交叉作业，协调好施工中的矛盾和问题。

3.3 优化运营阶段管理

投运期间应利用智能化与动态化的管理，弥补布置瑕疵和满足生产调整，企业应搭建设备及管道智能化管理系统，将传感器监视、数据分析等内容融入到管理平台中，对设备、管道的振动状况、管道压力等运行数据信息进行实时获取，通过 AI 算法预测设备故障与管道阻塞的可能性，提前进行检修维护作业。例如对于难以操作的管道阀门，应加装远程控制装置或者安装辅助操作平台，减低人员的操作风险。同时在生产工艺提升过程中，企业应当预留改型空间，采用可拆卸式的管道支架和模块化设备基础等设计策略，降低后期改造困难度，经常开展布置方案评价工作，结合生产需求对设备布置加以优化改进，以确保设备及管道布置始终保持高效化和安全化的运营。

结语

化工工程设备及管道布置技术的优化，是保障生产安全、提升效率的关键。通过强化设计阶段的多专业协同与技术应用，把控施工安装质量，优化运营阶段动态管理，可有效解决现存问题。未来，随着数字化、智能化技术的深入发展，相关布置技术将更趋科学精准，持续推动化工工程向高效、绿色、安全方向迈进。

参考文献

[1] 卞 学 吉 . 化 工 工 程 中 设 备 及 管 道 布 置 技 术 研 究 [J]. 石 化 技术,2024,31(04):147-148+71.

[2]陈亚南,王瑞杰,李佳琳.关于装置管廊及其管道布置的讨论[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(24):102-104.