浅谈化工工艺管道的蒸汽伴热设计分析

2019-09-10应辉

石油研究 2019年3期

关键词：分析

应辉

摘要：化工厂对蒸汽伴热管道的设置有许多严格的要求。只有这样才能设计科学、合理，减少采购和安装成本，尽量减少安装困难，蒸汽管道的工作效率提高，蒸汽管道的安全性增加，蒸汽伴热管道发挥正常作用。

关键词：化工工艺管道;蒸汽伴热设计;分析;

根据介质运输的特性来划分，可以分为保温输送方式、不保温输送方式以及保温伴热管道的输送。从节能方面而言，保温伴热输送有助于减小热损失，实现节能。从化工工艺的层面上而言，减小一些冷凝状态下的物质气化溢出，可以有效减小一些腐蚀性气体对化工工艺设备的腐蚀，达到保护化工工艺设备的目的。

一、蒸汽伴热系统的设计要求

1.蒸汽分配站管道布置的要求。蒸汽分配站用做实现蒸汽总管道的蒸汽进行有效分配，有效避免管道内部的不同区域产生冷凝水。通常而言，蒸汽分配站的管道布置应遵循以下几个原则。（1）为了方便分配站向不同区域散发蒸汽，通常蒸汽分配站的布置会采用水平或者立式结构，如此可以有效的实现均匀分配。（2）分配站接管数有如下要求。对于DN40型的蒸汽分配站而言，其设置的接管口一般为DNl5型或DN20型，通常设置不超过6个。DNS0型的蒸汽分配站设置的DNl5型或DN20型蒸汽接管口不超过10个，每个分配站都应预留1—2个备用口，用作实现紧急情况下的蒸汽分配。（3）伴热供气组的区域范围应合理设置，通常在3m范围以内。（4）蒸汽分配站应尽可能的靠近墙柱等设置，有效确保蒸汽分配站管道的稳定性。此外，蒸汽分配站管道应设置相应的切断阀门，通常设计于管道的出口附近。总管处还应设计相应的换气阀门，设计于切断阀门的前侧。此外，为了保障分配站的运作安全，应设置相应的疏水阀门，其中排液管与切断阀应相间设计。（5）伴热工期管道中的主管顶部应设置相应的蒸汽引出管道，蒸汽通常通过伴热站的顶部或者水平位置引出。与此同时，管道分配站设置相应的固定支架以及滑动支架，方便管道引气。

2.冷凝液收集站管道布置设计的要求。冷凝液收集站用来进行冷凝液的收集与处理，通常而言，冷凝液都具有一定的化学腐蚀性，为了更加方便将管道内的冷凝液排除，有效保护相应的设备，需要通过合理的设计来实现。通常情况下，冷凝液收集站的设计与蒸汽分配的设计相互呼应。即冷凝液收集站的管道接管数与蒸汽收集液的管道接管数相一致。所不同的是，为了方便冷凝液的排除，通常冷凝液收集站的备用口设置比蒸汽分配站的备用口要多1—2个，并且一般情况下备用口都是使用阀门封闭的状态。为了便于冷凝液的排除，一般冷凝液收集管道距离收集站应尽可能短，防止冷凝液受热蒸发，造成危险。

二、蒸汽伴热的设计组成部分

1.蒸汽伴管流程图：（1）表示界区（或装置）内外所有需要伴热的设备和管道的伴热系统;（2）图例和代号与管道仪表流程图所用图例与代号应一致;（3）若被伴热管道太长必须分段伴热时，应注明被伴热管道的段次。段次顺序按被伴热管道介质流向编号，注明在管道号的后面;（4）蒸汽分配站和冷凝水收集站的型式（立式或卧式）应与伴热管道布置图相同;（5）图面内容应包括蒸汽进口管（从气源管引汽）、蒸汽分配站、伴管（仅局部表示，并标注首末序号）、冷凝水收集站及冷凝水回收系统（或不回收直接排入下水道）。

2.伴管和伴管站的管道布置图：①对于全部所有需要蒸汽伴热的管道，采用实粗线将其在伴管管道布置图上进行充分的表示出来;②全部所有蒸汽伴管的管道号要在伴管管道布置图上标注出来;③全部所有的蒸汽伴管站和收集站，在伴管管道布置图上都要显示;④蒸汽分配站和冷凝液收集站同样要标注在相应的伴管管道平面图中，等待工艺管道安装完毕以后，对在操作通道上设置分配站的方位应该适当的调整。伴管和伴管站一覽表按照《化工装置管道布置设计内容和深度规定》中的有关规定进行实施。在蒸汽分配站的上部将非自导形蒸汽分配站的蒸汽引入，常用设置位置在1楼，因冷凝水和蒸汽主管通常以架空的方式在管廊中敷设;在蒸汽分配站的下部引入自导式蒸汽分配站的蒸汽，常用的设置位置是在两层楼面以上，而引入管的位置需要高于蒸汽主管。伴管站的识别标签：伴管站需要对伴管的起始点、编号做明确的标注，每根伴管上要设立两个相同的标识，一个设置在蒸汽分配站上，另一个设置在冷凝水收集站上，这可以为查找和维修取得便利条件。

3.蒸汽分配站和疏水分配站的设置宜符合下列要求：①蒸汽分配站可水平安装或垂直安装，蒸汽引入管可从侧面或顶部接入。疏水站可水平安装或垂直安装，凝结水引出管可从侧面或顶部接出;②在3m半径范围内如有3个或3个以上的伴热及回收点时，蒸汽伴热系统应设置蒸汽分配站和疏水站;③蒸汽分配站和疏水站宜预留1个或2个备用接头;④在同一个蒸汽分配站的最短蒸汽伴管的当量长度不宜小于最长伴管当量长度的70%;⑤蒸汽分配管和疏水站集合管的长度应根据引入或引出伴管的数量确定。为缩短分配管及集合管的长度，其伴管上的阀门可错开布置

三、蒸汽伴热管设计分析

1.伴热蒸汽管的最大长度选择。对于化工工艺管道的蒸汽伴热而言，其管道的有效伴热长度与伴热管的直径之间相关，通常情况而言，伴热管的直径越大，所需要的有效伴热长度就相应越长。在进行化工工艺管道的蒸汽伴热设计时，应保证伴热管的伴热起点尽可能的靠近蒸汽分配站。为了有效的保证蒸汽伴热的效果以及冷凝液收集的效果，通常而言整体的管道伴热系统应控制在30m以内。在同一个蒸汽分配站的蒸汽伴管当量长度大致相等时，最短蒸汽伴管的当量长度不宜小于最长伴管当量长度的70%。

2.伴热管材料的选用标准。伴热管一般有三种材料可供选择。分别为碳钢管、不锈钢管以及紫铜管。当前国内的化工装置大都使用碳钢管与不锈钢管作为伴热管居多。这主要是基于成本方面的考虑，虽然紫铜管有着更加优良的传热效果，但是其造价相比前两种要高出很多。蒸汽伴管的规格一般为碳钢管有DNl5、DN20和DN25三种，不锈钢管则主要为15×1.2、12×1.2两种。通常情况下蒸汽伴管的材质选择与蒸汽总管保持一致。即蒸汽伴管为不锈钢材质时，蒸汽总管亦选用不锈钢材质，如此方便两者之间的焊接。