化工廠工藝管道防凍保溫設(shè)計(jì)分析

封 凱

（江蘇智道工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210024）

化工廠工藝管道防凍保溫設(shè)計(jì)分析

封 凱

（江蘇智道工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210024）

在我國(guó)北方寒冷地區(qū)，一旦化工廠在冬季沒有對(duì)工藝管道給予良好的防凍保溫措施，管道則較易發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，釀成管道閥門破損，令物料泄露或設(shè)備損壞，甚至威脅到人們的生命安全。所以，應(yīng)當(dāng)融合化工廠的生產(chǎn)特征，將工藝管道分析工作做好，通過正確設(shè)計(jì)，提升管道的防凍保溫處理效果。

化工廠；工藝管道；防凍保溫；設(shè)計(jì)

Abstract：In the cold regions of northern China，once the chemical plants do not have good anti-freeze and insulation measures on the pipeline，the pipeline is frozen and the pipeline is damaged，the material is damaged or the equipment is damaged，and even threatens people’s life Safety.Therefore，it should be the integration of chemical plant production characteristics，the process pipeline analysis work done，through the correct design，enhance the pipeline antifreeze insulation treatment effect.

Key words：chemical plant；process pipeline；antifreeze insulation；design

對(duì)于化工廠管道設(shè)計(jì)而言，時(shí)常會(huì)遇到管道保溫與伴熱的現(xiàn)象，所以決不可忽略管道的防凍保溫設(shè)計(jì)，特別對(duì)于高寒地區(qū)的化工企業(yè)而言更為如此。管道在防凍保溫設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)依照介質(zhì)溫度所需設(shè)計(jì)保溫方法。否則在惡劣環(huán)境中，則會(huì)容易發(fā)生液體管支管凍裂的現(xiàn)象，所以管道配管的要求較為特殊，不可依照一般標(biāo)準(zhǔn)給予設(shè)計(jì)。當(dāng)前，我國(guó)在設(shè)計(jì)方面并未建立一套行之有效并比較完善的設(shè)備防凍制度，需要與現(xiàn)場(chǎng)所有管道及設(shè)備相結(jié)合，著重闡述工藝管道防凍保溫的設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)注意方面，從而保障防凍保溫的效果。

1 易發(fā)生凍結(jié)工藝管道的位置

綜合化工廠在生產(chǎn)方面的特征，在外界環(huán)境溫度較低時(shí)，會(huì)發(fā)生工藝管道的凍結(jié)情況，從而會(huì)對(duì)正常生產(chǎn)工程的有效執(zhí)行帶來影響。為了良好地使用防凍保溫方法，應(yīng)當(dāng)預(yù)先確定較易產(chǎn)生凍結(jié)現(xiàn)象的位置，將其當(dāng)成分析的重點(diǎn)，加速設(shè)計(jì)管理的效率。

2 化工廠工藝管道防凍保溫設(shè)計(jì)和處理方法

2.1 保溫層厚度設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)要求

為掌控保溫層構(gòu)造散熱損失，在設(shè)計(jì)管道保溫層時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照經(jīng)濟(jì)厚度的方針，把管道介質(zhì)散熱損失控制在專業(yè)范圍中，并控制投入的經(jīng)濟(jì)成本。假如管道外徑超出1 020mm，在計(jì)算中可以依照平面標(biāo)準(zhǔn)給予計(jì)算，而其余狀況則依照?qǐng)A筒面計(jì)算。并且，在延長(zhǎng)管道中介質(zhì)凍結(jié)、凝固時(shí)間、計(jì)算保溫層厚度時(shí)，可以使用熱平衡方式[1]。

2.1.2 計(jì)算公式

（1）如果在管道以及圓筒形的設(shè)備超過1 020mm時(shí)，可以以平面對(duì)保溫層的厚度進(jìn)行計(jì)算，其余均依照?qǐng)A筒面計(jì)算保溫層的厚度。

（2）為了進(jìn)一步降低保溫結(jié)構(gòu)散熱損失內(nèi)的保溫層厚度，需要透過經(jīng)濟(jì)厚度的方式給予核算，而且在散熱的損失方面，不應(yīng)當(dāng)超出限定的范疇。

（3）設(shè)備和管道當(dāng)中的介質(zhì)可以在許可的溫度或規(guī)定的溫度中給予輸送，保溫層的厚度應(yīng)當(dāng)經(jīng)由平衡方法進(jìn)行計(jì)算。

（4）為了可以讓管道當(dāng)中的介質(zhì)凍結(jié)或者令凝固的保溫層厚度獲得延緩，則需要依照熱平衡的方式進(jìn)行核算。將管道中介質(zhì)的凝固、凍結(jié)、潔凈的保溫厚度進(jìn)行延遲核算，需令絕熱層厚度符合以下恒等式標(biāo)準(zhǔn)：

對(duì)于此公式而言，δ則為絕熱層的厚度，D1是管道的外徑，D0則為內(nèi)層的絕熱層外徑，作為單層的情況下，則為絕熱層外徑，而Kf則為管件和管道支吊架附加熱損失的系數(shù)，Kf=1.1至1.2，λ是絕熱材料在平均溫度中的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m2·℃）。λ在取值時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)需要處于熱材料在平均溫度當(dāng)中的數(shù)值，在軟質(zhì)材料方面，需要選擇設(shè)置密度內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)。T0為管道在外層的溫度，Tfr則為介質(zhì)的凝結(jié)點(diǎn)，Ta是環(huán)境的溫度，在室外當(dāng)中使用的管道需要能夠在冬季最嚴(yán)寒的溫度下給予使用。tfr的時(shí)間代表著介質(zhì)在管道中不產(chǎn)生凍結(jié)的停留時(shí)間，αs是在冬季最多風(fēng)向的平均風(fēng)速中的放熱系數(shù)，依照下面的公式αs=1.163×（10+6）給予核算。在公式當(dāng)中W是屬于年平均的風(fēng)速，m/s，指的是在沒有風(fēng)速值的條件下，可以選用11.63[W/m2°℃]。在防凍計(jì)算方面，風(fēng)速需要挑選在冬季最高風(fēng)向的平均風(fēng)速。V與Vp是介質(zhì)體積與管道壁體積。ρ與ρp是介質(zhì)密度及管壁密度。C與Cp分別是介質(zhì)熱容與管壁熱容。

2.2 防凍保溫的方法

（1）挑選適宜的保溫材料

需要材料可以應(yīng)用于溫度超過正常操作時(shí)介質(zhì)最高溫度，并且盡可能挑選密度較小、導(dǎo)熱系數(shù)較低、操作便利甚至成本較少的材料。

（2）埋地水管道

依照工業(yè)用水管道直徑大的特征，可以直接挑選埋地敷設(shè)防凍處理，并且需埋設(shè)于冰凍線之下，判定管道中介質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生凍結(jié)狀況，以免影響正常供水。

（3）管道保溫措施

為了規(guī)避室外地上管道運(yùn)用當(dāng)中發(fā)生凍結(jié)破裂的狀況，應(yīng)當(dāng)對(duì)其加設(shè)排水閥，并且對(duì)極少具備介質(zhì)流動(dòng)的管道，加設(shè)蒸汽伴熱管，以免發(fā)生凍結(jié)的情況。對(duì)裝置運(yùn)行時(shí)具有停滯現(xiàn)象的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)使用閥門保溫箱或閥門伴熱的方式處理切斷閥給予保溫防凍。并且，對(duì)于壓縮機(jī)或者泵冷卻水的排放管道當(dāng)中，需要設(shè)置成坡向管道，將坡向和回水乃至下水管道相結(jié)合[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于化工廠而言，在工藝管道的防凍保溫當(dāng)中，具有特殊的處理方式。工藝管道大多數(shù)會(huì)使用到蒸汽或熱水伴熱的防凍方式，可是保溫防凍是一項(xiàng)十分普遍的方法。假如在管道當(dāng)中的介質(zhì)存在充足的顯熱效應(yīng)，則能夠運(yùn)用保溫層降低介質(zhì)當(dāng)中的熱量損失，從而確保物料在管道內(nèi)不會(huì)由于過于黏性化而導(dǎo)致滯留的狀況。過去在公用工程的物料管道甚至在水管道當(dāng)中，大部分采取設(shè)定排液設(shè)備而解決防凍現(xiàn)象，在化工設(shè)備愈發(fā)擴(kuò)大下，操作人性化標(biāo)準(zhǔn)的間歇性時(shí)間一旦過久，則需要在公用工程的管道當(dāng)中使用伴熱保濕的方法。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)依照正確的設(shè)計(jì)方式，考量裝置的總體防凍方面，在主要方面多投入力度，從而保障化工設(shè)備能夠順利度過寒冷的冬季。

[1] 王文，呼維軍，梁國(guó)東，等.寒冷地區(qū)化工廠防凍措施[J].化學(xué)工程與裝備，2014，（11）：84-85.

Design and Analysis of Antifreeze and Heat Preservation for Chemical Pipeline

Feng Kai

TQ055.81

B

1003–6490（2017）09–0084–02

2017–06–12

封凱（1986—），男，江蘇灌南人，工程師，主要研究方向?yàn)楣に嚕艿馈?/p>