化工工藝管道蒸汽伴熱設(shè)計(jì)探討

殷勤

摘 要：化工裝置中的工藝管道常用伴熱的方式維持生產(chǎn)操作及停輸期間管道內(nèi)介質(zhì)的溫度，防止管內(nèi)介質(zhì)結(jié)晶、冷凝或凝固。蒸汽伴熱在石油化工裝置中廣泛應(yīng)用，良好的伴熱設(shè)計(jì)可以節(jié)省費(fèi)用、降低能耗、方便生產(chǎn)操作等。本文探討化工工藝管道的蒸汽伴熱設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：工藝管道;蒸汽;伴熱設(shè)計(jì)

1 化工工藝管道伴管設(shè)計(jì)概述

工藝管道常見的伴熱方式主要有三種：伴管伴熱、夾套伴熱以及電伴熱。其中伴管伴熱分為內(nèi)伴管伴熱和外伴管伴熱，由于內(nèi)伴管伴熱有伴管熱變形問題，且不能用于輸送腐蝕性及熱敏性介質(zhì)，因此很少用于石油化工裝置。夾套伴熱按夾套管連接方式的不同分為管帽式夾套和法蘭式夾套。電伴熱是利用電能為熱源的伴熱形式，能有效進(jìn)行溫度控制，近年來逐漸應(yīng)用于新建化工裝置中。

伴熱采用的主要伴熱介質(zhì)為熱水、蒸汽、熱載體以及電熱。蒸汽外伴管伴熱因具有成本低廉、冷凝潛熱大、溫度易于調(diào)節(jié)、適用范圍廣等特點(diǎn)，成為目前國內(nèi)大多數(shù)石油化工裝置首選的伴熱方式。本文介紹的蒸汽伴熱均指蒸汽外伴管伴熱。

2 蒸汽伴管設(shè)計(jì)的一般要求

典型的蒸汽伴管系統(tǒng)主要由蒸汽總管、蒸汽引入管、蒸汽分配站、蒸汽伴管、疏水站、冷凝水引出管以及冷凝水總管組成。

一般情況下，伴管蒸汽應(yīng)從主蒸汽管頂部引出，并在靠近引出處設(shè)切斷閥，切斷閥宜設(shè)置在水平管道上。蒸汽分配站用于對各分支伴管蒸汽的分配與調(diào)節(jié)。為了方便蒸汽伴管的運(yùn)行及檢維修，每根蒸汽伴管應(yīng)單獨(dú)設(shè)疏水閥。蒸汽疏水閥組不應(yīng)設(shè)旁路閥以防止竄氣。伴管蒸汽應(yīng)從高點(diǎn)引入，沿被伴熱管道由高向低敷設(shè)，凝結(jié)水應(yīng)從低點(diǎn)排出，宜減少U形彎，以防產(chǎn)生氣阻和液阻。在敞開凝結(jié)水系統(tǒng)中，蒸汽疏水閥排出的凝結(jié)水應(yīng)采用汽水分離器經(jīng)冷卻后排至下水系統(tǒng)。

2.1 蒸汽分配站和疏水站的設(shè)置

在3m半徑范圍內(nèi)如有3個(gè)或3個(gè)以上的伴熱點(diǎn)及回收點(diǎn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置蒸汽分配站和疏水站。站的設(shè)置應(yīng)統(tǒng)一考慮，布局合理，并方便操作和維修。蒸汽分配站和疏水站的管徑可按下列公式計(jì)算，然后按表1的規(guī)定確定。

S=A+2B+3C

式中：

A-DN15、φ12、φ10伴管根數(shù);

B-DN20伴管根數(shù);

C-DN25伴管根數(shù)。

站內(nèi)宜預(yù)留1個(gè)或2個(gè)備用接頭，備用接頭應(yīng)用管帽或盲法蘭封堵。當(dāng)S值超過16時(shí)，宜設(shè)2個(gè)或2個(gè)以上蒸汽分配站或疏水站。在同一個(gè)蒸汽分配站的蒸汽伴管的當(dāng)量長度宜大致相等，最短蒸汽伴管的當(dāng)量長度不宜小于最長伴管當(dāng)量長度的70%。蒸汽分配管和疏水站集合管的長度應(yīng)根據(jù)伴管的數(shù)量確定。

蒸汽分配站和疏水站分為垂直安裝和水平安裝。其中垂直安裝所占空間最小，一般優(yōu)先選用，但要求靠近柱子設(shè)置以便設(shè)置支撐。水平安裝時(shí)一般靠近樓面邊緣或設(shè)備。

2.2 有效伴熱長度的選用

蒸汽伴管沿被伴管的最大允許有效伴熱長度（包括垂直管道）根據(jù)蒸汽壓力的不同可按表2的規(guī)定選用。

當(dāng)伴熱蒸汽的凝結(jié)水不回收時(shí)，表2中最大允許有效伴熱長度可延長20%;采用導(dǎo)熱膠泥后伴管的最大允許有效伴熱長度宜縮短20%。

2.3 疏水閥的選型及注意事項(xiàng)

疏水閥應(yīng)選用本體帶過濾器型，否則應(yīng)在疏水閥前安裝過濾器。過濾器一般選用Y型過濾器，其通道面積應(yīng)為凝結(jié)水管道截面積的2倍。當(dāng)凝結(jié)水總管高于疏水閥時(shí)，應(yīng)選用熱動(dòng)力式疏水閥（帶止回功能）或在疏水閥后設(shè)置止回閥。

3 結(jié)束語

蒸汽伴熱屬于管道伴熱系統(tǒng)中最常用的一種，合理的設(shè)計(jì)與安裝可以做到節(jié)省投資、降低能耗等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合多方面考慮，在滿足工藝需要及規(guī)范要求的前提下，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障化工裝置長期安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張德姜，王懷義，丘平主編.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊[M].北京： 中國石化出版社，2014.