浅析蒸汽管道配管设计

浅析蒸汽管道配管设计

张冬芝

张冬芝

上海中珏石油化工工程有限公司上海200000

摘要：蒸汽管道是化工生产过程中重要的工程管道。本文对蒸汽管道配管设计进行了分析，并探讨了蒸汽管道配管设计的要点及需要注意的事项。

关键词：蒸汽管道；配管设计；设计要点

在石油化工生产过程中,主要是原材料石油通过一系列的化学反应或单元操作制成相应的化工产品。蒸汽一般在此生产过程中的主要用途是为反应装置提供动力和热源，满足某些工艺需求，稀释介质，管道的清洁吹扫以及用于消防灭火等。所以充分保障蒸汽管道的质量对石油化工产品的生产非常重要,而要保障蒸汽管道的质量必须要从蒸汽管道的配管设计着手,以实现石油化工装置的工艺需求、安全性和经济性等。

一、蒸汽管道的设计

1、蒸汽管道配管。（1）蒸汽管道布置时力求短、直，主干线通过用户密集区，并靠近负荷大的主要用户，各种用途的蒸汽支管均应从蒸汽主管的顶部接出，且工艺要求支管上设置切断阀时，其切断阀应靠近布置在靠近主管的水平管线上，尽量避免形成积液，但在重要用途的支管上不再引出其他用途的支管，如动力、加热和工艺等支管上不得引出用于灭火、吹扫等功能的支管。（2）蒸汽管道布置时应尽量减少与公路、铁路等的交叉。（3）在布置蒸汽管道时应尽量利用自然弯角作为自然补偿，并在自然补偿达不到要求时使用其他方式进行补偿。我们经常会用到的补偿方式主要是“π”形补偿器，在蒸汽管道“π”形补偿器上不得引出支管。在靠近“π”形补偿器两侧直管上引出支管时，支管不应妨碍主管位移，同时因主管热涨而产生的位移，也不应是支管承受过大的应力。（4）在蒸汽管道低点应根据情况不同设置分液包、疏水阀或排液阀。（5）蒸汽管道通过厂房内部时，尽量使用厂房柱作为支撑布置固定或者滑动支架。（6）管道与其他建筑物、构筑物之间间距满足规范要求。（7）一般装置的蒸汽管道宜架空敷设，不宜管沟敷设，更不能埋地敷设。有工厂系统进入装置的主蒸汽管道，宜布置在管廊上层。（8）直接排至大气的蒸汽放空管，宜在切断阀下游开一个?6~?10mm的排液孔，并接管引至附近边沟、漏斗等合适的地方。

由于蒸汽管道投入运行后，管道内部温度往往远高于外界，在具体蒸汽管道施工过程中，由于管道压力、温度、装置用途和所处环境的不同，我们还需要考虑保温、保温层的防潮措施以及管道热涨变形对周围的影响。此类装置一般设有仪表对管道运行中出现的压力、温度等情况进行监控，并对其异常状况进行分析和研究，以确保整个蒸汽管道的正常运转，避免不必要的事故。

2、排液装置设计。在装置的实际运用过程中，压力蒸汽管道的通常需要设置排液，在管道应用时，将其放在合理的位置，将管道中的液体排放出去。当然，在不同的设备中压力蒸汽管道的型号不一样，要根据排液体的实际情况来进行补偿设施的建设，具体情况具体分析：1）压力蒸汽管道的位置与主管道相邻，在运行的过程中需要对阀门进行合理的控制，才能将管道中的液体排放出去。2）对两种管道间的距离进行合理调节，避免出现液体泄漏的现象。

蒸汽管道特别是饱和蒸汽管道在实际运行过程中，由于散热损失的长时间积累，蒸汽会在管道内凝结产生一定的液体，若不及时排除，会在管道走向改变处造成震动、水击等影响，严重的还会导致管道破裂，所以需要在管道低点设置排液系统。蒸汽管道在应用前进行的暖管操作，在进行相关操作过程中也会出现凝液的现象，为了避免对装置的实际应用造成影响，需在合适位置进行排液装置的安装。许多压力蒸汽管道产生的液体较少，只有在一定条件下才出现液体较多的现象。通常在进行排液装置的安装时，都会选择较低的位置方便液体的排出，如果蒸汽管道整体较大，就要根据实际情况来设置排液系统。

当凝结水需要回收时，装置内凝结水管道宜架空敷设，从不同压力等级蒸汽管道的疏水阀出来的凝结水应分别接至各自的凝结水回收总管，公称直径等于或大于50mm的支管应顺介质流向45度斜接在凝结水回收总管顶部，成组布置的蒸汽伴热管上疏水阀后凝结水管应集中接至凝结水集合管。

3、压力蒸汽管道的相关布置。一般来说，对压力蒸汽管道进行布置时，管道应处于同一个范围中。对蒸汽管道进行装配时，在排液体的上方，应安装一个小型的补偿设备，这样可有效防止发生水锤现象，之所以与补偿设备安装在统一的水平线上，且配合科学、合理的角度，主要是为了管道能得到高效的利用。

4、管道支吊架设计。为保证运行过程中蒸汽管道稳定性，防止震动、噪声等的产生，还需要在蒸汽管道上合理设置支吊架，主要包括滑动管托和固定管架。滑动管托下底板与预埋件的焊接必须满焊，焊缝高度不得小于最薄件的高度。固定管架与预埋钢板的焊接必须周边满焊，且焊缝高度不得小于最薄件的高度；固定管托上挡块与蒸汽主管满焊，但不得与支座相连接；所有管夹的卡箍螺栓必须拧紧。

二、蒸汽管道配管的设计要点

1、管廊上蒸汽管道的设计要点。在设计管廊上的蒸汽管道时，应结合蒸汽管道的实际情况进行管道设计，并注意以下几点：1）“Π”型补偿器在蒸汽管道内的位置要经过精确分析计算后，合理规划布置。2）蒸汽管道最好设置在管廊的上层，如果设置在下层位置，必须能够满足不能接触低温管道和其他公用管道，保温后的最短距离应在0.5m以上。3）电气设备和仪表线路应设置在蒸汽管道的同层位置或上层位置，以保证生产正常运行。

2、蒸汽管道排液装置的设计要点。蒸汽管道排液装置的设置对石油化工的生产过程而言极为重要，在排液设施的设计中，应依照蒸汽管道的不同点运用适宜的管道阀门。比如，在蒸汽分管道的下端、蒸汽管道减压阀与调节阀前端运用自动阀门阻气排液。对分段暖管管道的最低处、水平管道流量孔前方及过热蒸汽的管道前方等需要采用手动阀门进行排液。并依照蒸汽管道中压力的差异，在蒸汽排水法中对凝液进行回收，这是由于压力不同的蒸汽出现的凝液对管道具有不同的影响。对中压蒸汽与高压蒸汽造成的凝液，在管道的最底端需设置疏水设施。为降低蒸汽凝液造成的影响，在管道的最低处设置疏水设施。为降低对蒸汽管道带来的影响，排液支管需通过45°角在回收总管上端进行衔接，以此确保凝液能正常排出，提升石油化工的安全性，从而更加有利于生产的进行。

三、蒸汽管道的一般处理

在蒸汽管道设计前，需要根据实际情况确定最合适的管道条件，一般来说，蒸汽管路的设计不需要使用套筒补偿器，该补偿器会为填料工作带来不便。同时，不能采用轴向波纹补偿器，虽然轴向波纹补偿器在工作中能发挥出巨大作用，维护简单，但在内压的作用下，该补偿器会产生极大的推力，增加整个工程的造价数额。而方型补偿器可提供较大的补偿量，产生的推力较小，不需要进行过多的维护。在蒸汽管道防腐处理中，需要对铁锈进行彻底清理，如果管道将金属光泽全部漏出，上漆时会让整个管道变得更加干燥，此时如果漆的属性与周围环境不符，容易导致漆面的脱落。因此，在蒸汽管道处理过程中，要选取导热系数较低的材料和油漆，即使管道内部温度出现剧烈变化，也不会影响各个材料的基本属性，维持蒸汽管道的正常运行。

四、结语

总之，蒸汽管道是石油化工生产的不可或缺的组成部分,对化工生产过程有着重要影响。同时，由于蒸汽管道影响因素较多,且因其运行工况常为较高温度，有时还会伴有高压和连接动力装置，所以在设计时应充分掌握蒸汽管道得设计要点,以满足安全生产和经济合理的要求。

参考文献：

[1]孙雪.浅谈石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计[J].工程技术，2016.

[2]黎杰.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].城市建设理论研究，2015.

[3]高巍.刍议石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计要点[J].科技展望，2015.