化工工艺管道蒸汽伴管的设计探究

化工工艺管道蒸汽伴管的设计探究

李昂张鹏

中国天辰工程有限公司天津市300400

摘要：在化学工业生产过程中，为了有效实现管道的保温、防冻效果，需要应用蒸汽伴管，以此来达到上述目的，促进其安全生产。因此，本文基于化学工艺管道的蒸汽伴管的内容，分析了其具体的设计内容。

关键词：化工工艺；管道；蒸汽伴管；设计

1?化工工艺管道蒸汽伴管设计要求

为了避免伴管错装或者漏装造成堵塞、介质结晶，必须高度重视蒸汽伴管设计，在实际设计中应严格按照以下要求：若化工工艺管道中包含具有强腐蚀性或者酸性物料时，蒸汽伴管设计应选择外部伴热方式，对于无腐蚀性的物料，选择内部伴热或者外部伴热。结合化工工艺管道的保温伴热要求，合理计算蒸汽伴管间距和伴热长度。同时，根据管道材料和化工工艺管道应用条件，在蒸汽伴管设计时，确定伴热管根数，以饱和蒸汽作为蒸汽伴热管的热源介质，通常情况下，蒸汽温度决定着蒸汽压力，根据工艺介质保温伴热要求，合理调整蒸汽温度，蒸汽温度应适当高于化工工艺被保温介质温度，在调整蒸汽温度时，应充分考虑工艺物料的凝固点、结焦点等特性，蒸汽压力最佳控制范围处于350~1000kPa，最低不能小于200kPa，因为压力太低，化工工艺管道阻力较大，会降低蒸汽压力，产生大量冷凝液，才因此应合理蒸汽压力。

2?化工工艺管道蒸汽伴管设计内容

2.1?伴热站设计伴热站包括冷凝水收集站和蒸汽分配站，蒸汽分配站又分为自导式和非自导式，在一楼设置蒸汽粉配站，从蒸汽分配站上方将蒸汽引入，在空中或者管廊架空敷设冷凝水和蒸汽主管。当蒸汽主管低于蒸汽引入管时，主要通过自导式蒸汽粉配站；蒸汽总管高于蒸汽引入管时，通过非自导式蒸汽分配站，从下方引入蒸汽，将蒸汽分配站安装在两层楼面以上。在容易支撑、便于操作的位置设置伴热站，尽量靠近栏杆、平台、柱、墙等，合理、整齐地布置伴热站，避免影响伴热站后期的运营维护，也要避免操作通道发生堵塞。

2.2?蒸汽分配站设计

根据蒸汽分配站规划设计要求，合理确定冷凝水引出管、冷凝水集合管、蒸汽引入管和蒸汽分配管的管径，按照下述公式计算出蒸汽分配站管径S值：S=A+2B+3C，其中，A为φ10mm、φ12mm、DN15伴管根数；B为DN20伴管根数；C为DN25伴管根数。若S值大于16，应布置两个以上的疏水站和蒸汽分配站。在至少需要三个伴热供气组的5m半径范围内应布置蒸汽分配站，若伴管少于三个伴热供气组，从蒸汽主管上方直接引出。布置蒸汽分配站时，尽量缩短伴前管线，为了保障蒸汽分配站的安全、可靠运行，预留两个以上备用接头。当蒸汽分配站分支数量不超过6个时，切断阀后进口总管口径为DN40，分配总管口径为DN50。

2.3蒸汽伴管的设计内容。

该项设计工作中，需要将其伴管从主管上方，做以引出处理，之后在其此处设置阀门，便于操作中的切断处理，同时在其蒸汽伴管处，设置相应的疏水阀，每根伴管均要有此设计。该项设计便于每根伴管都能够有效的实现疏水。在此过程中，如果出现了多根伴管疏水合并的情况后，需要将其做以回收，之后再集中将其处理。在生产系统运行的过程中，凝结管网内，容易出现蒸汽凝结情况，此种情况如果不及时进行解决，将会导致管道内部的背压值不断的升高，之后影响其运行的效果。基于上述情况，需要在蒸汽伴管的设计中，添加旁路阀门，并且该阀门的设置，需要靠近每根伴管的疏水阀门处，便于蒸汽的尽快排出。针对蒸汽伴管内部形成的蒸汽情况，需要在设计中按照由高到低的顺序，将其蒸汽进行引出设计，这样设计，极大的便利了凝结水可以顺着伴热管，尽快排出，避免了在设计中，需要对其管道的设置进行多次弯曲的设计，其不仅方便了施工，同时还有效的避免管道内部出现严重的液阻、气阻情况。在对其蒸汽伴管铺设情况进行设计时，常会存在两种情况：①水平铺设情况：该种铺设条件下，使得蒸汽伴管，需要在其所背板管道的下方，进行安装；②垂直铺设情况：此种情况下，其使用的管道数量较多，且需要不少于2根。在蒸汽伴管的设计中，还存在着主管道可以提供伴热，但是其他的管道不需要进行伴热的情况，此时在设计中需要在其支管道的管头切断阀门安装的位置处，进行伴热的设计。最后伴管设计完毕后，需要对其进行管道的封闭处理，多使用电焊、活接头等形式来进行。如果该项工程选用的蒸汽伴管的直径数值小于15mm时，需要使用不锈钢材料，或者是紫铜管材料，且管道的接头处，则需要使用卡套式方法进行处理。

2.4蒸汽伴管长度的设计内容。

在进行该项工作的设计中，需要对其管道的长度情况，进行仔细的核对，并详细了解该项工程允许的蒸汽伴管最大长度，以及伴管直径，之后在设计中按照要求的数据情况，合理选择长度、直径适当的伴管材料。同时，其在进行具体的设计中，还需要对其伴管、伴热分配站之间的距离，在合理的范围内，进行相应的缩短设计。其蒸汽伴管的最终长度，需要小于15m，同时其终点位置，需要与收集站距离稍近。其供气管道，以及回凝管道的长度，也需要严格的控制，其均需要小于30m以内。在其具体的管材选择上，其使用的管材的长度，不相等，因此其蒸汽伴管的长度，需要不少于其最长长度的三分之一，以此来才能有效的保障该蒸汽伴管的设计，发挥出保温、防冻的作用。此外在设计工作中，还需要重视蒸汽伴管的保温设计，保证其各个管道，都可以进行热量的传递与增加作业，避免其热量的过度散失。目前在实际应用中，多使用保温结构，或者是异形保温结构，两种形式发挥保温作用的。前一种保温结构，其主要是借助于保温壳发挥保温作用的，虽然可以在应用的过程中，避免其材质出现一定的变形，但是其热量传递的效果不佳，略逊于后一种保温形式。对其伴管的架设设计也需加强重视。其管道的架设需要严格按照输送管的位置，进行相应的位置设计，以此来避免管道出现变形等情况。

2.5伴热供汽总管设计

蒸汽伴管设计时，结合不同工艺操作条件和环境，按照石油化工管道夹套管和伴管设计规范，确定蒸汽伴管的根数和管径。通常情况下，伴热管直径在一定程度上决定着蒸汽压力与伴热蒸汽管最大允许有效长度，伴热分配站尽量靠近伴管起伴点，一般情况下，供汽供热管应小于15m，收集站和终伴点应尽量紧靠，蒸汽伴热的回凝管和供汽伴热管总长度不能超过30m，一旦超出，必须缩短伴管长度。在一个蒸汽分配站中，最长蒸汽伴管当量长度应大于最短蒸汽伴管当量长度的一半以上。

2.6冷凝液站设计

从冷凝液主管顶部接入伴热冷凝液总管，从伴热站顶部将伴热凝液分支管引出，在冷凝液主管出口位置设置切断阀，在冷凝液返回端每根蒸汽伴管上都要设置一组疏水阀，若需要冷凝液进行回收利用，将切断阀设置在冷凝液疏水阀以后。并且冷凝液要排放到指定的排污口，避免影响周围设备和管线。

结束语

在化学工业的生产活动中，进行管道蒸汽伴管的设计施工，有助于解决管道出现的热量散失问题，以此来使得达到管道保温、防冻的目的。本文基于蒸汽伴管的概念，对其化工工艺管道中应用的蒸汽伴管具体设计进行了详细的研究分析，以期为该类项目的设计施工，提供助益。

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