化工工艺管道的蒸汽伴热设计探讨.docx

化工工艺管道的蒸汽伴热设计探讨【摘要】目前我国化工工艺管道设计中仍首选蒸汽伴热技术在此本文就着重论述一下管道蒸汽伴热设计的相关内容以供参考。【关键词】化工工艺管道；蒸汽伴热；设计管道伴热作为一种有效的管道保温及防冻措施应用于化工工程建设中可有效防止易凝结物质在管路输送过程中产生凝固或粘度增大。目前管道伴热的常用介质有热水、蒸汽、热载体和电热而蒸汽伴热因具有蒸汽取用方便、冷凝潜热大、温度易于调节、适用范围广等特点且较于其他介质其免除了能源费用因此成为了目前国内大多数炼油和化工企业首选的伴热技术。在此本文将着重介绍一下化工工艺管道的蒸汽伴热设计以期和同行们共勉。1蒸汽分配站、疏水站和冷凝液收集站的设置1.1蒸汽分配站、疏水站的设置在3m半径范围内如有3个或3个以上的伴热点及回收点时蒸汽伴热系统应设置蒸汽分配站和疏水站。一般蒸汽分配站和疏水站的管径可按下列公式计算然后按表1查取。S=A+2B+3C式中：A―DN15、Φ12、φ10伴管根数；B―DN20伴管根数；C―DN25伴管根数。蒸汽分配站和疏水站应预留1-2个备用接头“S”值应包括备用接头的管径和数量；在同一个蒸汽分配站的蒸汽伴管当量长度宜大致相等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%左右；蒸汽分配站的疏水站可水平安装或垂直安装。1.2冷凝液收集站的设置一般应根据管道设计的需要将收集站设置为卧式或立式且其位置的设置应使伴后管道尽量短。且冷凝液收集站应预留1-2个备用接头各伴管接管口应带有各自的蒸汽疏水阀和切断阀。2蒸汽伴管的其他设计要求2.1伴管材料及规格一般可用于伴管的管道有铜管、不锈钢管和碳钢管三种目前国内化工装置中较为常用的是碳钢管。且其规格为：1/2"（DN15）、3/4"（DN20）、1"（DN25）。2.2伴热介质的选用即：当管道内介质温度在95℃以下时应选用0.3-0.6MPa的蒸汽作为热源；管道内介质温度在95-150℃之间时应选用0.7-0.9MPa的蒸汽作为热源；当管道内输送温度超过150℃的介质时若0.9MPa的蒸汽不能满足工艺要求时可选用热载体作为伴热介质。2.3管道伴热管管径及所需伴管的最少数量一般应根据《石油化工管道伴管和夹套管设计规范》（SH/T3040-2002）中的要求来确定蒸汽伴管的管径和根数但在具体的设计时若环境温度、伴管介质的操作条件以及保温材料制品的导热系数和放热系数与规范中的要求不符时其管径和根数可按以下公式来计算。d=n≥式中：d为伴管计算外径m；d0为伴管外径m；Di为保温层外径m；D0为保温层内径m；K为热损失附加系数取1.15-1.25；n为伴管根数根；t为被伴介质温度℃；ta为环境温度℃；tst为伴管介质温度℃；a为保温层外表面向大气的放热系数W/m2・℃；ai为伴管内保温层内加热空间向保温层的放热系数一般取13.95W/m2・℃；at为保温层内加热空间向保温层的放热系数W/m2・℃；λ为保温材料制品倒数系数W/m2・℃。2.4伴管的最大长度一般蒸汽伴热管的最大允许伴热有效长度与蒸汽压力和伴热管直径有关即最大允许有效长度见表2。2.5蒸汽伴管U形弯累计上升允许高度在化工设计中为了避免伴管中出现气阻和液阻的现象应尽量减少U型弯。但在实际设计中U形弯总是难免会出现的因此就须限定其累计允许上升高度具体见表3。2.6伴管安装要求（1）伴管蒸汽应从主管蒸汽顶部引出并在靠近引出处的水平管道上设置切断阀。（2）每根伴管宜单独设疏水阀不宜与其他伴管合并疏水；通过疏水阀后的不回收凝结水宜集中排放；（3）在疏水阀组旁不宜设置旁路阀以避免蒸汽窜入凝结水管网从而影响了凝结水系统的正常运行。（4）伴管蒸汽应从高点引入沿被伴热管道由高向低敷设凝结水应从低点排出应尽量减少U形弯以防产生气阻和液阻。2.7伴管敷设要求（1）被伴管为水平敷设时伴管应安装在被伴管下方下侧或两侧；垂直敷设时伴管等于或多于3根时宜围绕被伴管均匀敷设。（2）伴管经过阀门、管件时伴管应沿其外形敷设且宜避免或减少“U”形。2.8伴管热补偿的要求（1）除能自然补偿外伴管直管段应每隔20-30m设―个补偿器补偿器可采用“U”型、“Ω”型或螺旋缠绕型；当主管道上有法兰阀或阀门或弯管时应在法兰或阀门或弯管处设“U”型、“Ω”型补偿器且所有补偿不得出现U形。（2）伴管随被伴管转弯作自然补偿