石化煉廠加藥間的配管設計

孫德勝，彭建國

（1.中國石油工程建設公司大連設計分公司，遼寧大連 116011；2.中國石油工程建設公司，北京 100011）

在石化煉廠的含油廢水處理工藝中，涉及到諸多種藥劑的投加。筆者考察了國內(nèi)幾家煉廠的加藥間，發(fā)現(xiàn)因國內(nèi)目前尚無公開發(fā)行的加藥間配管設計規(guī)范可供參考，所以由不同的設計單位設計的加藥間，其配管設計思路相差很大。本文以中石油廣西石化1 000萬t/a煉油工程污水處理場 （以下簡稱廣西煉廠項目）的加藥間配管設計為實例，結合筆者的設計體會，主要從加藥泵系統(tǒng)的典型配置、加藥管材的選擇、加藥泵管路系統(tǒng)的配管、管道的敷設方式和加藥間的布局設計5個方面對加藥間配管的設計方法及思路進行探討。

1 加藥泵系統(tǒng)的典型配置

加藥泵系統(tǒng)的常用附件主要有：安全閥、背壓閥、脈沖阻尼器、流量校準柱、隔膜壓力表、注射閥、沖洗接口、Y型過濾器等，見圖1。

對于安全閥、流量校準柱、注射閥等常規(guī)附件，可以參見計量泵制造商的相關技術資料，本文不再介紹。以下主要介紹加藥泵系統(tǒng)中較為重要的脈沖阻尼器、背壓閥等。

脈沖阻尼器：常用的脈沖阻尼器為隔膜式，即脈沖阻尼器內(nèi)通過一個彈性橡膠膜片，將容器分隔為上下兩個腔體。下腔體通過被輸送液體，上腔體充有氮氣。從計量泵出來的脈動流體進入阻尼器后，由于氣體的可壓縮性，脈沖瞬間被吸收，系統(tǒng)可獲得穩(wěn)定的液流和壓力，從而緩解了管路的振動，降低了噪聲，提高了管路的安全性。同時，脈沖阻尼器應盡可能安裝在靠近泵出口的管道上，以避免管路產(chǎn)生振動。

圖1 加藥泵系統(tǒng)典型配置示意

背壓閥：一般和脈沖阻尼器配合使用，主要用來在泵出口管路中產(chǎn)生恒定背壓。沒有脈沖阻尼器時，背壓閥將隨著每次泵沖程的進行而快速打開和關閉；有脈沖阻尼器時，背壓閥將在半開和半閉的位置上振蕩，通過脈沖阻尼器吸收泵和背壓閥之間的流量峰值。

以上僅為工程中加藥泵的典型配置，而在實際的設計過程中，可以在滿足工藝條件的前提下具體問題具體分析，根據(jù)不同情況進行合理的取舍。例如，如果選用的是小流量低壓力的電磁計量泵，由于泵的流量小，泵的流量校準可以通過量筒等方式測定，故在泵系統(tǒng)設計中，完全可以取消流量校準柱；同時由于小流量低壓力的電磁計量泵在管路中產(chǎn)生的脈沖波動有限，所以也可以取消脈沖阻尼器。

2 管材的選擇

含油污水處理過程中，需投加的化學藥劑往往是強酸、強堿及FeCl3等具有強腐蝕性的氯化物等，這些藥劑對管道材質(zhì)的要求往往很苛刻。如何合理、經(jīng)濟地進行管材選型，是加藥系統(tǒng)設計過程中的關鍵。

根據(jù)大量的工程實踐及試驗，對含油污水處理過程中常用藥劑適用的管道材質(zhì)進行歸納，見表1。進行加藥系統(tǒng)配管設計時，可以根據(jù)表1進行合理選型。管材的選型一般應在滿足工藝要求的基礎上，盡量選用更通用、更經(jīng)濟的材質(zhì)。

表1 加藥管道選型

另外，非金屬管材相對于金屬管材，對應用介質(zhì)及環(huán)境的溫度要求較為苛刻。例如，UPVC的適用溫度范圍一般為-15～50℃，超出這個溫度范圍，就會加速UPVC管的老化。故在進行管材選擇時，應查管材選型手冊或咨詢生產(chǎn)廠家，獲得管材的適用溫度范圍數(shù)據(jù)，然后根據(jù)表1進行合理選材。

3 加藥泵管路系統(tǒng)的配管

3.1 常規(guī)配管

常規(guī)配管又可分為成橇配管方式和設置泵混凝土基礎配管方式兩種。二者在目前的石化污水處理加藥系統(tǒng)中均較常見。

成橇配管方式即橇裝式結構，具有裝置占地小，安裝、運輸方便等優(yōu)點，是小流量低壓力隔膜計量泵配管的首選。但大流量高壓力的電機驅(qū)動柱塞計量泵，如果采用橇裝式結構，設計時需要考慮克服泵的振動問題。

設置泵混凝土基礎配管方式，是按石化行業(yè)傳統(tǒng)的化工泵配管思路進行設計的。這里會出現(xiàn)一個問題，即加藥系統(tǒng)多為非金屬小口徑管道，撓度很大。這樣在配管時，需要設置的管道支架就相對很多。這種配管方法雖然也能夠滿足工藝及安全要求，但總體上顯得雜亂無序。

3.2 設置配管建筑墻

設置配管建筑墻，是在進行加藥間建筑布局設計時，在規(guī)劃的加藥系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)，依托周圍建筑物設置一堵配管建筑墻。將計量泵采用膨脹螺栓或預埋地腳螺栓固定在墻體上，管道采用角鋼懸臂支架支撐，而支架生根于墻體。廣西煉廠項目加藥間的聚合物投加泵管道系統(tǒng)即采用這種配管方式，見圖2。如果藥劑儲存方式是采用鋼筋混凝土儲池而非儲罐，則可以省略配管建筑墻，而以儲池的一側(cè)池壁替代配管建筑墻。

設置配管建筑墻這種配管方式，能夠有效地利用空間，使加藥泵系統(tǒng)的占地面積進一步縮小，同時，管道系統(tǒng)處于同一立體平面上，操作方便，且具有美感。不過，采用這種配管設計時，特別注意的是，墻體上加藥泵的安裝高度不應超過實際工況下經(jīng)計算獲得的加藥泵的安裝高度值。

4 管道的敷設方式

4.1 管溝敷設

由于加藥間外輸管道多、管徑小，為避免管道顯得雜亂無章，所以在加藥外輸管道設計時，盡量采用通常所說的 “暗裝設計”，即管道集中在管溝中敷設。加藥外輸管道大多采用非金屬管，連接方式為粘結。根據(jù)以往工程實例，由于種種原因，管道的粘結處偶爾會發(fā)生泄漏現(xiàn)象。如果管溝蓋板選用玻璃鋼柵格板 （目前常規(guī)做法），則應在加藥間室內(nèi)管溝中的加藥管道外套UPVC管，以防止管道發(fā)生泄漏時其中帶壓的藥劑對操作人員的傷害。

4.2 架空敷設

為防止管道泄漏造成藥劑噴濺等意外發(fā)生，架空敷設管道應集中設置在托盒中。托盒一般用PVC板粘接而成，也有采用玻璃鋼板的。在托盒的適當位置應設置觀察口，同時托盤底保持大于0.003的坡度，最低點設置排放管及閥門。

5 加藥間的布局設計

加藥間藥劑儲罐 （儲池）應本著 “同性狀或兩種藥劑相遇后不發(fā)生強烈反應的可相鄰布置”的原則進行總體布局。同時，有嚴重腐蝕性的藥劑儲罐的周圍應設置防護圍堰，其容積應為藥劑罐最大儲液量。圍堰內(nèi)應設有集液坑并做防腐處理。

圖2 加藥間聚合物投加泵管道系統(tǒng) （局部）立面示意

需要指出的是，氫氧化鈉這類藥劑對水泥地面有嚴重的腐蝕性，為安全起見，氫氧化鈉儲池宜設置為半地下結構，即氫氧化鈉儲池設在半地下的圍堰內(nèi)，圍堰內(nèi)要做防腐處理，其中圍堰地下部分的容積不宜小于氫氧化鈉儲池的容積。

另外，加藥間還應設置強制通風設施、沖洗用新鮮水管道和吹掃空氣管道，同時加藥間加藥點應設置洗眼器，加藥泵周圍設置塑料防護簾子等。

圖3為廣西煉廠項目加藥間的平面布置圖。

圖3 加藥間平面布置示意

6 結束語

加藥間一般以非金屬管道為主，管道多而雜，管徑小且撓度大。在配管設計時，要求配管專業(yè)周密地考慮諸多相關因素，同時要求與其他專業(yè)（如自控、電氣等專業(yè)）相協(xié)調(diào)。