探討化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計(jì)

【摘要】文章通過(guò)對(duì)化工工藝管道蒸汽伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行介紹，從伴管的U型彎累計(jì)上升高度、數(shù)量、直徑、最大允許長(zhǎng)度以及疏水器等相關(guān)材料等方面對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的蒸汽伴管設(shè)計(jì)方案和相關(guān)的規(guī)范、規(guī)定和要點(diǎn)進(jìn)行充分的論述；與工程實(shí)例相結(jié)合，對(duì)伴管敷設(shè)時(shí)相關(guān)注意事項(xiàng)和伴管蒸汽的引入，以及出現(xiàn)袋形累計(jì)上升的高度值的最大允許范圍問(wèn)題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】化工工藝；蒸汽伴管；設(shè)計(jì)；討論

伴熱是一種行之有效的管道防凍和保溫舉措，已在化工工程建設(shè)中取得廣泛的應(yīng)用，它工作原理就是利用伴熱媒介所散發(fā)的熱量，通過(guò)間接或直接的熱循環(huán)將伴熱管道損失了的熱量加以補(bǔ)充，以達(dá)到保溫、防凍、升溫的目的?？煞譃?種：夾套伴熱、電伴熱、外伴熱管伴熱和內(nèi)伴熱管伴熱。蒸汽、熱水、熱載和電熱是工藝管最經(jīng)常用到的的伴熱介質(zhì)?；谡羝m用范圍較廣、溫度易于調(diào)節(jié)、取用方便和冷凝潛熱大等方面特點(diǎn)，蒸汽伴熱一直都是一種非常重要的保溫方式。可是蒸汽伴熱的設(shè)計(jì)方案也一直是管道設(shè)計(jì)人員普遍認(rèn)為的一個(gè)難點(diǎn)。本文通過(guò)對(duì)本院承接的典型的化工管道設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，期望可以為同類的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供一些可靠的參考。

一、蒸汽伴熱管道相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

（一）蒸汽伴熱的組成結(jié)構(gòu)

常用于低溫環(huán)境，易凝固、冷凝，和因損失熱度導(dǎo)致工藝介質(zhì)的黏度增高或腐蝕性氣體中生成冷凝水從而對(duì)正常生產(chǎn)操作的儀表、管線和設(shè)備造成一定的影響，在沒有特殊加熱處理的情況下，常規(guī)都會(huì)采用蒸汽伴管。具有代表性的蒸汽伴管管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。蒸汽伴熱系統(tǒng)的構(gòu)成部分為：①冷凝水總管；②蒸汽引入管；③冷凝水引出管；④蒸汽分配站；⑤冷凝水收集站；⑥蒸汽伴管；⑦蒸汽總管。

（二）蒸汽伴熱的設(shè)計(jì)組成部分

（1）蒸汽伴管流程圖：①表示界區(qū)（或裝置）內(nèi)外所有需要伴熱的設(shè)備和管道的伴熱系統(tǒng)；②圖例和代號(hào)與管道儀表流程圖所用圖例與代號(hào)應(yīng)一致；③若被伴熱管道太長(zhǎng)必須分段伴熱時(shí)，應(yīng)注明被伴熱管道的段次。段次順序按被伴熱管道介質(zhì)流向編號(hào)，注明在管道號(hào)的后面；④蒸汽分配站和冷凝水收集站的型式（立式或臥式）應(yīng)與伴熱管道布置圖相同；⑤圖面內(nèi)容應(yīng)包括蒸汽進(jìn)口管（從氣源管引汽）、蒸汽分配站、伴管（僅局部表示，并標(biāo)注首末序號(hào)）、冷凝水收集站及冷凝水回收系統(tǒng)（或不回收直接排入下水道）。

（2）伴管和伴管站的管道布置圖：①對(duì)于全部所有需要蒸汽伴熱的管體管道，采用實(shí)粗線將其在伴管道的伴管管道布置圖上來(lái)進(jìn)行充分的表示表示出來(lái)；②全部所有蒸汽伴管的號(hào)碼管道號(hào)要在伴管管道布置圖上標(biāo)注出來(lái)；③全部所有的蒸汽伴管站和收集站，在半伴管管道布置圖上都要顯示；④蒸汽分配站和冷凝液收集站同樣要標(biāo)注在相應(yīng)的伴管管道平面圖中，等到等待工藝管線安裝完畢以后，對(duì)需要對(duì)其操作通道做考慮操作通道的分配站的方位應(yīng)該適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

（3）伴管和伴管站一覽表按照《化工裝置管道布置設(shè)計(jì)內(nèi)容和深度規(guī)定》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行實(shí)施。

（4）在蒸汽分配站的上部將非自導(dǎo)形蒸汽分配站的蒸汽引入，常用設(shè)置位置在1樓，因冷凝水和蒸汽主管通常以空中架空的方式和管廊中敷設(shè)；在蒸汽分配站的下部引入自導(dǎo)式蒸汽分配站的蒸汽，常用的設(shè)置位置是在兩層樓面以上，而引入管的位置需要高于蒸汽主管。

（5）伴管站的識(shí)別標(biāo)簽：伴管站需要對(duì)伴管的起始點(diǎn)、編號(hào)做明確的標(biāo)注，每根伴管上要設(shè)立兩個(gè)相同的標(biāo)識(shí)，一個(gè)設(shè)置在蒸汽分配站上，另一個(gè)在冷凝水收集站上設(shè)置，這可以為查找和維修取得便利條件。

（6）要宜水平安裝冷凝水收集站。但是跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工程情況也允許將分配站和收集站垂直安裝。

（三）允許蒸汽伴管系統(tǒng)中U形彎累計(jì)上升的高度

在設(shè)架伴熱蒸汽管過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)U形彎（袋形）。出現(xiàn)U形彎會(huì)使蒸汽伴熱管的壓力增加，使得空氣不能有效地排出，致使氣阻產(chǎn)生，同時(shí)還可能引起不同程度的水擊。因此，當(dāng)伴管出現(xiàn)U形彎在有效伴熱長(zhǎng)度允許的最大范圍內(nèi)時(shí)，累計(jì)上升高度如表1中數(shù)值所示：

表1 汽伴管最大允許U形彎累計(jì)上升高度

蒸汽壓力累計(jì)上升高度蒸汽壓力累計(jì)上升高度

0.3～0.54>0.7～1.06

>0.5～0.75

二、施工材料

常用于伴管的管道材料有碳鋼管、紫銅管和不銹鋼管這3種。不銹鋼管和紫銅管作為國(guó)外工程中常用的伴管，不銹鋼管與紫銅管的價(jià)格相比較便宜一些，但是紫銅管卻更容易進(jìn)行連接和彎曲。由于碳鋼管有容易被腐蝕的特性，很少應(yīng)用在國(guó)外的蒸汽伴熱系統(tǒng)中。但是我國(guó)目前化工工藝管道蒸汽半管的設(shè)計(jì)中卻經(jīng)常采用以碳鋼管和不銹鋼作為伴熱管。

三、施工要求

（1）從主管頂部將伴管蒸汽引出，并在引出處的根部設(shè)立一個(gè)切斷閥門，最好將其設(shè)置于水平管道上。

（2）不回收凝結(jié)水通過(guò)疏水閥后，再做集中處理。

（3）最好對(duì)每根伴管設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的疏水閥，不建議將多個(gè)伴管的疏水管道合并。

（4）從高點(diǎn)將伴管蒸汽引入，沿著被伴熱管道進(jìn)行由高向低的敷設(shè)，應(yīng)該從低點(diǎn)排出凝結(jié)水，將U形彎的產(chǎn)生量控制到最少，以便防止氣阻和液阻的產(chǎn)生。

（5）為了杜絕水蒸汽竄入凝結(jié)水管網(wǎng)將系統(tǒng)的背壓升高，從而對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行進(jìn)行干擾，不應(yīng)該將疏水閥組設(shè)置旁路閥。

（6）在密閉凝結(jié)水系統(tǒng)中，凝結(jié)水回收總管的頂端凝結(jié)水返回管應(yīng)順介質(zhì)流向45°斜接。敞開凝結(jié)水系統(tǒng)中，疏水閥排出的凝結(jié)水最好經(jīng)汽水分離器冷卻后再排至下水系統(tǒng)。

總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)國(guó)外現(xiàn)有化工工藝管道蒸汽伴管設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步解析，結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)的化工工藝管道蒸汽伴管的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的規(guī)范、文獻(xiàn)和規(guī)定，對(duì)安裝過(guò)程中出現(xiàn)的各項(xiàng)問(wèn)題進(jìn)行充分的解答，為同種類的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供可靠的參考。

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作者簡(jiǎn)介

易立東方（1981— ）女，漢族，四川南充人，本科學(xué)歷，化工工藝工程師，主要從事化工工程管道設(shè)計(jì)。