石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計(jì)研究

宮 雪張 冰（.大連派雷思諾科技發(fā)展有限公司，遼寧 大連 6000；.撫順才智人力資源服務(wù)有限公司，遼寧 撫順 3000）

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石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計(jì)研究

宮 雪1張 冰2
（1.大連派雷思諾科技發(fā)展有限公司，遼寧 大連 116000；2.撫順才智人力資源服務(wù)有限公司，遼寧 撫順 113000）

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，工業(yè)化經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油化工業(yè)技術(shù)日新月異，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展。蒸汽管道配管技術(shù)在石油化工工程中對(duì)安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都發(fā)揮著舉足輕重的重要作用。本文通過(guò)對(duì)石油化工工藝裝置中的蒸汽管道配管設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，提出蒸汽管道配管設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，以供日后在工作中參考。

關(guān)鍵詞：蒸汽管道；排液設(shè)施；經(jīng)常疏水設(shè)施；蒸汽凝液管道；配管設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，石油化工業(yè)也取得了令全世界矚目的巨大進(jìn)步。利用石油這種天然原料作為石油化工工藝裝置，是通過(guò)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，將原油改造制成為化工產(chǎn)品。對(duì)于石油化工工藝裝置中而言，蒸汽管道是該條工藝裝置中的生命線，作為組成公用工程管道的重要樞紐，蒸汽管道包括蒸汽凝液管道和蒸汽管道兩大重要部分。同時(shí)具有高溫和汽液兩相流，是蒸汽管道發(fā)揮作用的重要特點(diǎn)，因此，符合蒸汽管道安全要求的合理設(shè)計(jì)，應(yīng)在充分考慮蒸汽管道和蒸汽凝液管道配管進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)的同時(shí)，更要兼顧蒸汽管道的經(jīng)濟(jì)效益及總體美觀程度，同時(shí)，應(yīng)根據(jù)蒸汽管道的應(yīng)力計(jì)算要求，設(shè)計(jì)出與之相匹配的蒸汽管道。基于上述要求，在石油化工工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中若想要有效地提高生產(chǎn)效率和最大化地保證工作質(zhì)量，需要相關(guān)技術(shù)人員掌握蒸汽管道配管設(shè)計(jì)的彰顯出舉足輕重的重要地位。設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保、節(jié)能的蒸汽管道是提高石油化工效益的第一路徑。

1. 石油化工工藝

石油化工工業(yè)主要是指以石油、天然氣等自然界天然原料為材料，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)的相關(guān)方法，通過(guò)相關(guān)工藝提純制取出各種石油產(chǎn)品、工業(yè)產(chǎn)品和和化工產(chǎn)品的工業(yè)。一條安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的蒸汽管道配管是石化企業(yè)安全生命線的重要保障，伴隨現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏發(fā)展帶來(lái)的各種安全隱患，交通事故及工業(yè)事故的發(fā)生率也在不斷攀升，給人們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了各種各樣容易危機(jī)生命的巨大安全隱患。因此在石油化工工藝裝置設(shè)計(jì)工作中，對(duì)蒸汽管道進(jìn)行研究和處理地位顯得尤其重要。

2. 主要布置模式

2.1 管廊上的蒸汽管道布置

以1000kt/a乙烯裝置為例，此裝置有三橫兩綜五條管廊。其中三橫管廊配置了四層管廊。結(jié)合管廊配管設(shè)計(jì)規(guī)定相關(guān)要求，管廊一、二層為物料管道，三層為公用工程管道。四層為火炬、電氣以及儀表電纜槽板。而蒸汽管道則布置在第三層。1000kt/a乙烯裝置有以下4種壓力等級(jí)蒸汽：較大壓力蒸汽管道、超高壓力蒸汽管道、中等壓力蒸汽管道和低級(jí)壓力蒸汽管道。

根據(jù)管廊上的蒸汽管道布置的要求，及各種不同材質(zhì)的耐高溫高壓特點(diǎn)，管廊上的蒸汽管道布置的壓力等級(jí)布局應(yīng)遵循如下特點(diǎn)：

首先，在進(jìn)行管廊上的蒸汽管道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)蒸汽管道及所處地勢(shì)環(huán)境、管道結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)。蒸汽管道的安裝應(yīng)盡量靠近管廊的一側(cè)，通過(guò)管道應(yīng)力分析計(jì)算，以方便集中安裝“∏”形補(bǔ)償器?！啊恰毙窝a(bǔ)償器是蒸汽管道中的一個(gè)特殊設(shè)備，“∏”形補(bǔ)償器的合理安裝使用，可吸收管道內(nèi)出現(xiàn)的高溫膨脹。因?yàn)椋y管膨脹節(jié)在高溫下，容易出現(xiàn)變形，所以在蒸汽管道的設(shè)計(jì)中禁止使用波紋管膨脹節(jié)作為設(shè)計(jì)材料。在對(duì)“∏”形補(bǔ)償器進(jìn)行安裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)管廊的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，做好安裝設(shè)計(jì)安排，在安裝過(guò)程中，如溫度較高排熱需求較大的管道要求直徑越大，排熱量大的管徑應(yīng)設(shè)計(jì)在管廊的外側(cè)，反之，排熱量相對(duì)較小的管徑可設(shè)計(jì)于靠近管廊的內(nèi)側(cè)。

第二，在多層管廊空間內(nèi)設(shè)計(jì)安裝蒸汽管道，需綜合布局，結(jié)合蒸汽管道的空間布局特點(diǎn)，可考慮在設(shè)計(jì)時(shí)將管道分為上中下3層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在石油化工工業(yè)生產(chǎn)制備里，蒸汽管道會(huì)在此過(guò)程中產(chǎn)生大量可排放的高溫蒸汽，從而導(dǎo)致暖氣管道和在汽車行駛階段出現(xiàn)管道內(nèi)凝液的情況。想解決這一問(wèn)題，需在蒸汽管道設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮好管道設(shè)計(jì)安裝的位置，在管道的一側(cè)安裝排液裝置可有效解決這一問(wèn)題。但因?yàn)檎羝涸诠艿纼?nèi)處于流動(dòng)狀態(tài)，固在管道內(nèi)壓力變化時(shí)，可因?yàn)閴毫档投鴮?dǎo)致蒸汽的再次出現(xiàn)，當(dāng)汽液混流出現(xiàn)時(shí)，如果排液設(shè)施無(wú)法進(jìn)行及時(shí)排液，則會(huì)導(dǎo)致管道裂縫的出現(xiàn)，可能出現(xiàn)能引起危及生命安全的巨大安全隱患。因此，排液管道的設(shè)計(jì)在蒸汽管道設(shè)計(jì)中顯現(xiàn)出非常重要的地位和作用。蒸汽管道內(nèi)的排液設(shè)施布置，應(yīng)將排液設(shè)施鋪設(shè)在管廊上，即能保證高溫凝液迅速排出，又能保證生產(chǎn)、生活雙重安全。

第三，當(dāng)蒸汽管道在布局設(shè)計(jì)時(shí)和電器或者相關(guān)的儀表電纜線布局在同一側(cè)，我們需要有針對(duì)性地掌握蒸汽管道中的最大溫度，進(jìn)行深入研究總結(jié)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用將蒸汽管道與其他公用管道隔開(kāi)的方法，不僅能夠保證管道與管道之間分離，各自運(yùn)行互不干擾正常工作，同時(shí)更有利于企業(yè)在生產(chǎn)建設(shè)過(guò)程中，充分發(fā)揮每種管道的最大作用，這樣的管道布局對(duì)于企業(yè)發(fā)展而言，有著決定性的重要意義，即可保證蒸汽管道在生產(chǎn)、生活中的安全性，又能最大限度的提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在蒸汽管道布局設(shè)計(jì)中，如果遇到電氣和儀表電纜槽板等裝置時(shí)，可選擇將電氣和儀表電纜槽板布局在蒸汽管道第四層或者頂層。

3. 蒸汽管道上關(guān)于布置蒸汽支管的設(shè)計(jì)安裝

在蒸汽管道上設(shè)計(jì)安裝蒸汽支管，應(yīng)該從蒸汽管道主管頂部接出支管部分，就石油化工工藝裝置設(shè)計(jì)而言，在支管上設(shè)置切斷閥的時(shí)候，應(yīng)從蒸汽管道主管的水平管段位置出發(fā)，在蒸汽管道主管的水平管段上方，用切斷閥將蒸汽管道主管和蒸汽支管連接。為滿足設(shè)計(jì)安裝工作者操作及安裝的實(shí)用性，力求在安裝過(guò)程中盡量簡(jiǎn)單，應(yīng)在切斷閥的設(shè)計(jì)布局中將切斷閥安裝在合適的位置。基于如滅火、消防和吹掃等生活用途，石油化工工業(yè)對(duì)于蒸汽支管的設(shè)計(jì)要求應(yīng)從安全排氣的角度出發(fā)，蒸汽支管嚴(yán)禁與再沸器、蒸汽透平等發(fā)熱裝置等排氣管道上連接或引出排放。與蒸汽支管安裝設(shè)計(jì)原理相同，在“π”形補(bǔ)償器安裝部位的兩側(cè)，支管的安裝位置應(yīng)靠近“π”形補(bǔ)償器的兩側(cè)，而主管在移動(dòng)過(guò)程中還不應(yīng)受到蒸汽支管的限制。同時(shí)，在支管的設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，還應(yīng)避免支管受到過(guò)大壓力，導(dǎo)致主管在承受過(guò)強(qiáng)熱膨脹時(shí)產(chǎn)生支管引出點(diǎn)位移。

從蒸汽主管切入，安裝蒸汽支管可通過(guò)切斷閥-切斷閥或切斷閥-止回閥兩種安裝方式，進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝。設(shè)計(jì)安裝時(shí)，首先可從蒸汽主管或蒸汽支管上引出管道，通過(guò)相應(yīng)的工業(yè)技術(shù)，將蒸汽主管或蒸汽支管連接所需連接的工藝設(shè)備或工藝管道，當(dāng)蒸汽主管、蒸汽支管和工藝管道相連接時(shí)，設(shè)計(jì)組成三閥組，即在切斷閥-止回閥之間安裝一個(gè)可以自由開(kāi)閉的檢查閥，當(dāng)蒸汽主管或蒸汽支管出現(xiàn)高溫、氣體泄露等情況時(shí)，檢查閥即可發(fā)出警報(bào)提示，以保證蒸汽管道的安全性。將蒸汽支管設(shè)置在疏水設(shè)施或排液設(shè)施的底部，可有效保證蒸汽管道的安裝安全性。參照蒸汽管道的安裝要求，應(yīng)根據(jù)管廊上不同的壓力等級(jí)安裝與之能夠配合工作的排液設(shè)施或經(jīng)常疏水設(shè)施。

綜上所述，安裝蒸汽支管時(shí)，應(yīng)根據(jù)蒸汽支管的局部低點(diǎn)及蒸汽支管的操作行為，進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果在高壓工作狀態(tài)下，或者汽車運(yùn)行過(guò)程中，排除管內(nèi)產(chǎn)生凝液，需配套設(shè)計(jì)凝液放凈閥進(jìn)行安裝，以保證其正常工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)，超高壓蒸汽凝液放凈閥使用雙閥設(shè)計(jì)。其他類型的蒸汽凝液放凈閥使用單閥設(shè)計(jì)。

4. 蒸汽管道排液設(shè)施的設(shè)置

就理論而言，經(jīng)受不同壓力的蒸汽管道如不是高熱壓力蒸汽時(shí)，設(shè)計(jì)安裝專門(mén)的排液設(shè)施是沒(méi)有必要的。但如果當(dāng)蒸汽管道處于大量熱蒸汽的壓力下，會(huì)在蒸汽管道內(nèi)部產(chǎn)生大量凝液，出現(xiàn)這種情況時(shí)，應(yīng)專門(mén)設(shè)計(jì)安裝排液設(shè)施。蒸汽管道造成壓力等級(jí)不同的是設(shè)計(jì)時(shí)要求排液設(shè)施組成材料及安裝方式不同的另一重要原因。但在一般情況下，超高壓管道內(nèi)一般不會(huì)形成凝液，所以，在蒸汽管道排液設(shè)施設(shè)計(jì)安裝過(guò)程中，因?yàn)闊o(wú)對(duì)應(yīng)凝液管道的存在，所以可不常規(guī)設(shè)置疏水設(shè)施。但根據(jù)蒸汽管道在生產(chǎn)及汽車駕駛時(shí)的實(shí)際情況，蒸汽管道在實(shí)際工作中仍然會(huì)產(chǎn)生大量凝液，因此，在蒸汽管道的設(shè)計(jì)安裝時(shí)，疏水設(shè)施必須包括放凈閥、分液包等基礎(chǔ)設(shè)施。

科學(xué)合理地設(shè)計(jì)安裝蒸汽管道，可提高蒸汽管道的工作效率、有效提高經(jīng)濟(jì)效益，增加蒸汽管道的安全性，使蒸汽管道正常的發(fā)揮作用。

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