工藝管道排凝放空的設(shè)計(jì)優(yōu)化

杜艷剛

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

工藝管道排凝放空的設(shè)計(jì)優(yōu)化

杜艷剛

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

結(jié)合某石油化工儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，論及了工藝管道排凝放空設(shè)計(jì)的基本原則。以離心泵入口，公共管廊，埋地及蒸汽伴熱凝液回收站管道為例，闡述了離心泵入口至出口第一道切斷閥處高點(diǎn)應(yīng)設(shè)放空；公共管廊上管道應(yīng)避免開孔放空排凝；埋地管道盡量不要在低點(diǎn)設(shè)排凝；蒸汽凝液回收站應(yīng)在疏水閥前設(shè)置切斷及導(dǎo)淋閥。

排凝放空；離心泵；全廠管廊；蒸汽伴熱站；埋地管道

在石油，石化，化工等工廠管道布置設(shè)計(jì)中，受廠區(qū)總平面及設(shè)備布置的限制，很難保證管道步步高或步步低的設(shè)計(jì)，因此在管道的布置設(shè)計(jì)中常常出現(xiàn)液體聚集低點(diǎn)或氣相積聚高點(diǎn)。根據(jù)《石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]，管道的高點(diǎn)或低袋應(yīng)根據(jù)操作、檢修要求設(shè)置放空或放凈。而《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]指出管道的高點(diǎn)與低點(diǎn)均應(yīng)分別備有排氣口與排液口。是否所有管道局部高點(diǎn)或低點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置放空或排凝，還是根據(jù)操作與檢修要求設(shè)置，本文結(jié)合大型儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)設(shè)計(jì)，現(xiàn)場服務(wù)及運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，就管道放空排凝設(shè)計(jì)的基本原測及平常容易忽視的問題，談?wù)劷?jīng)驗(yàn)看法，以在后期工藝管道設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化。

1 管道排凝放空的基本原則

對(duì)于管道布置系統(tǒng)的高點(diǎn)或液袋，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求設(shè)定放空和低點(diǎn)排凈，例如界區(qū)雙閥之間，調(diào)節(jié)閥或流量計(jì)前，易聚合的介質(zhì)管道低點(diǎn)等都應(yīng)設(shè)置導(dǎo)淋，而用于氣，液封的高點(diǎn)低袋就不必設(shè)導(dǎo)淋放空；其次根據(jù)介質(zhì)的特性要求，對(duì)于涉及到可燃，有毒介質(zhì)如SHA，SHB類[3]，應(yīng)在管道上盡量減少或避免開孔放空或排凝，以減少工藝介質(zhì)的跑冒滴漏帶來的人身傷害或火災(zāi)危險(xiǎn)，除非工藝或設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)需要，此時(shí)排出的介質(zhì)都應(yīng)采取相應(yīng)的回收處理措施，或進(jìn)入火炬系統(tǒng)，或物理化學(xué)吸收轉(zhuǎn)化等；最后根據(jù)管道的走向及管徑設(shè)置，一般當(dāng)管徑小于或等于DN40時(shí)，不設(shè)置。

2 典型工藝管道中排凝放空的設(shè)計(jì)

2.1 離心泵入口管道上放空排凝

圖1 離心泵出口高點(diǎn)放空的設(shè)置

Fig.1 Setting of emptying valve at the inlet of Centrifugal pump

離心泵是一種通用的流體輸送機(jī)械，它靠葉輪以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力將流體介質(zhì)輸送出去。在離心泵的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中如果入口管道中含有過多氣休，容易出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，汽蝕發(fā)生時(shí)，金屬表面受到連續(xù)的水錘作用，這個(gè)連續(xù)的局部沖擊負(fù)荷會(huì)使材料的表面逐漸產(chǎn)生疲勞損壞，引起金屬表面的剝蝕[4]。因此離心泵在啟動(dòng)時(shí)需排除設(shè)備儲(chǔ)罐至離心泵葉片最高處管道間的氣體。離心泵在啟動(dòng)前會(huì)關(guān)閉泵出口閥，然后打開入口閥灌泵。 因此在泵入口管道始端至泵出口第一道切斷閥處凡存在氣體積聚的地方都應(yīng)設(shè)置放空，以排走管道內(nèi)氣休，如圖1，需在離心泵出口的高點(diǎn)設(shè)置了放空閥，另外在系統(tǒng)低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排凝如圖1右，保證泵體維修時(shí)能排凈管道介質(zhì)。

2.2 管廊上管道排凝放空

圖2 管廊上管道排凝及放空設(shè)置Fig.2 Setting of discarge and emptying valve on the public corridor

在大型工廠中，?？梢娺B接全廠各功能裝置或公用工程間的管廊。受廠區(qū)地勢，不同走向管廊連接，跨馬路通消防車需要以及管道熱脹冷縮的π彎等導(dǎo)致管道高低走向，如圖2，為保證下方消防車的通過，管廊在局部進(jìn)行了抬高，導(dǎo)致管道出現(xiàn)了局部高點(diǎn)或低袋。對(duì)于公用介質(zhì)管道如氮?dú)猓?，空氣等可根?jù)需要設(shè)定排凝放空；對(duì)于介質(zhì)為可燃，易毒介質(zhì)，除工藝特殊要求，不要設(shè)置放空排凝，如果水壓試驗(yàn)需要，由施工方現(xiàn)場完成，試壓完成后恢復(fù)原狀。因?yàn)樵诠艿赖拈_工，運(yùn)行，維修時(shí)，并不需要放空或排凝，實(shí)際是通過蒸汽，水，空氣，氮?dú)?，工藝介質(zhì)等吹掃或置換來完成。相反，每增加一處放空或排凝，就會(huì)多一處跑冒滴漏的危險(xiǎn)，給平常的運(yùn)行，巡檢帶來極大的安全隱患和不便。

2.3 埋地跨馬路管道低點(diǎn)排凝設(shè)計(jì)

如下圖3，在管道設(shè)計(jì)中不可避免的遇到穿馬路部分，此埋地管道的排凝如設(shè)計(jì)在管道的最下部，需要設(shè)置閥門井，對(duì)于可燃，有毒介質(zhì)還需防止氣體的積聚，不僅施工成本高，平常的巡檢維修都會(huì)有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。較好的做法是此低點(diǎn)不設(shè)置排凝，而在管道出地面處設(shè)置預(yù)留孔，當(dāng)需要清空管道時(shí)可通過外置泵或連通循環(huán)及介質(zhì)置換的方式排除管道低點(diǎn)處積液。

圖3 某埋地管道排凝設(shè)計(jì)

Fig.3 Setting of discarge valve on the burried pipe

2.4 蒸汽伴熱凝液回收站排凝管道的設(shè)計(jì)

蒸汽伴熱分配站及凝液回收站是工廠管道蒸汽伴熱中常見設(shè)施，設(shè)計(jì)的好壞直接影響設(shè)備的使用壽命。例如，在蒸汽管道運(yùn)行中如果凝液不及時(shí)排放，會(huì)引起水擊與氣液兩相流，前者會(huì)對(duì)設(shè)備如疏水閥，止回閥等設(shè)備造起沖擊，影響壽命；后者會(huì)造成管道振動(dòng)及工廠噪音[5]。如圖4，蒸汽伴熱凝液回收站的設(shè)計(jì)，左圖的設(shè)計(jì)按流向?yàn)槭杷y過后為導(dǎo)淋閥再加切斷閥，此設(shè)計(jì)缺點(diǎn)為如疏水閥損壞，則需到蒸汽分配站處關(guān)閉此根管道的切斷閥，但切斷閥至疏水閥間的蒸汽及凝液無法排凈，管道仍處待壓狀態(tài)，強(qiáng)行拆開疏水閥會(huì)造成蒸汽及凝液飛濺，極易引起事故，同時(shí)伴管會(huì)短暫停熱。較優(yōu)的做法如圖右，設(shè)計(jì)順序?yàn)榍袛嚅y后加導(dǎo)淋，再加疏水閥導(dǎo)淋切斷閥，當(dāng)疏水閥損壞時(shí)，關(guān)閉第一道與最后一斷切斷閥，打開第一道導(dǎo)淋，泄壓和排凝然后拆疏水閥，此時(shí)原伴熱管還處于工作狀態(tài)；當(dāng)需要檢查疏水閥是否處于正常工作狀態(tài)時(shí)，只需關(guān)閉第二道切斷閥，打開第二道排凝閥，如有凝液析出，說明疏水閥工作正常；此種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢還有當(dāng)伴熱剛投入使用時(shí)，可打開第一道導(dǎo)淋閥，排除管道內(nèi)雜物與空氣，避免堵塞疏水閥且利于蒸汽伴管傳熱。

圖4 某蒸汽伴熱凝液回收站設(shè)計(jì)

Fig.4 Setting of discarge valve on the steam condensate recycling station

3 結(jié)論

(1)管道的放空排凝設(shè)置首先應(yīng)以工藝要求設(shè)定為基準(zhǔn)；其次根據(jù)介質(zhì)性質(zhì)及設(shè)備運(yùn)行要求；最后根據(jù)管道的走向及施工檢修要求設(shè)定。

(2) 離心泵的入口管道至泵出口第一道切斷閥，凡遇到氣體積聚高點(diǎn)，都應(yīng)設(shè)置放空或其它措施保證管道不積氣；對(duì)可燃，有毒介質(zhì)的埋地管道，低點(diǎn)處盡量不要設(shè)排凝，當(dāng)口徑較小，一般低于DN400時(shí)盡量采用置換或吹掃方式排除管道內(nèi)介質(zhì)；當(dāng)口徑DN500以上時(shí)可以在管道出地面時(shí)開設(shè)預(yù)留孔(有毒介質(zhì)除外)，需要時(shí)采用外置泵等形式排除管道內(nèi)積液；全廠公共管廊上可燃，有毒介質(zhì)管道避免開孔設(shè)置放空，排凝，除非工藝特殊要求；蒸汽凝液回收站疏水閥前應(yīng)設(shè)置一道切斷閥及排液閥。

[1] 中國石油化工集團(tuán)公司配管設(shè)計(jì)技術(shù)中心站.SH 3012-2011, 石油化工金屬管道布置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國石化出版社，2011.

[2] 中華人民共和國原化學(xué)工業(yè)部.GB 50316-2008, 工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范[S]..北京： 中國計(jì)劃出版社,2008.

[3] 中國石油化工集團(tuán)公司施工技術(shù)淄博站.SH3501-2011, 石油化工有毒、可燃介質(zhì)鋼制管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S]. 北京：中國石化出版社,2011.

[4] 張 浩, 王建建. 離心泵汽蝕分析及優(yōu)化措施[J]. 廣州化工，2013,41(17):169-171.

[5] 張德姜.王懷義.劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二篇 管道器材[M]. 北京:中國石化版社, 2009: 671.

(本文文獻(xiàn)格式：杜艷剛.工藝管道排凝放空的設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].山東化工，2017，46(14)：149-150，154.)

Optimization of Discharge and Emptying of Process Pipeline

DuYangang

(HQC (GUANGYE) Co., Ltd., Guangzhou 510655，China)

Combining with the experience of design and construction of a petrochemical storage and transportation facilities, discussing the basic principles of the drainage and discharge setting for process pipeline. Taking the layout of process pipe on the centrifugal pump inlet, the public corridor, the buried and the steam condensate recovery station as an example to illustrate the emptying valve at the high point should be set from the centrifugal pump inlet to the first cutting off valve of the outlet;The process pipe on the public corridor and the buried should be avoid the hole for discharge and emptying as far as possible; The first cut-off vavlve and discharge valve for the steam condensate recycling station should be set in the front of the trap valve.

discharge and emptying;centrifugal pump; plant corridor; steam heating station; Buried pipeline

2017-05-07

杜艷剛(1985—),湖北漢川人，工程師，華南理工大學(xué)獲碩士?，F(xiàn)從事工藝管道設(shè)計(jì)工作。

TQ086

A

1008-021X(2017)14-0149-02