重交瀝青裝置管道統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法

孫小祿，王玉斌，王俊美

(海工英派爾工程有限公司,山東 青島 266101)

重交瀝青裝置管道統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法

孫小祿，王玉斌，王俊美

(海工英派爾工程有限公司,山東青島266101)

依據(jù)筆者多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)重交瀝青裝置伴熱設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了創(chuàng)新。新的統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法從管道保溫層厚度計(jì)算、伴熱管管徑和最大有效伴熱長(zhǎng)度的選擇、蒸汽分配站和疏水站的統(tǒng)籌考慮及伴熱管道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等幾個(gè)方面出發(fā),介紹裝置統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法。該方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、圖表結(jié)合、系統(tǒng)考慮周全，極大的提高了設(shè)計(jì)人員工作效率。采用該種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖紙對(duì)于施工單位也具有施工方便、不易遺漏的特點(diǎn)。類(lèi)似裝置伴熱設(shè)計(jì)可以采用此種設(shè)計(jì)方法。

重交瀝青裝置；伴熱設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法；設(shè)計(jì)效率

重交瀝青裝置一般是常減壓裝置、減粘裝置或氧化瀝青裝置的聯(lián)合裝置，此類(lèi)聯(lián)合裝置具有流程復(fù)雜、伴熱管線(xiàn)眾多、操作工況多、開(kāi)停工頻繁等特點(diǎn)。作為重交瀝青裝置中不可缺少的一部分，管道伴熱設(shè)計(jì)的工作原理是通過(guò)伴熱媒介散發(fā)一定的熱量，直接或間接地?zé)峤粨Q補(bǔ)充被伴熱管道的熱損失，達(dá)到防止管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)、凝固、組分分離、結(jié)晶、氣體冷凝等目的。

蒸汽伴熱是重交瀝青裝置最常用的伴熱方式，具有投資費(fèi)用少、可靠性高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。目前，大多數(shù)裝置由于詳細(xì)設(shè)計(jì)周期的嚴(yán)重壓縮導(dǎo)致管道伴熱設(shè)計(jì)在實(shí)際工程中未得到足夠的重視，很少能達(dá)到統(tǒng)籌優(yōu)化的目的。隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的日益重視，優(yōu)化管道伴熱設(shè)計(jì)對(duì)方便施工與操作，減少后期運(yùn)營(yíng)成本、實(shí)現(xiàn)裝置的“長(zhǎng)、滿(mǎn)、安、穩(wěn)、優(yōu)”運(yùn)行起到有力的保證。

本文結(jié)合筆者多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)重交瀝青裝置管道伴熱設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新、歸納總結(jié)，以期為該類(lèi)裝置的伴熱設(shè)計(jì)提供參考，提高伴熱管道的設(shè)計(jì)效率。

1 裝置統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)的必要性和優(yōu)勢(shì)

裝置管道伴熱設(shè)計(jì)的必要性[1]：1)防止管道水的凍結(jié)；2)維持泵輸送油品的低黏度；3)避免燃料氣的冷凝及其所導(dǎo)致的不正常燃燒；4)防止管送天然氣里的濕氣冷凝；5)防止調(diào)節(jié)閥組、備用泵的凍結(jié)；6)消除濕氣冷凝引起的管道硫化氫腐蝕等[1]。

重交瀝青裝置的管道設(shè)計(jì)一般按分區(qū)協(xié)作共同完成，但因該類(lèi)裝置需伴熱管線(xiàn)眾多，往往需單獨(dú)成立一個(gè)專(zhuān)區(qū)統(tǒng)籌完成裝置的伴熱設(shè)計(jì)。裝置統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)主要有：1)統(tǒng)籌規(guī)劃裝置內(nèi)伴熱方案以實(shí)現(xiàn)伴熱管熱量的充分利用，減少伴熱管的使用長(zhǎng)度；2)將工藝管道按伴熱需求分類(lèi)，優(yōu)化管道布置，實(shí)現(xiàn)蒸汽站和疏水站的統(tǒng)籌利用，達(dá)到提高伴熱效率、節(jié)能降耗的目的。

2 蒸汽統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)示例

以某重交瀝青裝置原油進(jìn)料管線(xiàn)(被伴熱管)為示例介紹蒸汽統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法，見(jiàn)圖1。

脫前原油(管線(xiàn)號(hào)P-1001，管徑DN250，)自裝置界區(qū)外來(lái)，經(jīng)換熱器E-1101～E-1109換熱后進(jìn)入后續(xù)電脫鹽工段。

圖1 某重交瀝青裝置脫前原油換熱流程示意圖

2.1 確定最大允許的有效伴熱長(zhǎng)度

表1 蒸汽伴熱管最大允許有效伴熱長(zhǎng)度[3]

根據(jù)伴熱管直徑(DN20)和伴熱蒸汽壓力(P=1.0MPa)查表1，確定最大允許有效伴熱長(zhǎng)度為90m，因此統(tǒng)籌伴熱確定的蒸汽分配站和疏水站的伴熱管線(xiàn)距離不能超過(guò)90m(伴熱蒸汽凝結(jié)水不回收的情況，最大允許有效伴熱長(zhǎng)度可延長(zhǎng)20%)。

2.2 統(tǒng)籌考慮蒸汽分配站和疏水站

1)依據(jù)工藝裝置設(shè)備布置圖、各分區(qū)工藝配管設(shè)計(jì)圖及蒸汽伴熱管最大允許有效長(zhǎng)度合理設(shè)置給汽點(diǎn)和疏水點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮蒸汽分配站和疏水站，匯總得工藝管道伴熱表2。

表2 重交瀝青裝置伴熱部分工藝管道統(tǒng)籌伴熱表

備注：S為給汽點(diǎn)數(shù)量，S≥16，宜設(shè)立2個(gè)或2個(gè)以上蒸汽分配站；w為疏水點(diǎn)數(shù)量，w≥16，宜設(shè)立2個(gè)或2個(gè)以上疏水站，疏水站應(yīng)預(yù)留1～2個(gè)備用接頭。

2)蒸汽分配站的設(shè)置可從主蒸汽管道頂部引出后，在適當(dāng)位置集中設(shè)置，以盡量減少?gòu)闹髡羝艿酪龇种Ч埽皇杷驹O(shè)置應(yīng)盡量保證不超過(guò)伴熱管有效伴熱長(zhǎng)度、回水集中、便于操作與支撐等。依據(jù)如上原則，疏水站一般在管架附近，詳見(jiàn)圖2。

圖2 重交瀝青裝置工藝管道伴熱示意圖

2.3 伴熱管道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[4，8]

圖3 集中疏水系統(tǒng)安裝示意圖

圖4 集中給汽點(diǎn)安裝示意圖

伴熱管道的設(shè)計(jì)區(qū)別于一般管道設(shè)計(jì)的要點(diǎn)主要有：1)每根伴管宜單獨(dú)設(shè)疏水閥，不宜與其他伴管合并疏水；2)為防止蒸汽竄入凝結(jié)水管網(wǎng)使系統(tǒng)背壓升高，疏水閥組不宜設(shè)置旁路閥；3)被伴管為水平敷設(shè)時(shí)，伴管應(yīng)安裝在被伴管下方下側(cè)或兩側(cè)，垂直敷設(shè)時(shí)，伴管等于或多于3根時(shí)宜圍繞被伴管均勻敷設(shè)，見(jiàn)圖3、圖4；4)密閉凝結(jié)水系統(tǒng)中，凝結(jié)水返回管宜順介質(zhì)流向45斜接在凝結(jié)水回收總管的頂部，見(jiàn)圖5。5)在3m半徑范圍內(nèi)，如果有三個(gè)或者三個(gè)以上的給汽點(diǎn)及疏水點(diǎn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置蒸汽分配站和疏水站。

圖5 凝結(jié)水回收安裝示意圖

3 結(jié)論

當(dāng)前石化行業(yè)快速發(fā)展的大背景下，緊張的設(shè)計(jì)周期制約了伴熱方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化，鑒于裝置伴熱成本是后期運(yùn)營(yíng)成本中不可缺少的一部分，因此蒸汽伴熱方案的合理優(yōu)化十分必要。新的統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法節(jié)能效果顯著、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、圖表結(jié)合、系統(tǒng)考慮周全，極大的提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率。采用改種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖紙對(duì)于施工單位也具有施工方便、不易遺漏的特點(diǎn)。類(lèi)似裝置伴熱設(shè)計(jì)可以采用此種設(shè)計(jì)方法。

[1] 張德姜，王懷義，劉紹葉，等.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2014.

[2] 田玉江，王照亮，李曉升.原油管道伴熱工藝熱力分析[J].工業(yè)加熱，2012，41(3):39-40.

[3] 祝 芳，吳禎祥，李素芬，等.油管蒸汽伴熱建模及模擬分析[J].節(jié)能，2005(11)：17-18.

[4] 武 蕊，高少峰.淺談化工工藝裝置的伴熱設(shè)計(jì)[J].天津化工，2012，26(3):61-62.

[5] 張國(guó)明，徐仁飛，王 建，等.伴熱介質(zhì)的優(yōu)化及合理選用[J].石油石化節(jié)能，2012，21(3):52-56.

[6] 鄭納娜 .蒸汽伴熱管路系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的問(wèn)題探討[J].石油石化節(jié)能，2008(3):3-5.

[7] 張 茵.石化企業(yè)輸送瀝青管道伴熱方式的探討[J].廣州化工，2014, 42(16)：122-124.

[8] 田玉江，王照亮，李曉升. 原油管道伴熱工藝熱力分析[J].工業(yè)加熱, 2012, 41(1): 39-41.

(本文文獻(xiàn)格式：孫小祿，王玉斌，王俊美，等.重交瀝青裝置管道統(tǒng)籌伴熱設(shè)計(jì)方法[J].山東化工，2017，46(16)：153-154，157.)

Tracing Pipeline Design for Heavy-Traffic Asphalt Plant

Sun Xiaolu,Wang Yubin,Wang Junmei

(COOEC-ENPAL Co.,Ltd.，Qingdao 266061,China)

Based on rich practical experience of the author, new tracing pipeline design method was introduced in Heavy-Traffic Asphalt Plant. The new method was introduced for calculation of pipe insulation layer thickness, selection of pipe diameter and the maximum effective heating, overall consideration of the steam distribution station and hydrophobic station and design factors. With the advantage of energy saving, table and chart combined, the new method greatly improves the design efficiency. By adopting the convenient method by, the plant tracing pipeline is not easy omission. Similar plant can be designed using this kind of design method.

heavy-traffic asphalt plant；heating tracing design;design method;design

TE626.8+6；TE832.3+42

：A

：1008-021X(2017)16-0153-02

2017-06-01

孫小祿(1985—)，山東煙臺(tái)人，學(xué)士，工程師，主要從事煉油裝置設(shè)計(jì)。