石油化工設(shè)備及管道的保溫通用性初探

王少君 鄭幫奇

摘要：對(duì)石油化工裝置中設(shè)備和管道進(jìn)行絕熱設(shè)計(jì)的主要目的是：（1）減少設(shè)備和管道及其組成件在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、生產(chǎn)過程中的熱量損失，以降低能耗；（2）減小輸送過程中介質(zhì)的溫降，以利于物料及系統(tǒng)的良好運(yùn)行；（3）降低或維持工作環(huán)境溫度，改善勞動(dòng)環(huán)境，防止因熱表面而導(dǎo)致火災(zāi)，防止操作人員燙傷等。因此，石油化工裝置中設(shè)備和管道的絕熱設(shè)計(jì)是關(guān)系到石油化工企業(yè)優(yōu)化工藝、穩(wěn)定操作、安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)能力、改善勞動(dòng)環(huán)境、節(jié)能增效和技術(shù)管理的重要環(huán)節(jié)?；诖?，本文主要對(duì)石油化工設(shè)備及管道的保溫通用性進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：石油化工設(shè)備；管道；保溫通用性

1、前言

設(shè)備和管道的絕熱工作，涉及的方面非常之廣.且各個(gè)方面相互聯(lián)系、相互制約。絕熱工作主要包括下述幾方面內(nèi)容：（1）設(shè)計(jì)過程中，絕熱層及保護(hù)層材料的選用，絕熱層經(jīng)濟(jì)厚度的計(jì)算，保溫結(jié)構(gòu)形式的選定：（2）施工過程中施工方法的選擇.施工質(zhì)量的評(píng)定，以及整個(gè)保溫施工結(jié)束后對(duì)其保溫效果的測(cè)試評(píng)價(jià)，即熱損失檢測(cè)報(bào)告；（3）保溫設(shè)施在運(yùn)行過程中的科學(xué)管理等。

2、絕熱在工業(yè)生產(chǎn)中的作用

2.1提高生產(chǎn)能力

溫度是石油化工裝置生產(chǎn)過程中非常重要的工藝參數(shù)。一般情況下，工藝精餾塔的釜溫、頂溫均有嚴(yán)格的操作溫度控制范圍。例如，某苯酚丙酮裝置的3臺(tái)（三級(jí)）氧化塔其溫度必須分別控制在101℃、96℃、92℃以內(nèi)，溫度超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致氧化過程不充分.產(chǎn)生的副產(chǎn)品多，影響裝置的生產(chǎn)能力。只有將溫度控制在有效溫度范圍內(nèi)，才能保證生產(chǎn)安全、平穩(wěn)并提高產(chǎn)能。

2.2節(jié)約能源

蒸汽是精餾塔的主要熱能來源。若塔體保溫不良致使釜溫?fù)p失，就會(huì)加大再沸器蒸汽用量。按上述苯酚丙酮裝置脫丙烷塔計(jì)算.每提升塔釜溫度1℃，就要加大蒸汽用量約30kg/lI，以年計(jì)算蒸汽消耗量是相當(dāng)可觀的。

2.3延長設(shè)備的運(yùn)行周期

熱力裝置如果沒有良好的保溫設(shè)施，就會(huì)使環(huán)境溫度上升，從而導(dǎo)致相關(guān)的傳動(dòng)設(shè)備的軸承、控制電纜和電機(jī)溫度上升，影響設(shè)備的運(yùn)行周期。甚至發(fā)生安全事故。

2.4有效改善勞動(dòng)環(huán)境

管道和設(shè)備保溫后，按GB50264--2013、GB/T4272--2008等規(guī)范規(guī)定，其保溫層的表面溫度一般不應(yīng)高于50℃。限制表面溫度，是為防止操作人員被燙傷。此外，長期在超溫條件下工作，勢(shì)必會(huì)降低操作人員的專注度，增加事故發(fā)生概率。

3、保溫結(jié)構(gòu)的基本形式

保溫和保冷統(tǒng)稱為絕熱，本文以保溫為主進(jìn)行相關(guān)敘述。通常保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護(hù)層組成.在埋地或相對(duì)潮濕環(huán)境下還需設(shè)置防潮層。保溫層的結(jié)構(gòu)形式按保溫對(duì)象、保溫材料特性、保溫施工方式的不同，可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑等多種結(jié)構(gòu)形式。

圖1所示為典型的單層捆扎型保溫結(jié)構(gòu)。由絕熱層、捆扎帶、保護(hù)層及識(shí)別層組成。該保溫結(jié)構(gòu)利用捆扎帶將絕熱保溫材料捆扎在設(shè)備及管道的外表面，適用于各種絕熱材料。采用這種保溫結(jié)構(gòu)，并通過設(shè)置各種形式的支撐件、鉤釘?shù)?，可基本滿足各類保溫對(duì)象的保溫要求。其捆扎帶常用的材料有鍍鋅鐵絲、鍍鋅鋼帶、膠合帶等。對(duì)于保冷結(jié)構(gòu)，可采用不銹鋼和非金屬材料捆扎。

4、保溫工程的施工

4.1前期準(zhǔn)備工作

4.1.1施工組織設(shè)計(jì)及開工條件

絕熱工程施工前，應(yīng)依據(jù)絕熱工程設(shè)計(jì)內(nèi)容。做好絕熱工程的施工組織設(shè)計(jì)及施工方案。并報(bào)批。其一般應(yīng)包含工程概況及特點(diǎn)，施工工藝，人員組織及平衡，各種規(guī)格材料清單及采購進(jìn)度，材料存放及保管地點(diǎn)、時(shí)間，施工機(jī)具的準(zhǔn)備，需要其它工序配合的進(jìn)度要求，質(zhì)量管理體系，安全技術(shù)措施，施工進(jìn)度計(jì)劃，竣工驗(yàn)收等。開工前.施工組織設(shè)計(jì)必須審批完成。對(duì)材料及其制品進(jìn)行質(zhì)量檢查并符合要求，相關(guān)的設(shè)備及管道工程完成并驗(yàn)收合格.強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)、防腐工程驗(yàn)收合格。相關(guān)支撐件、管道支吊架以及相關(guān)設(shè)備安裝完成并驗(yàn)收合格，儀表接管等部件安裝到位。

4.1.2絕熱材料的采購和保管

按國家及化工系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)定，設(shè)計(jì)文件（設(shè)計(jì)施工藍(lán)圖）內(nèi)必須在設(shè)計(jì)說明及統(tǒng)計(jì)表中詳盡說明絕熱材料規(guī)格、型號(hào)以及主要物理、化學(xué)性能。主要包括：導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算式或圖表、容重、規(guī)格、抗壓強(qiáng)度、最低最高使用溫度、材料燃燒性能級(jí)別（即氧指數(shù)）、腐蝕性、耐蝕性、熱穩(wěn)定性等性能。對(duì)于不銹鋼管道的保溫材料還必須提供其氯化物、氟化物、硅酸根及鈉離子的含量，應(yīng)符合GB/T17393--2008的有關(guān)規(guī)定。

絕熱材料必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件的要求采購，嚴(yán)禁施工單位在未征得設(shè)計(jì)人員同意的情況下，隨意更改相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行采購。例如，設(shè)計(jì)文件中規(guī)定軟質(zhì)絕熱材料的容重為95kg/m3，施工單位擅自選購容重為155kg/m3。這不僅不符合國家相關(guān)規(guī)定，而且還增加管道或設(shè)備的自重，進(jìn)而增加了承重支架和支吊架的材料，對(duì)管道應(yīng)力計(jì)算的合理性以及支架的設(shè)置都是挑戰(zhàn)，最終增加了費(fèi)用。

4.2保溫結(jié)構(gòu)的施工工藝

保溫結(jié)構(gòu)的施工必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件以及施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行。保溫結(jié)構(gòu)按保溫對(duì)象及結(jié)構(gòu)形式可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑、嵌裝等，其在GB50126--2008、GB/T4272--2008、GBJ126—1989、GB50185--2010、SH/rI'3010--2013等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)規(guī)定。本文對(duì)最常用的捆扎法施工工藝及相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行大致介紹。

捆扎法施工，即先將絕熱材料敷設(shè)于設(shè)備或管道表面，再用捆扎材料將其固定，然后敷設(shè)保護(hù)層的施工工藝。捆扎法施工具有施工簡單、方便，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類絕熱材料制品。對(duì)于大型設(shè)備或大口徑管道。須依托支承件或保溫鉤釘來固定保溫材料。

絕熱層施工必須遵循施工的一般要求。即捆扎帶不得采用螺旋式纏繞形式，必須按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)符合捆扎間距，且做到每塊保溫材料捆扎不少于二道：立式設(shè)備或大口徑垂直管道，需按要求設(shè)置支承件，從支承件開始自下而上進(jìn)行，然后進(jìn)行環(huán)向捆扎或用鐵絲網(wǎng)包裹捆扎：需熱處理的設(shè)備或管道其保溫層支承件應(yīng)在制作單位焊接并處理完成：經(jīng)常需要拆卸的部位，宜采用可拆卸的結(jié)構(gòu)；絕熱層施工時(shí)，同層應(yīng)錯(cuò)縫，上下應(yīng)壓縫；支吊架、支座等須按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行保溫；絕熱材料采用硬質(zhì)制品時(shí)，應(yīng)留有伸縮縫；煙風(fēng)道和傳動(dòng)設(shè)備可采用留置空氣層的保溫結(jié)構(gòu)；對(duì)埋地的保溫管道等，其外表面應(yīng)設(shè)置防潮層。

保護(hù)層須緊貼絕熱層。對(duì)于硬質(zhì)的絕熱材料，保護(hù)層軸向接縫可用咬接；對(duì)于軟質(zhì)的絕熱材料，保護(hù)層軸向接縫可用插接或搭接，并用自攻螺絲或抽芯鉚釘固定。插接用自攻螺絲或抽芯鉚釘，搭接用抽芯鉚釘連接，須布置在水平中心線下方15?！?50范圍內(nèi)，縫1：3向下。環(huán)向接縫應(yīng)采用搭接或插縫（室外用搭接）。膨脹部位的金屬保護(hù)層應(yīng)采用活動(dòng)接縫，大型立式設(shè)備、儲(chǔ)罐伸縮縫應(yīng)采用S型掛接。

5、結(jié)語

總之，對(duì)于絕熱工程應(yīng)明確如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）不能忽視絕熱工程中材料的供貨質(zhì)量，尤其對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、容重等指標(biāo)。必須按設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。

（2）施工單位安裝時(shí)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)控偷工減料，必須嚴(yán)格按工序施工。

（3）對(duì)于絕熱工程的驗(yàn)收、日常運(yùn)行以及維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須引起足夠的重視。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫軍.石油化工管道網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)計(jì)算策略及其應(yīng)用研究[D].北京化工大學(xué)，2014.

（作者單位：福建福海創(chuàng)石油化工有限公司）