石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計(jì)

惠澤航，牛芳菲，韓元仿

（中國石油工程建設(shè)有限公司華北分公司，河北滄州 062550）

石油化工生產(chǎn)過程中，裝置的穩(wěn)定性是生產(chǎn)過程控制的必要條件。蒸汽的公用工程物料控制中，蒸汽是核心原料，其主要功能包括動(dòng)力、加熱、消防控制等。按操作壓力來進(jìn)行劃分，則包括超高壓、高壓、中壓與低壓等不同的類型。根據(jù)操作溫度做好過程控制，管徑的設(shè)置也會(huì)相應(yīng)的存在差別。為了進(jìn)一步探討石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，現(xiàn)就管道布置與配管設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 石油化工工藝裝置蒸汽管道配管概述

1.1 蒸汽管道布置

蒸汽管道的布置主要以某1 000kt/a生產(chǎn)設(shè)備為研究對象。采取3橫5縱的設(shè)計(jì)模式來進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。根據(jù)管廊配管設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，具體的設(shè)計(jì)需要控制好工藝物料管道的管理，包括公用工程管道的使用要求，做好所在位置的控制與管理。根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以劃分為高壓、超高壓以及中壓和低壓等部分。下面就4個(gè)管道的布置情況進(jìn)行原則性闡述。首先，4根管道布置選擇靠近管廊的部分，這樣一來補(bǔ)償器的設(shè)置難度較低，更適應(yīng)于石油化工工藝的實(shí)現(xiàn)要求。通過n類型的補(bǔ)償器，可以使得管道的膨脹吸收效果提升，同時(shí)也可以避免波紋管膨脹帶來的不利影響，成本較高同時(shí)也容易出現(xiàn)損壞。在進(jìn)行補(bǔ)償器的位置調(diào)整時(shí)，需要做好管道的應(yīng)力計(jì)算，以計(jì)算的實(shí)際結(jié)果作為后期的配置要求。在物料管的管道設(shè)置方面，需要做好兩側(cè)分別設(shè)置，切實(shí)關(guān)注芳烴裝置的高溫高壓特征，針對壓力等級的布局，需要滿足幾個(gè)基本的原則，既要做好補(bǔ)償器的集中設(shè)置，又要做好熱膨脹系數(shù)的補(bǔ)償。在確定補(bǔ)償器所在的位置之前，還需要關(guān)注高壓蒸汽管道的設(shè)置問題。針對中壓蒸汽的設(shè)計(jì)，則需要考慮到間隔的問題，間隔要控制在80m以內(nèi)，而低壓蒸汽則可以適當(dāng)放寬到100m。值得注意的是，不同的項(xiàng)目采用的氣量存在明顯的差別，針對補(bǔ)償器的過程進(jìn)行設(shè)置，要做好溫度管道的整體控制，滿足補(bǔ)償器的設(shè)置要求。一旦出現(xiàn)無法設(shè)置的問題，則應(yīng)該通過保持固定點(diǎn)的間距方式來盡可能滿足固定點(diǎn)間距的要求。針對補(bǔ)償器進(jìn)行設(shè)置，可以在兩側(cè)最為合適的距離來進(jìn)行管道應(yīng)力導(dǎo)向設(shè)置。針對管道實(shí)施應(yīng)力計(jì)算，必須基于一定的應(yīng)力導(dǎo)向機(jī)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)。

1.2 蒸汽管道配管設(shè)計(jì)

在蒸汽管道的配管設(shè)計(jì)過程中，支管的架設(shè)位置十分關(guān)鍵，必須要盡可能消除對主管位的不利影響，支管能夠直接承受的應(yīng)力范圍不宜過大。大多數(shù)情況下，蒸汽主管道可以采用二閥組來滿足工藝設(shè)備的使用要求。工藝管道的蒸汽管道通過設(shè)置三閥組的方式來滿足切斷閥間設(shè)置檢查，這樣一來就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并做好泄漏控制，做好蒸汽支管低點(diǎn)排液，做好蒸汽支管的最低點(diǎn)設(shè)置，減壓控制等工作也需要配置完成。在支管的布置過程中需要考慮到工藝要求，切斷閥門布置后能夠靠近主管道平均值，可以更好地適應(yīng)操作要求。在蒸汽支管構(gòu)建過程中，要考慮到蒸汽管道的引出等問題，如果選擇n形的補(bǔ)償，則不得引出支管，在靠近補(bǔ)償器的兩端支管引出支管時(shí)，需要避免主管發(fā)生的位移，不應(yīng)該出現(xiàn)支管承受較大應(yīng)力。

2 蒸汽管道排液設(shè)施設(shè)置

蒸汽管道的排液設(shè)施設(shè)置需要根據(jù)蒸汽的使用需求來進(jìn)行調(diào)整。一般來說，過熱蒸汽問題不需要進(jìn)行專門的排液設(shè)施來進(jìn)行設(shè)置。在生產(chǎn)過程中，凝液會(huì)產(chǎn)生，在開車、暖管過程中需要考慮到生產(chǎn)凝液的處理問題。管道的低點(diǎn)在完成設(shè)置后，需要做好排液設(shè)施的設(shè)置管理，需要滿足排液設(shè)施的設(shè)置要求即可。

在常規(guī)條件下，高壓蒸汽管道當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)大量的液體，所以在進(jìn)行疏水設(shè)施的設(shè)置時(shí)需要考慮到基本的設(shè)計(jì)要求。針對超高壓的蒸汽管道，冷凝水的排放需要避免直接排放的模式。低點(diǎn)的排水設(shè)施要滿足復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求，開閉閥等是構(gòu)成排液設(shè)施的設(shè)置要求。

針對中壓、低壓蒸汽管道而言，出現(xiàn)冷凝液的概率也相對比較低，此時(shí)還有出現(xiàn)縮合物的風(fēng)險(xiǎn)。從這個(gè)角度來看，管道的低點(diǎn)設(shè)置也是疏水模式。這里提到的疏水設(shè)施包括門廊、止回閥門等部分，不同類型的蒸汽管道，排水標(biāo)簽規(guī)格也存在一定的差別，大多數(shù)情況下可以設(shè)置在150mm以內(nèi)。蒸汽支管最低點(diǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要滿足設(shè)計(jì)的基本要求。調(diào)節(jié)閥的質(zhì)量要達(dá)到穩(wěn)定性的控制要求，同時(shí)水分的分離設(shè)備也可以與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保持一致。分配管、閃蒸罐底需要具體的標(biāo)準(zhǔn)相互吻合。

3 蒸汽凝液管道布置與布置要點(diǎn)分析

蒸汽凝液管道布置需要滿足補(bǔ)償凝液管道與蒸汽管道的同層布置要求。在凝結(jié)管道形成一定的補(bǔ)償狀態(tài)后，為了避免出現(xiàn)沖突，可以設(shè)置為水平方向的補(bǔ)償設(shè)備，如圖1所示的補(bǔ)償示意圖。

圖1 補(bǔ)償器示意圖

根據(jù)不同的壓力進(jìn)行蒸汽疏水閥設(shè)置，以滿足凝液需求，做好整體回收管的管理。公稱直徑為支管需要做好凝液回收頂部的設(shè)置，公稱直徑應(yīng)該控制在50mm支管內(nèi)，直接在凝液回收頂部進(jìn)行回收。凝液回收系統(tǒng)采用疏水閥，選擇法蘭連接，入口管道不應(yīng)該有袋形。凝液回收過程中，會(huì)出現(xiàn)總管高于疏水閥的情況，此時(shí)需要除去熱動(dòng)力疏水閥的影響，在疏水閥下部設(shè)置止回機(jī)構(gòu)。綜合考慮到管道的吹掃與拆卸需求，要進(jìn)一步做好法蘭的連接控制。

在管道選擇時(shí)，要做好管道直徑的管理，確保實(shí)際的需求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)控制要求。在直徑整體偏大的情況下，勢必會(huì)導(dǎo)致成本的增加，熱量整體損失也比較大，冷凝水的變化幅度會(huì)進(jìn)一步增加。在直徑較大差異的情況下，蒸汽的流速也會(huì)持續(xù)的出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題，對于設(shè)備控制的要求更高。采用特殊補(bǔ)償器來進(jìn)行設(shè)定，補(bǔ)償固定點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)值會(huì)更為匹配，此時(shí)設(shè)計(jì)的效果會(huì)得到大幅度的強(qiáng)化。一些特殊情況下水會(huì)頻繁出現(xiàn)錘問題，需要優(yōu)先解決這個(gè)問題。針對相關(guān)裝置、閥門來進(jìn)行安裝，管道當(dāng)中出現(xiàn)大量的振動(dòng)，此時(shí)水錘現(xiàn)象出現(xiàn)。大多數(shù)情況下，管道中不需要進(jìn)行專門的支管設(shè)置，為了進(jìn)一步避免管道下沉的問題，需要做好管道的科學(xué)設(shè)置，使蒸汽管道設(shè)置細(xì)節(jié)得到整體細(xì)化，從而確保生產(chǎn)效率的全面提升。在整個(gè)布置過程中，石油化工裝置的管道規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，對于技術(shù)水平的要求也在持續(xù)增加，普遍的管道設(shè)計(jì)模式顯然無法滿足實(shí)際的生產(chǎn)發(fā)展需求。在管道安排過程中需要滿足應(yīng)力控制的整體要求，這樣才能夠切實(shí)保障管道設(shè)計(jì)的實(shí)際效果，做好成本控制的整體分析與管理工作。

4 結(jié)語

綜上所述，為了進(jìn)一步提升我國石油化工行業(yè)的整體發(fā)展水平，需要在做好蒸汽管道排液設(shè)施設(shè)置的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做好凝液管道的布置與要點(diǎn)控制工作，關(guān)注管道直徑的吻合度，同時(shí)做好設(shè)備的穩(wěn)定性補(bǔ)償，在管道設(shè)置中應(yīng)該避免大量的支管應(yīng)用，確保排液設(shè)施的設(shè)置水平，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化奠定良好的基礎(chǔ)條件。