化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計實踐

鞏永健 李 歡

1.法瑪?shù)?山東)工程科技有限公司淄博分公司 山東 淄博 255000 2.遼寧方大工程設(shè)計有限公司山東分公司 山東 淄博 255000

蒸汽伴管是現(xiàn)代化工生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分之一。由于利用蒸汽能夠為化學(xué)反應(yīng)提供其所需要的熱量,因此蒸汽成為了化工生產(chǎn)中比較常用的一種伴熱介質(zhì),而蒸汽伴管也就被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)過程中。在化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計工作中,設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計原則,在保證伴管安全性和適用性的基礎(chǔ)上結(jié)合化工生產(chǎn)的實際情況進行伴管材質(zhì)以及尺寸規(guī)格等參數(shù)的選擇,加強蒸汽伴管的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計、保溫設(shè)計以及系統(tǒng)設(shè)計等,從而為化工生產(chǎn)的正常進行創(chuàng)造良好的前提條件。

一、設(shè)計蒸汽伴管的基本原則分析

設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管時,設(shè)計人員應(yīng)以保證管道質(zhì)量安全為基礎(chǔ),充分了解化工生產(chǎn)以及化工工藝對供熱的具體需要,合理進行各項設(shè)計參數(shù)的選擇,確保蒸汽伴管能夠適應(yīng)實際運行工況,為化學(xué)反應(yīng)提高穩(wěn)定可靠的熱量供給[1]。

二、設(shè)計蒸汽伴管要點分析

(一)合理選擇化工工藝管道蒸汽伴管材質(zhì)。在設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管時,選擇蒸汽伴管材質(zhì)是設(shè)計中的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。設(shè)計人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求以及化工工藝特點,在保證安全及適用性的基礎(chǔ)上充分考慮不同材質(zhì)的保溫能力、加工制作的難易程度等多項質(zhì)量性能指標(biāo),優(yōu)化設(shè)計方案,提高蒸汽伴管材質(zhì)選擇的合理性。目前在化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計中大多采用碳鋼管、不銹鋼以及紫銅管等材料。而通過總結(jié)設(shè)計實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),紫銅管以及不銹鋼材料的成本相對較高,但其加工制作比較容易,可以利用其作為蒸汽伴管的過濾器結(jié)構(gòu)材料或者閥門材料等[2]。與這兩種材料相比,雖然碳鋼管材料在可塑性方面有所欠缺,不過其成本低的優(yōu)勢較為突出,因此在化工工藝管道蒸汽伴管設(shè)計實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。在采用碳鋼管作為蒸汽伴管材料時,現(xiàn)階段大多采用的是DN15-DN25的碳鋼管材料,同時在設(shè)計實踐中可以采用卡套以及焊接等工藝對其進行連接處理,以確?；すに嚬艿勒羝楣艿恼w性能夠達到設(shè)計規(guī)范要求。

(二)合理確定化工工藝管道蒸汽伴管長度參數(shù)。合理確定伴管長度是化工工藝管道蒸汽伴管設(shè)計中的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。設(shè)計人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握蒸汽伴管應(yīng)用直徑以及管道直徑允許的最大值等各項數(shù)據(jù)信息,且應(yīng)結(jié)合實際情況對數(shù)據(jù)進行校驗,以保證伴管長度參數(shù)設(shè)置的合理性。同時在設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管長度時,設(shè)計人員應(yīng)合理控制熱分配站和蒸汽伴管起點的間距,以降低熱量在運輸過程中所產(chǎn)生的損耗。通?；すに嚬艿勒羝楣荛L度應(yīng)不超過15m,且應(yīng)將蒸汽伴管終點設(shè)置在收集站附近,伴熱系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)長度不應(yīng)超過30m[3]。此外,當(dāng)在化工工藝管道伴熱系統(tǒng)設(shè)計中采用了2組蒸汽伴管的設(shè)置方式時,應(yīng)將其中一組蒸汽伴管長度設(shè)計為比另一組長70%左右,這樣才能保證伴熱系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

(三)合理設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管支撐結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員在設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管結(jié)構(gòu)時還應(yīng)加強對其支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在對蒸汽伴管進行固定方式的設(shè)計時,根據(jù)設(shè)計實踐經(jīng)驗,可以采用鍍鋅鐵絲或者其他金屬扎帶對蒸汽伴管結(jié)構(gòu)進行捆扎固定,以確保其能夠與被伴熱管道連接牢固,為伴熱系統(tǒng)的安全運行奠定良好的基礎(chǔ)。同時在設(shè)計工作中還應(yīng)對捆扎結(jié)構(gòu)間距進行合理的控制,一般應(yīng)將二者間距設(shè)置在1m到1.5m左右。當(dāng)化工工藝管道蒸汽伴管采用墊層的設(shè)計方式時,設(shè)計人員應(yīng)合理利用墊層因素確保結(jié)構(gòu)捆扎可靠牢固。此外,在化工工藝管道蒸汽伴管支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計中,為了防止蒸汽伴管接觸被伴管道材料受到腐蝕,設(shè)計人員應(yīng)將墊塊設(shè)置與二者接觸位置,以確保伴熱系統(tǒng)的使用壽命能夠達到預(yù)期。

(四)設(shè)計強化化工工藝管道蒸汽伴管保溫能力。設(shè)計人員在設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管時還應(yīng)加強其保溫設(shè)計,目前在設(shè)計實踐中所采用的主要是異形或者圓形的保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。在采用圓形保溫結(jié)構(gòu)時,一般其保溫管殼為圓形硬質(zhì)材料,且管殼應(yīng)具有較好的耐熱能力,以確保其在與高溫管道接觸時不會對結(jié)構(gòu)的完好性產(chǎn)生不利的影響,這樣才能保證化學(xué)反應(yīng)供熱穩(wěn)定可靠。而在采用異形保溫結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式時,在其保溫管殼的設(shè)計實踐中大多采用的是圓形的半硬質(zhì)材料,這樣可以有效減小管殼加熱面積。同時由于保溫管殼為軟質(zhì)材料,比較便于捆扎,且能夠在捆扎處理后形成近似圓形結(jié)構(gòu),其保溫效果也較為突出,所以該類型的保溫結(jié)構(gòu)在化工工藝管道蒸汽伴管設(shè)計實踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

(五)優(yōu)化設(shè)計化工工藝管道蒸汽伴管布局。設(shè)計人員在化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計工作中還有對管道布局方案不斷優(yōu)化,一般應(yīng)將蒸汽伴管集中布設(shè)于主管兩側(cè)或其中一側(cè)。在設(shè)計方案中如采用垂直布局方式時應(yīng)確保伴管分布均應(yīng),嚴(yán)禁采用U型布局布設(shè)蒸汽伴管。同時,設(shè)計人員應(yīng)綜合考慮化工生產(chǎn)系統(tǒng)的各種相關(guān)因素,使蒸汽伴管具有較好聯(lián)動性和一定獨立性,以保證系統(tǒng)運行安全。

三、總結(jié)

很多化工產(chǎn)品在其生產(chǎn)過程中為了保證化學(xué)反應(yīng)的順利進行需要提供充足的熱量保證,因此必須采用蒸汽伴管等供熱方式,蒸汽伴管設(shè)計的合理性和科學(xué)性將對化工反應(yīng)能否正常進行以及化工生產(chǎn)安全產(chǎn)生重要的影響。因此必須高度重視化工工藝管道蒸汽伴管的設(shè)計問題,設(shè)計人員要不斷總結(jié)經(jīng)驗,按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范的要求對蒸汽伴管設(shè)計方案進行優(yōu)化,進一步提高伴管供熱的安全性和可靠性,推動我國化工工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。