淺談石油化工工藝裝置的蒸汽管道設置

侯貴軍

(東洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

淺談石油化工工藝裝置的蒸汽管道設置

侯貴軍

(東洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

文章以1000kt/a乙烯裝置為例,簡明、清晰地論述了石油化工工藝裝置管廊上蒸汽管道的設計思路;并對蒸汽管道排液裝置、蒸汽支管、蒸汽凝液管道的設置進行了具體探討與論述。

石油化工工藝裝置 蒸汽管道 排液裝置 蒸汽支管 凝液管道

石油化工工藝裝置與技術隨著社會經濟和石油化工產業的飛速發展取得了較大的進步。蒸汽管道是石油化工裝置中的重要公用工程管道,對石化裝置的運行與性能尤為重要。蒸汽管道具有高溫和汽液兩相流等特點,在對蒸汽管道與蒸汽凝液管道進行配管設計時,不僅要考慮經濟性、合理性、整潔性、美觀性,還要充分考慮蒸汽管道的設計要求,設計中,必須滿足蒸汽管道的應力計算和蒸汽管架的設計要求。通過對這些因素的充分考慮,才能提高蒸汽管道配管設計的合理性,確保石油化工裝置的安全可靠運行。

1 管廊上蒸汽管道的設計思路

在管廊上蒸汽管道的設計中,應當綜合考慮各方面的影響性因素。本文以1000kt/a乙烯裝置為例,簡明、清晰地論述管廊上蒸汽管道的設計思路。

1000kt/a乙烯裝置由五根管廊組成,五根管廊分為三橫和兩縱兩種設置方式。三橫管廊設置分為四層,分別為EL+5.500管廊、EL+8.500管廊、EL+ll.500管廊與EL+l4.500管廊;兩根縱管廊同樣設置為四層,分別為EL+7.000管廊、EL+l0.000管廊、EL+l3．000管廊與ELl6.000管廊。按照管廊配管設計的相關規定,該乙烯裝置管廊的1層與管廊的2層應當布置工藝物料管道,管廊的3層應當布置公用工程管道,管廊的4層應當布置火炬管道以及電氣和儀表電纜槽板。該乙烯裝置中的蒸汽管道屬于公用工程管道,應當設置在縱橫管廊的第3層。

1000kt/a石油化工工藝裝置主要包括13兆帕的超高壓蒸汽、4兆帕的高壓蒸汽、1.6兆帕的中壓蒸汽以及0.4兆帕的低壓蒸汽4種壓力等級的蒸汽。本節將分別對上述四種蒸汽管道的布置原則、設計思路與要求進行詳細的闡述。

首先,13兆帕的超高壓蒸汽、4兆帕的高壓蒸汽、1.6兆帕的中壓蒸汽以及0.4兆帕的低壓蒸汽這四條蒸汽管道布置時,應當盡量靠近管廊的一側,進行應力分析計算之后,可設置“Π”型補償器對管道的熱膨脹進行有效的吸收。在設置“Π”型補償器時,盡可能成組式設置,若管徑較大或溫度較高,需要較大補償量時,將管道布置在管廊的外側,若管徑較小或溫度不高,無需較大補償量時,將管道布置在管廊的內側。

其次,在多層管廊的管道布置中,應當將蒸汽管道布置在比較上層的位置,例如可以布置在第3層。對于只能布置在下層的蒸汽管道,應當將其布置在管廊的外側,不能靠近液化烴管道、低溫管道。保溫后,管道之間的距離至少為500毫米,最好是將這些管道隔開布置。如果蒸汽管道與公用工程管道必須布置在同一層,那么,保溫后管道的間距至少為50毫米,還應當考慮蒸汽管道的橫向熱位移。

電氣與儀表電纜槽板通常是布置在蒸汽管道的同層或上層,大多情況下布置在第4層。如布置在同層,保溫后的距離應在200毫米及以上;對于公用工程管道,最好是將其隔開布置;如果將公用工程管道布置在蒸汽管道的上層,保溫后管道的距離至少在500毫米及以上。

2 管廊上蒸汽管道排液裝置的設置

通常來講,蒸汽管道除高溫蒸汽外,很少甚至幾乎不產生液體,然而在開車及暖管階段,蒸汽管道會產生大量的凝液,因此,應當在管廊上蒸汽管道的低點處加設排液裝置和經常疏水設施,將凝液排出。蒸汽主管進入到裝置界區的切斷閥上游,應加設排液設施或經常疏水設施,方便閥門開啟。在蒸汽管道減壓閥、調節閥前,必須設置排液裝置和經常疏水設施。

3 蒸汽支管的設置

蒸汽支管必須從主管的頂部引出,如果必須在蒸汽支管上設置切斷閥,那么應當將切斷閥設置在靠近蒸汽主管的水平管段上,且操作方便。嚴禁從滅火用途蒸汽管道、消防用途蒸汽管道包括吹掃用途蒸汽管道上引出支管;嚴禁從蒸汽管道的再沸器以及“Π”形補償器上引出支管。從主管的頂部接出的蒸汽支管應當采用二閥組或三閥組,以便隨時檢驗蒸汽管道的泄漏情況。

蒸汽支管的低點需要設置排液裝置,或經常疏水設施,最佳位置如下:(1)在蒸汽支管的最低點設置排液裝置,或設置經常疏水設施;(2)在蒸汽支管減壓閥和調節閥之前設置排液裝置,或設置經常疏水設施;(3)在蒸汽分水器以及蒸汽加熱設備的最低點設置排液裝置,或設置經常疏水設施;(4)在經常處于熱備用狀態的設備進汽管切斷閥之前的最低點設置排液裝置,或設置經常疏水設施;(5)在蒸汽透平機、蒸汽泵以及換熱器的蒸汽進汽管入口切斷閥前的最低點設置排液裝置,或設置經常疏水設施。

4 蒸汽凝液管道的設置

通常而言,蒸汽凝液管道和蒸汽管道都是布置在管廊同一層的。如果蒸汽凝液管道上需要設置“Π”形補償器,“Π”形補償器應當水平設置,或將立管設計成傾斜段,以避免水錘的影響。在布置蒸汽凝液管時,應當對凝液進行分別回收,將超高壓蒸汽、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽等不同的疏水閥流出的凝液應分別接到相對應的凝液回收管中,不能出現混接。如支管直徑≥50毫米,應當順著介質流向的45°將蒸汽支管傾斜接在蒸汽凝液回收總管的頂部;如支管直徑＜50毫米,可以將蒸汽支管垂直接在蒸汽凝液回收總管的頂部。

5 結語

綜上,管廊上蒸汽管道的設計思路,超高壓、高壓、中壓蒸汽以及低壓蒸汽這四條蒸汽管道的布置應當盡量靠近管廊的一側,在多層管廊的管道布置中,應當將蒸汽管道布置在比較上層的位置,對于只能布置在下層的蒸汽管道,應當將其布置在管廊的外側,電氣與儀表電纜槽板通常是布置在蒸汽管道的同層或上層。蒸汽管道在開車或暖管階段,很容易產生大量的凝液,必須要設置凝液設施,還應當在蒸汽管道的低點處加設排液裝置和經常疏水設施。蒸汽支管必須從主管的頂部引出。

一言以蔽之,石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計具有高復雜性特點,必須對各種影響性因素進行全面而綜合的分析,分析這些因素對石油化工工藝裝置管道運行的影響。在具體的設計中,我們應當從實際出發、利用不同壓力蒸汽的特性,充分發揮設計者的主觀能動性與創造性,提高石油化工工藝裝置的科學性與合理性。

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