石油化工裝置中工藝管道的伴熱設計分析

劉必強

（新疆華澳能源化工股份有限公司,新疆 克拉瑪依 834000）

石油是人們生產生活中的一項重要能源，在人們的日常生活中扮演著重要的角色，但石油作為一種不可再生的能源，因而在設置工藝管道時要考慮到如何減少能源的消耗的問題，伴熱設計就是其中的一種方法。在生產的各環節中為了減少設備和管道在運行的過程中吸收或散發熱量，因而隔熱相當重要，隨之產生的絕熱工程也逐步在化工裝置中得到了廣泛的應用。工藝管道通常采用的伴熱設計是：內伴熱管伴熱、外伴熱管伴熱、夾套伴熱以及電伴熱。接下來先對工藝管道的伴管以及夾套管伴熱進行分析。

1 應采用管道伴熱方式的工藝管道及其選用原則

明確哪些工藝管道適用于伴管或夾管伴熱的方式有著重要的意義，因為將不適用的伴熱方式盲目地應用于工藝管道中，不根據具體情況很可能造成偏差，達不到伴熱管道的效果甚至造成一些危害。而具體選用中，也應把握不同情況中的選用原則，選擇合適的管道伴熱方式。

1.1 應采用管道伴熱方式的工藝管道

在石油化工裝置中工藝管道的伴熱設計應采用伴管或夾管的方式，為了及時彌補管內介質的消耗，要及時從外部進行補充以維持輸送過程中介質溫度的管道。也適用于氣體管道中，因為在熱量消耗的過程中可能產生凝液，最后影響管道的正常工作或造成腐蝕。在一些情況中，輸送介質的壓力會急劇下降，溫度迅速減低甚至凍結管道造成堵塞，而另一種情況下的溫度下降是由于輸送過程中切換操作或間接性停止輸送造成的，在這種情況下也極有可能造成管道的凝結。在介質的整個輸送中，還有可能會因為熱量的損耗造成結晶影響管道的流通，也有可能輸送介質在環境溫度的作用下很容易就造成凝固。

1.2 伴管伴熱中應注意的選用原則

一般伴管伴熱在選用時，凝固點的管道溫度要高于或接近于輸送過程中介質的終端溫度或者環境的溫度時要使用伴管伴熱。在一些需要伴熱的氣體管道中，環境溫度低于輸送介質的露點時，或一些適合熱水伴管伴熱的管道，其中的介質溫度不高，一般低于其所能達到的凝固點的管道，或以40℃為臨界點，液體狀的介質凝固點低于這個臨界點的以及氣體介質的露點較之環境溫度較高的但又低于臨界點溫度的管道。

2 常見的工藝管道伴熱介質及蒸汽伴管的設計事項

選擇正確的介質能有效地發揮工藝管道的伴熱作用，降低輸送過程中能源的消耗。蒸汽伴管作為石油化工裝置中工藝管道的伴熱設計中常用的伴熱方式，應在使用的過程中注意具體的蒸汽伴管設計事項。

2.1 常見的工藝管道伴熱介質

常見的工藝管道伴熱介質主要有兩種：一種是熱水，另一種是蒸汽，但這兩種使用的溫度有所不同。在使用熱水這種介質時，溫度一般較低或在不能使用高溫伴熱介質的情況下，將熱水當做一種熱源；在使用蒸汽作為介質時，管內輸送介質的溫度應小于150℃的伴熱環境下，注意在選擇介質時應根據具體的溫度操作要求進行選擇。

2.2 蒸汽伴管的設計事項

蒸汽伴管在使用過程中要注意具體的伴熱及保溫的適用范圍，具體適用于管道或設備中介質凝固點及粘度較大的情況；也適用于整體溫度較高的情況，不論是工藝的介質還是設備或管道區域內防爆等級高時，在腐蝕性或熱敏性強度大的介質中也同樣適用。而蒸汽伴管不同于其他的伴管方式，使用的是一種特定的飽和蒸汽來加熱，以50℃為臨界點，輸送介質的凝固點高于或低于這個凝固點時，所采用的蒸汽伴管保溫也有異。

在具體的蒸汽伴管的設計事項中，首先要選擇合適的管道伴熱管的管徑以及配備相應的管道伴熱管數，在一般情況下，采用的是普通管徑的伴熱管，但在一些情況中也會使用較大伴熱管的管徑。在確定伴熱管管數時要根據具體的輸送介質以及管道的直徑來確定，還要根據具體的工程規劃要求，依據具體的絕熱保溫等級和相關的數據進行確定。其次，要對伴熱管的補償要求進行了解，在一些不能進行自然補償中要在一定距離內增加補償器，一般使用的是U型或螺旋長繞型；在轉彎處的自然補償中要作伴管固定點，保護伴管的保溫結構；而伴管的固定點最好使用扎帶進行捆綁固定，其中還應加入隔離墊。

3 伴管設計時應注意的問題

半管設計中要注意的問題比較多，在引出伴管蒸汽時應從頂部入手，還得在接近引出的位置上設置切斷閥并保持在水平的管道上，而伴管蒸汽的引入也應從高處開始，減少U型路線的經過，減少氣阻及液阻的產生，最后讓凝結水從低處排除；在疏水閥的安置上應注意獨立在每根管上安裝不能與其它伴管合用，回收后的凝結水應集中進行排放；在輸送介質的過程中為防止蒸汽進入凝結水管中，導致系統的背壓升高，最終擾亂了凝結水系統的工作，因而旁路閥不應安裝在疏水閥組中；在伴管敷設上，被伴管進行水平敷設時要將伴管放置在被伴管的下方或兩側，而在被伴管垂直敷設時，依據伴管的數量要圍繞被伴管作均勻地敷設，伴管敷設應順著自身的外形，但盡量減少U型的敷設；在主管與支管的伴熱不統一時，主管伴熱而支管沒有伴熱時要將支管的第一個切斷閥進行伴熱；伴管的連接處應用焊接的方式，順著外形到被伴管的一些位置時要注意使用法蘭或活接頭的方式連接。

石油化工裝置中工藝管道的伴熱設計涉及到諸多問題，其中主要要了解工藝管道伴熱設計的主要方式，以及各方式中的注意要點，在具體的操作設計上要調節各方面的因素以保證管道伴熱設計的效果。在當前石油化工行業高速發展的情況下仍應注意能源的節約，利用工藝管道的伴熱設計降低介質輸送過程中的消耗，提高石油化工行業的經濟效益。

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