石化輸油管道設(shè)計中蒸汽伴熱的應(yīng)用探討

付新堯（北京華福工程有限公司天津分公司，天津 300000）

石化輸油管道設(shè)計中蒸汽伴熱的應(yīng)用探討

付新堯（北京華福工程有限公司天津分公司，天津 300000）

當前，石油化工企業(yè)輸油管道大多都需要保溫以及拌熱，在伴熱過程中，使用最多的是蒸汽伴熱法，本文將結(jié)合蒸汽伴熱法的特征、優(yōu)勢等分析其在輸油管道中的具體應(yīng)用過程。

石化輸油管道設(shè)計；蒸汽伴熱；應(yīng)用分析

在我國石油化工企業(yè)當中，為了能夠使各項生產(chǎn)操作更加規(guī)范，使油氣停運輸期間在管道中的溫度合理就必須采用伴熱方法，使油氣運輸能夠更加安全。下面就對石化輸油管道設(shè)計中的蒸汽伴熱具體應(yīng)用進行分析。

1 外伴熱管

1.1 工藝的計算方法

對外伴熱的計算影響最大的就是保溫的構(gòu)造，其具體的影響因素如下所示：

1.1.1 圓形保溫結(jié)構(gòu)

首先是圓形保溫結(jié)構(gòu)影響，這種圓形保溫結(jié)構(gòu)外殼是一個圓管，在管內(nèi)布設(shè)著非常多的伴熱管道與主管道。并且這種圓形的結(jié)構(gòu)中還包含了單根伴熱管和雙根伴熱管。但單根管與雙根管的構(gòu)造存在非常大的差異［1］，具體見下圖所示：

圖1圓形保溫結(jié)構(gòu)單根伴熱管

通過伴熱計算公式能夠了解最佳的伴熱效果，但卻會將主管保溫殼所散失的能量忽視掉，蒸汽伴熱下熱量損耗的公式如下：

Do在上述公式當中，表示的是主管保溫層的外部半徑，單位為m；

Di表示的是主管保溫層的內(nèi)徑，單位為m；

K表示熱量損耗系數(shù)，系數(shù)值一般都在1.162～1.35之間；

q1表示伴熱管管道熱損值，單位為W/m；

t值主管內(nèi)的介質(zhì)溫度；℃；

to為環(huán)境溫度；

α是管道保溫層向大氣中釋放的熱量系數(shù)值

αi是加熱空氣向保溫層釋放的熱量系數(shù)［2］。通常，=12.83W（m2.K）

1.1.2 非圓形的保溫結(jié)構(gòu)

還有一種結(jié)構(gòu)被稱為異形保溫結(jié)構(gòu)，使用的材料全部為保溫效果良好的保溫材料，并在其中參雜了非常多的粘合劑，增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在安裝這種異形保溫殼過程中，因為綁扎的的過緊，會出現(xiàn)非圓形的異形結(jié)構(gòu)。非圓形的單根伴熱管結(jié)構(gòu)如下圖所示。

在對非圓形的保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，需要注意非常多的問題，比如，結(jié)構(gòu)內(nèi)的材料不能與加熱空間離得過近，空間要使用其他材料填充，比如，膠泥等，如果距離過近將使管道的伴熱保溫效果大大降低。如果不得不使用軟性材料填充，則要在管道外圍包扎一層鐵絲網(wǎng)，確保加熱空間內(nèi)的溫度達到指標［3］。

1.2 安裝設(shè)計

1.2.1 設(shè)計過程中的一般要求

最好使用支管將伴熱蒸汽從主管道的上部引出來，還要在支管管道的根部位置設(shè)計出一個閥門，當成管道的切斷閥，設(shè)計在水平管道上最適宜。

1.2.2 對于蒸汽伴熱的伴熱管，每一個管道都要單獨設(shè)置一個疏水的管道設(shè)施，不能與其他的蒸汽伴熱管道一起使用，這樣不利于疏水［4］。

1.2.3 伴熱疏水管閥最好好使用過濾器過濾一遍，這就要在疏水管閥前設(shè)置一個Y型的過濾器。

1.2.4 經(jīng)過了疏水閥過濾后的水會變成凝結(jié)水，排放過程中最好集中進行排放。

1.2.5 為了防止出現(xiàn)蒸汽管道中的蒸汽全部凝結(jié)到管道的管網(wǎng)中，就要適當?shù)脑黾庸艿老到y(tǒng)的背壓，這樣能夠確保水管系統(tǒng)在平穩(wěn)的狀態(tài)下運行，并且疏水閥組一通常都要設(shè)置在旁通的管道中。

1.2.6 供給的伴熱蒸汽管道最好要從高處進行引流，還要沿著伴熱的管道進行布設(shè)，這樣由高到低的布設(shè)能夠使凝結(jié)以后的水沿著低處排出去，為此，在管道設(shè)計過程中，要盡量避免出現(xiàn)U型的管彎以防止造成管道內(nèi)積聚更多的液阻。

1.2.7 對于封閉的凝結(jié)水管道系統(tǒng)，疏水閥要盡量排干凈，凝結(jié)水管道返回過程中最好沿著管道內(nèi)的介質(zhì)流向呈45°角收回，并要與主管道的上部進行連接。

1.2.8 而在非封閉的凝結(jié)水管道系統(tǒng)當中，從疏水閥中流出的水要經(jīng)過分離設(shè)備過濾，還要經(jīng)過冷卻以后排入到水系統(tǒng)的管網(wǎng)中。

1.2.9 對于半徑在2米以內(nèi)的輻射區(qū)域，要設(shè)置4個以上的伴熱點以及回收點，而前提是要設(shè)計出蒸汽的分配站與疏水站。

2 內(nèi)管的伴熱

2.1 內(nèi)管伴熱的計算方法

一般，內(nèi)管的伴熱直徑與伴熱管道的介質(zhì)粘度之間存在聯(lián)系。在適宜的操作條件下，介質(zhì)的溫度會與伴熱的溫度存在差異，其規(guī)律為：在介質(zhì)溫度與伴熱管道直徑溫度相同的情況下，內(nèi)伴熱管的直徑會隨著介質(zhì)的粘度增加而增加，還會隨著介質(zhì)的流速增大而增大。

2.2 伴熱管的蒸汽消耗量

內(nèi)伴熱管的伴熱長度一般都在120米左右，最大不能超過300米，并且內(nèi)伴熱管的蒸汽損耗量是直徑外伴熱管蒸汽損耗量的80%。

3 結(jié)語

本文主要對石化輸油管道設(shè)計中的蒸汽伴熱的應(yīng)用方法以及設(shè)計中需要注意的問題進行了分析，可見，隨著石油化工行業(yè)的飛速發(fā)展，裝置內(nèi)管伴熱已經(jīng)成為一種新趨勢。

［1］王文.全面提升工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展水平進一步拓寬地面建設(shè)工程市場［C］.中國石化石油工程技術(shù)與管理會議文集，2011：241-247.

［2］盛予非.燃煤鍋爐在15萬t/a工業(yè)白油及溶劑油工程項目的應(yīng)用［J］.山東化工，2012，41（4）：101-105.

［3］雷聰.水煤氣凈化裝置蒸汽—凝液系統(tǒng)及蒸汽伴熱系統(tǒng)的改造優(yōu)化［J］.電子制作，2014，（11）：139-141.

［4］江山，沙亦強.火電廠蒸汽伴熱與電伴熱方案的技術(shù)經(jīng)濟比較［J］.中國電力，2011，34（8）：7-9.

付新堯（1974年9-），大專學歷，工程師。北京華福工程有限公司天津分公司，目前從事的工作化工工程管道設(shè)計。