化工裝置中夾套管管道的配管設計探析

侯長宇

摘要：夾套管是化工實際生產中廣泛應用的保溫管道類型之一。夾套管具有適應廣泛、溫度調節迅速、伴熱均勻、伴熱效率高的優勢，因此在實際生產中大量被采用。本文就對化工裝置中夾套管管道的配管設計進行了詳細的探討。

關鍵詞：化工裝置；夾套管；設計

中圖分類號：RU946 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0425-01

1 夾套管的優點和用途

在石油化工生產中，經常采取對工藝管道伴熱的方法設計，是為了防止產品固化和腐蝕性冷凝液的形成，避免在低溫環境下產品會產生成分的分離，不僅能有效的保持高粘度產品的流動性，還能有效的避免工藝流體在低溫的情況下產生堵塞，從而使產品的特定溫度能保持穩定，最終可以有效的促進生產操作的正常進行。為了減少管內的熱損失，必須把管內介質的溫度控制在一個適當的范圍內，這時我們需要采用補充熱量的方式來控制管內的溫度，夾套管的用途和作用就是能很好的補充熱量。由于夾套管伴熱具有伴熱均勻和伴熱效率高等特點，在使用夾套管時，當管道內某一塊區域溫度下降時，這個區域的局部壓力便會下降，夾套管的作用就是能及時的補充熱的介質，氣相熱載體泠凝會同時釋放大量的潛能。由于夾套管的伴熱適度范圍較廣，調節溫度的速度較快，因此，比較適用于對于工藝要求較高的場合，尤其適合高溫場合的使用。但是所有的事物都不是十全十美的，夾套管也存在一定的缺點，夾套管的內管一旦發生泄漏，檢修存在一定的困難，而且不易被發現，制造要求也相對較高。夾套管的加熱和保溫作用的熱載體一般是熱媒和蒸汽兩種介質組合而成，熱媒的優點在于比熱大和熱穩定性質好，屬于很好的熱載體，在高溫情況下對應的壓力相對較低，但是由于在使用前必須另外加設溫控系統，熱媒加熱爐和循環泵等設備，才能正常的提供一定流量的和一定溫度的熱媒，所以投資較大。蒸汽的優點在于取用方便，但必須在溫度低于200℃的環境才能正常的工作。

2 化工裝置夾套管的配管設計

2.1 夾套管的長度

在夾套管的設計當中，為了防止熱脹冷縮而造成的移位，夾套管的長度設計是解決此問題的關鍵。夾套管的長度和尺度是夾套管設計中的重要環節，因為它的長度會直接影響管內流體的特征，隨著夾套管長度的增加，熱媒體的沿程和局部阻力會導致壓力損失增大，管內的流速會不斷下降，內外管之間的傳熱效果也會受到影響而隨之下降，所以，夾套管的長度應該取決于保持熱媒在最低溫度下具有必須的流量所決定，根據經驗來說，一般的的蒸汽夾套管的長度為15米左右。

2.2 夾套管的類型

夾套管按照熱媒體的種類可以分為：熱油夾套、熱水夾套和蒸汽夾套等類型，但它們的設計原則幾乎是一樣的，這些類型的夾套管分別適用于相應的化工物料，內管焊縫外露型和內管焊縫隱蔽性的形式取決于管道的結構形式和套管和內管的連接形式，這兩種形式一般被統稱為不完全夾套管和完全夾套管，不完全夾套管僅適合在直管管段上使用。

2.3 夾套管的焊接與材料選擇

在一般情況下，如何選擇夾套管的內管和外管材料，完全取決于它們各自管內流體的壓力、溫度和特性，在選擇材料之前必須考慮不同的工作介質對管道的腐蝕性，然后再科學的分析不同材料的性質，同時也必須要考慮管壁的厚度能承受的最大的工作壓力，經過對這兩個問題的仔細分析，從而最終選擇合適的材料。此外，夾套管的管配件一般都是采用對焊的方式。

2.4 內外管的熱應力

因為夾套管的內管和外管的介質不同，所以介質的溫度相對也不同，介質所引起的熱膨脹應力也存在明顯的差異。所以在進行夾套管的設計時，應該分別進行科學的熱應力計算，一旦內管道和外管道計算出的熱應力不相同時，在夾套管的設計中就必須加入膨脹節的設置，力求達到夾套管膨脹時能夠移位的效果，要想滿足夾套管內外管的膨脹移位的要求，可以在彎頭處的設計時，采用改變外管直徑來減少內外管的膨脹差，從而使導向板盡可能的吸收膨脹差。

2.5 夾套管的跨接管和坡度

夾套管在水平敷設時，如果遇到對坡度有要求時，必須保證套管內介質流向和坡向相同。在每個夾套的伴熱系統中必須單獨設置疏水閥，對于蒸汽夾套管，蒸汽由套管上部引入，凝結水由套管下部排除，必須分別為排凝管和供氣管設置切斷閥。因為每節夾套管受到套管與內管熱脹量差的限制，所以夾套管的長度由管道布置來決定。每節夾套管是長度一般不能超過6米，夾套閥門要通過跨接管串接，跨接管要采用法蘭連接，每節夾套管之間的蒸汽則需要通過跨接管進行串接。水平夾套管的跨接管一般有3種方式：在水平夾套管底部布置跨接管、在水平夾套管底部切線方向布置跨接管、蒸汽上進下出垂直方向跨接。

3 套管的管件選用原則

3.1 三通

三通的選用情況一般是根據支管的管徑來確定的，夾套管的三通一般使用剖切的方式，剖切的方式分為縱剖和橫剖，這個可以根據實際情況進行選擇。

3.2 彎頭

如果夾套管內管彎頭的曲率半徑等于或小于1.5DN時，可以使用標準彎頭。內管和套管彎頭的曲率半徑等于或大于3DN時，套管彎管可采用剖切形，內管彎頭和外管彎頭之間必須要留有一定的間隙，間隙值必須要符合熱應力計算所得出的數值，并且要滿足設計規定的要求。

3.3 異徑管

夾套管的異徑管應該選擇標準的異徑管，內外管的異徑管必須選擇標準的對焊接。要為外管的異徑管和內管的異徑管的接頭部位安排合理的位置，為了避免內管與外管之間的相互影響，在接頭部位一定要錯開50毫米的距離。

3.4 定位板

夾套管的內管必須采用定位板定位，定位板應該設置在內管的外壁上，定位板的作用是為了防止內、外管的偏心，定位板的材質必須和內管的材質相同，必須注意安裝方位不能影響內管的熱位移和介質流動。如果定位板的設置在拐彎處，一定不能影響內管和外管的熱位移，一般定位板的長度是40毫米，一般可以設置在離彎頭10毫米左右的部位。

3.5 跨接管

夾套管之間的蒸汽管要使用跨接管進行串接，一般使用法蘭連接方式，其作用是為了方便拆卸，水平夾套管的跨接管存在伴熱介質上進下出。

4 結束語

綜上所述，在一些工藝介質為高粘度和高熔點的物質行業中，夾套管的運用較為普遍，夾套管的優勢在于運送熱介質時，可以有效的降低熱損失和維持管內介質的溫度，所以在一些對溫度要求較高的行業中，夾套伴熱方式慢慢的發展起來，同心的外管內流動的熱載體可以起到加熱和保溫的作用。由于夾套管具有伴熱均勻，伴熱效率高和溫度調節速度快等特點，所以在現代的石油化工生產中得到了廣泛的應用。夾套管的配管設計不但要保證管內伴熱介質的流動通暢，還要保證內外管的熱膨脹應力一致，才能讓夾套管的使用得到更好的發展。

參考文獻

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[2]田軼華，陳潔，蒙燕婕.淺談化工設備中夾套管的配管設計[J].中國石油和化工標準與質量，2011，31（6）.