對化工裝置設備及管道防凍設計要點的探討

沈善強 陸星(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816000)

對化工裝置設備及管道防凍設計要點的探討

沈善強 陸星(青海鹽湖工業股份有限公司，青海 格爾木 816000)

化工裝置設備和管道的防凍設計是設備管道設計的重要內容，特別是在北方寒冷地區，經常發生因管道受凍而導致裝置停車檢修的現象，嚴重的時候還會導致設備和管件凍壞，給化工生產帶來嚴重的經濟損失。因此在裝置設備的設計過程中，一定要提高對防凍設計的重視，掌握設計要點，滿足設備管道的防凍需求。

化工裝置設備；管道防凍；設計要點

化工裝置設備和管道的防凍性能是其重要性能指標之一，如果在防凍設計方面不達標，輕者會導致設備管道停車檢修，需要對受凍設備和管道進行疏通和整改，重者會直接導致設備損壞。一旦發生設備受凍，會導致化工生產被迫中斷，由此帶來的經濟損失較為嚴重。因此，應在防凍設計方面進行優化，并對防凍設計進行嚴格審核，避免因防凍性能不足，引發生產事故，給化工企業帶來損失。

1 化工裝置設備的布置措施

1.1 框架封閉布置方法

化工裝置設備的布置合理性對其防凍性能有重要影響，通過對設備布置的優化，可以有效降低防凍設計難度。在裝置框架內層進行設備布置，可以利用第一層框架的局部空間，對泵設備和轉動設備進行集中的封閉布置。并在設計過程中注意以下三個方面：（1）當工藝介質是易燃易爆且比空氣輕的氣體時，應在泵房內開挖水溝，用以收集沖洗污水，并連接房外污水收集井，在泵房外部分的水溝是封閉的，具有防凍功能；（2）當工藝介質為易燃易爆且比空氣重的氣體時，泵房內不能開挖水溝，應利用土建自然坡度，傾向房內一側，并在低側設置帶水封地漏進行沖洗污水收集，地漏的管線也與外面的污水收集井連接；（3）當工藝介質為易燃易爆的液體時，泵房內應進行防火隔離設置，增加圍堰，布置安全連鎖和監控。上述布置措施都可以提高設備的防凍性能，也可以將冷卻水管引入泵房，對冷卻水管進行防凍保護。框架設備布置還可以采用半封閉的布置方式，對冬季主導風向側進行封閉處理，達到設備防凍保護的目的[1]。

1.2 管廊封閉布置方法

露天布置設備可以利用管廊進行封閉布置，或將全廠的泵設備和轉動設備集中在管廊下方的空間進行集中布置，可以對設備和管道進行防凍保護。

1.3 蒸汽冷凝液回收系統布置

設計蒸汽冷凝液回收系統時，應盡量將其布置在低處，方便蒸汽冷凝液的回收和利用，同時提升系統的防凍性能。

2 管道設計要點

2.1 放空與導淋管道

在許多北方化工裝置運行過程中，易凍介質管線的導淋閥最容易被凍結或凍壞，因此在設計時應提高對導淋閥設計的重視，控制好放空與導淋用的閥門距主管的距離，一般導淋閥前的短管不能超過100mm，而承插焊閥門的兩焊縫間長度則應取值50mm。法蘭閥的配對法蘭以焊法蘭為宜，使其與主管根部的補強件進行直接焊接，將兩者距離降低至最短[2]。

2.2 循環冷卻水管道

循環冷卻水管道的設計要點主要包括兩點：（1）應在上水、回水管末端設置連通管，提高其防凍性能，并使連通管與總管末端的距離最近。其自身防凍問題可以通過設置伴熱管解決，并采取微開閥門的控制方式，使連通管的常流水流量保持較小，從而避免受凍堵塞；（2）對于循環冷卻管的總管設計，應在不能加設連通管的部分采用支管對其末端進行連接，消除死角，防止循環冷卻水管出現末端凍結問題。

2.3 蒸汽冷凝液管道

蒸汽冷凝液管道的回收總管應該坡向其回收設備，并在設計過程中，盡量避免“液袋”形式的設計。對蒸汽冷凝液回收總管的高度進行設計，充分考慮疏水器“背壓率”問題，使其能夠滿足使用要求。疏水器組自身的設計應盡量避免旁路設計，并為疏水器組設計能夠檢測疏水器工作狀態的檢測閥。疏水器的前后切斷閥都應采用法蘭連接形式。

2.4 蒸汽和新鮮水管道

在化工生產中，易燃易爆的介質都存儲在化工裝置中，并設置有公用物料站。公用物料站在消防和檢修中有重要作用，不過在正常生產過程中，公用物料站使用頻率較低，蒸汽和新鮮水都處于靜止狀態，在低溫環境中容易使其傳輸管線的盲端死角出現凍結。因此對蒸汽和新鮮水管道進行設計，要充分考慮防凍問題，應減少框架布置形式的生產裝置的管線死角，消除凍結隱患。應盡量縮短支管與總管的距離，并對主管采取伴熱措施。蒸汽總管不需要伴熱，但應在在蒸汽總管的低點設置疏水閥組，并在高點設置放空閥。

2.5 伴熱管設置

伴熱管是提升化工設備管道防凍性能的重要設備，在對伴熱管進行設計時，應對設備、管道和儀表的伴熱管實施分開伴熱，而且不同操作壓力和溫度的伴熱管蒸汽不能回收到同一回收系統中。伴熱管的口徑設計應大于DN15，使每個蒸汽分配站的伴熱管引出當量長度基本一致。避免伴熱管在疏水器之前產生低點。

3 結語

總而言之，化工裝置設備和管道的防凍設計十分重要，關系到化工生產能否順利進行，一旦發生設備和管道受凍或凍壞，將給化工企業帶來較大的經濟損失。本文主要分析了化工裝置設備的布置方式和防凍設計要點，合理的設備布置方式可以有效降低防凍設計難度。

[1]王軻.我國北方地區化工裝置管道防凍設計分析[J].化肥設計,2016,01:33-35.

[2]張海伏.對化工裝置中管道支吊架的設計要點分析[J].中國石油和化工標準與質量,2017,04:123-124.