重交瀝青裝置管道統籌伴熱設計方法

孫小祿，王玉斌，王俊美

(海工英派爾工程有限公司,山東 青島 266101)

重交瀝青裝置管道統籌伴熱設計方法

孫小祿，王玉斌，王俊美

(海工英派爾工程有限公司,山東青島266101)

依據筆者多年的設計經驗，對重交瀝青裝置伴熱設計方法進行了創新。新的統籌伴熱設計方法從管道保溫層厚度計算、伴熱管管徑和最大有效伴熱長度的選擇、蒸汽分配站和疏水站的統籌考慮及伴熱管道的設計要點等幾個方面出發,介紹裝置統籌伴熱設計方法。該方法設計簡便、圖表結合、系統考慮周全，極大的提高了設計人員工作效率。采用該種設計方法設計的圖紙對于施工單位也具有施工方便、不易遺漏的特點。類似裝置伴熱設計可以采用此種設計方法。

重交瀝青裝置；伴熱設計；設計方法；設計效率

重交瀝青裝置一般是常減壓裝置、減粘裝置或氧化瀝青裝置的聯合裝置，此類聯合裝置具有流程復雜、伴熱管線眾多、操作工況多、開停工頻繁等特點。作為重交瀝青裝置中不可缺少的一部分，管道伴熱設計的工作原理是通過伴熱媒介散發一定的熱量，直接或間接地熱交換補充被伴熱管道的熱損失，達到防止管內介質凍結、凝固、組分分離、結晶、氣體冷凝等目的。

蒸汽伴熱是重交瀝青裝置最常用的伴熱方式，具有投資費用少、可靠性高、安全性好等優點。目前，大多數裝置由于詳細設計周期的嚴重壓縮導致管道伴熱設計在實際工程中未得到足夠的重視，很少能達到統籌優化的目的。隨著國家對節能減排的日益重視，優化管道伴熱設計對方便施工與操作，減少后期運營成本、實現裝置的“長、滿、安、穩、優”運行起到有力的保證。

本文結合筆者多年的設計經驗，對重交瀝青裝置管道伴熱設計進行優化創新、歸納總結，以期為該類裝置的伴熱設計提供參考，提高伴熱管道的設計效率。

1 裝置統籌伴熱設計的必要性和優勢

裝置管道伴熱設計的必要性[1]：1)防止管道水的凍結；2)維持泵輸送油品的低黏度；3)避免燃料氣的冷凝及其所導致的不正常燃燒；4)防止管送天然氣里的濕氣冷凝；5)防止調節閥組、備用泵的凍結；6)消除濕氣冷凝引起的管道硫化氫腐蝕等[1]。

重交瀝青裝置的管道設計一般按分區協作共同完成，但因該類裝置需伴熱管線眾多，往往需單獨成立一個專區統籌完成裝置的伴熱設計。裝置統籌伴熱設計的優勢主要有：1)統籌規劃裝置內伴熱方案以實現伴熱管熱量的充分利用，減少伴熱管的使用長度；2)將工藝管道按伴熱需求分類，優化管道布置，實現蒸汽站和疏水站的統籌利用，達到提高伴熱效率、節能降耗的目的。

2 蒸汽統籌伴熱設計示例

以某重交瀝青裝置原油進料管線(被伴熱管)為示例介紹蒸汽統籌伴熱設計方法，見圖1。

脫前原油(管線號P-1001，管徑DN250，)自裝置界區外來，經換熱器E-1101～E-1109換熱后進入后續電脫鹽工段。

圖1 某重交瀝青裝置脫前原油換熱流程示意圖

2.1 確定最大允許的有效伴熱長度

表1 蒸汽伴熱管最大允許有效伴熱長度[3]

根據伴熱管直徑(DN20)和伴熱蒸汽壓力(P=1.0MPa)查表1，確定最大允許有效伴熱長度為90m，因此統籌伴熱確定的蒸汽分配站和疏水站的伴熱管線距離不能超過90m(伴熱蒸汽凝結水不回收的情況，最大允許有效伴熱長度可延長20%)。

2.2 統籌考慮蒸汽分配站和疏水站

1)依據工藝裝置設備布置圖、各分區工藝配管設計圖及蒸汽伴熱管最大允許有效長度合理設置給汽點和疏水點，統籌考慮蒸汽分配站和疏水站，匯總得工藝管道伴熱表2。

表2 重交瀝青裝置伴熱部分工藝管道統籌伴熱表

備注：S為給汽點數量，S≥16，宜設立2個或2個以上蒸汽分配站；w為疏水點數量，w≥16，宜設立2個或2個以上疏水站，疏水站應預留1～2個備用接頭。

2)蒸汽分配站的設置可從主蒸汽管道頂部引出后，在適當位置集中設置，以盡量減少從主蒸汽管道引出分支管；疏水站設置應盡量保證不超過伴熱管有效伴熱長度、回水集中、便于操作與支撐等。依據如上原則，疏水站一般在管架附近，詳見圖2。

圖2 重交瀝青裝置工藝管道伴熱示意圖

2.3 伴熱管道的設計要點[4，8]

圖3 集中疏水系統安裝示意圖

圖4 集中給汽點安裝示意圖

伴熱管道的設計區別于一般管道設計的要點主要有：1)每根伴管宜單獨設疏水閥，不宜與其他伴管合并疏水；2)為防止蒸汽竄入凝結水管網使系統背壓升高，疏水閥組不宜設置旁路閥；3)被伴管為水平敷設時，伴管應安裝在被伴管下方下側或兩側，垂直敷設時，伴管等于或多于3根時宜圍繞被伴管均勻敷設，見圖3、圖4；4)密閉凝結水系統中，凝結水返回管宜順介質流向45斜接在凝結水回收總管的頂部，見圖5。5)在3m半徑范圍內，如果有三個或者三個以上的給汽點及疏水點時，應設置蒸汽分配站和疏水站。

圖5 凝結水回收安裝示意圖

3 結論

當前石化行業快速發展的大背景下，緊張的設計周期制約了伴熱方案的設計優化，鑒于裝置伴熱成本是后期運營成本中不可缺少的一部分，因此蒸汽伴熱方案的合理優化十分必要。新的統籌伴熱設計方法節能效果顯著、設計簡便、圖表結合、系統考慮周全，極大的提高了設計人員的工作效率。采用改種設計方法設計的圖紙對于施工單位也具有施工方便、不易遺漏的特點。類似裝置伴熱設計可以采用此種設計方法。

[1] 張德姜，王懷義，劉紹葉，等.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊[M].北京：中國石化出版社，2014.

[2] 田玉江，王照亮，李曉升.原油管道伴熱工藝熱力分析[J].工業加熱，2012，41(3):39-40.

[3] 祝 芳，吳禎祥，李素芬，等.油管蒸汽伴熱建模及模擬分析[J].節能，2005(11)：17-18.

[4] 武 蕊，高少峰.淺談化工工藝裝置的伴熱設計[J].天津化工，2012，26(3):61-62.

[5] 張國明，徐仁飛，王 建，等.伴熱介質的優化及合理選用[J].石油石化節能，2012，21(3):52-56.

[6] 鄭納娜 .蒸汽伴熱管路系統現場應用中的問題探討[J].石油石化節能，2008(3):3-5.

[7] 張 茵.石化企業輸送瀝青管道伴熱方式的探討[J].廣州化工，2014, 42(16)：122-124.

[8] 田玉江，王照亮，李曉升. 原油管道伴熱工藝熱力分析[J].工業加熱, 2012, 41(1): 39-41.

(本文文獻格式：孫小祿，王玉斌，王俊美，等.重交瀝青裝置管道統籌伴熱設計方法[J].山東化工，2017，46(16)：153-154，157.)

Tracing Pipeline Design for Heavy-Traffic Asphalt Plant

Sun Xiaolu,Wang Yubin,Wang Junmei

(COOEC-ENPAL Co.,Ltd.，Qingdao 266061,China)

Based on rich practical experience of the author, new tracing pipeline design method was introduced in Heavy-Traffic Asphalt Plant. The new method was introduced for calculation of pipe insulation layer thickness, selection of pipe diameter and the maximum effective heating, overall consideration of the steam distribution station and hydrophobic station and design factors. With the advantage of energy saving, table and chart combined, the new method greatly improves the design efficiency. By adopting the convenient method by, the plant tracing pipeline is not easy omission. Similar plant can be designed using this kind of design method.

heavy-traffic asphalt plant；heating tracing design;design method;design

TE626.8+6；TE832.3+42

：A

：1008-021X(2017)16-0153-02

2017-06-01

孫小祿(1985—)，山東煙臺人，學士，工程師，主要從事煉油裝置設計。