化工廠工藝管道防凍保溫設計分析

封 凱

（江蘇智道工程技術有限公司，江蘇南京 210024）

化工廠工藝管道防凍保溫設計分析

封 凱

（江蘇智道工程技術有限公司，江蘇南京 210024）

在我國北方寒冷地區，一旦化工廠在冬季沒有對工藝管道給予良好的防凍保溫措施，管道則較易發生凍結現象，釀成管道閥門破損，令物料泄露或設備損壞，甚至威脅到人們的生命安全。所以，應當融合化工廠的生產特征，將工藝管道分析工作做好，通過正確設計，提升管道的防凍保溫處理效果。

化工廠；工藝管道；防凍保溫；設計

Abstract：In the cold regions of northern China，once the chemical plants do not have good anti-freeze and insulation measures on the pipeline，the pipeline is frozen and the pipeline is damaged，the material is damaged or the equipment is damaged，and even threatens people’s life Safety.Therefore，it should be the integration of chemical plant production characteristics，the process pipeline analysis work done，through the correct design，enhance the pipeline antifreeze insulation treatment effect.

Key words：chemical plant；process pipeline；antifreeze insulation；design

對于化工廠管道設計而言，時常會遇到管道保溫與伴熱的現象，所以決不可忽略管道的防凍保溫設計，特別對于高寒地區的化工企業而言更為如此。管道在防凍保溫設計方面，應當依照介質溫度所需設計保溫方法。否則在惡劣環境中，則會容易發生液體管支管凍裂的現象，所以管道配管的要求較為特殊，不可依照一般標準給予設計。當前，我國在設計方面并未建立一套行之有效并比較完善的設備防凍制度，需要與現場所有管道及設備相結合，著重闡述工藝管道防凍保溫的設計方法以及相應注意方面，從而保障防凍保溫的效果。

1 易發生凍結工藝管道的位置

綜合化工廠在生產方面的特征，在外界環境溫度較低時，會發生工藝管道的凍結情況，從而會對正常生產工程的有效執行帶來影響。為了良好地使用防凍保溫方法，應當預先確定較易產生凍結現象的位置，將其當成分析的重點，加速設計管理的效率。

2 化工廠工藝管道防凍保溫設計和處理方法

2.1 保溫層厚度設計

2.1.1 設計要求

為掌控保溫層構造散熱損失，在設計管道保溫層時，應當依照經濟厚度的方針，把管道介質散熱損失控制在專業范圍中，并控制投入的經濟成本。假如管道外徑超出1 020mm，在計算中可以依照平面標準給予計算，而其余狀況則依照圓筒面計算。并且，在延長管道中介質凍結、凝固時間、計算保溫層厚度時，可以使用熱平衡方式[1]。

2.1.2 計算公式

（1）如果在管道以及圓筒形的設備超過1 020mm時，可以以平面對保溫層的厚度進行計算，其余均依照圓筒面計算保溫層的厚度。

（2）為了進一步降低保溫結構散熱損失內的保溫層厚度，需要透過經濟厚度的方式給予核算，而且在散熱的損失方面，不應當超出限定的范疇。

（3）設備和管道當中的介質可以在許可的溫度或規定的溫度中給予輸送，保溫層的厚度應當經由平衡方法進行計算。

（4）為了可以讓管道當中的介質凍結或者令凝固的保溫層厚度獲得延緩，則需要依照熱平衡的方式進行核算。將管道中介質的凝固、凍結、潔凈的保溫厚度進行延遲核算，需令絕熱層厚度符合以下恒等式標準：

對于此公式而言，δ則為絕熱層的厚度，D1是管道的外徑，D0則為內層的絕熱層外徑，作為單層的情況下，則為絕熱層外徑，而Kf則為管件和管道支吊架附加熱損失的系數，Kf=1.1至1.2，λ是絕熱材料在平均溫度中的導熱系數，W/（m2·℃）。λ在取值時，導熱系數需要處于熱材料在平均溫度當中的數值，在軟質材料方面，需要選擇設置密度內的導熱系數。T0為管道在外層的溫度，Tfr則為介質的凝結點，Ta是環境的溫度，在室外當中使用的管道需要能夠在冬季最嚴寒的溫度下給予使用。tfr的時間代表著介質在管道中不產生凍結的停留時間，αs是在冬季最多風向的平均風速中的放熱系數，依照下面的公式αs=1.163×（10+6）給予核算。在公式當中W是屬于年平均的風速，m/s，指的是在沒有風速值的條件下，可以選用11.63[W/m2°℃]。在防凍計算方面，風速需要挑選在冬季最高風向的平均風速。V與Vp是介質體積與管道壁體積。ρ與ρp是介質密度及管壁密度。C與Cp分別是介質熱容與管壁熱容。

2.2 防凍保溫的方法

（1）挑選適宜的保溫材料

需要材料可以應用于溫度超過正常操作時介質最高溫度，并且盡可能挑選密度較小、導熱系數較低、操作便利甚至成本較少的材料。

（2）埋地水管道

依照工業用水管道直徑大的特征，可以直接挑選埋地敷設防凍處理，并且需埋設于冰凍線之下，判定管道中介質不會產生凍結狀況，以免影響正常供水。

（3）管道保溫措施

為了規避室外地上管道運用當中發生凍結破裂的狀況，應當對其加設排水閥，并且對極少具備介質流動的管道，加設蒸汽伴熱管，以免發生凍結的情況。對裝置運行時具有停滯現象的設備，應當使用閥門保溫箱或閥門伴熱的方式處理切斷閥給予保溫防凍。并且，對于壓縮機或者泵冷卻水的排放管道當中，需要設置成坡向管道，將坡向和回水乃至下水管道相結合[2]。

3 結束語

綜上所述，對于化工廠而言，在工藝管道的防凍保溫當中，具有特殊的處理方式。工藝管道大多數會使用到蒸汽或熱水伴熱的防凍方式，可是保溫防凍是一項十分普遍的方法。假如在管道當中的介質存在充足的顯熱效應，則能夠運用保溫層降低介質當中的熱量損失，從而確保物料在管道內不會由于過于黏性化而導致滯留的狀況。過去在公用工程的物料管道甚至在水管道當中，大部分采取設定排液設備而解決防凍現象，在化工設備愈發擴大下，操作人性化標準的間歇性時間一旦過久，則需要在公用工程的管道當中使用伴熱保濕的方法。設計人員應當依照正確的設計方式，考量裝置的總體防凍方面，在主要方面多投入力度，從而保障化工設備能夠順利度過寒冷的冬季。

[1] 王文，呼維軍，梁國東，等.寒冷地區化工廠防凍措施[J].化學工程與裝備，2014，（11）：84-85.

Design and Analysis of Antifreeze and Heat Preservation for Chemical Pipeline

Feng Kai

TQ055.81

B

1003–6490（2017）09–0084–02

2017–06–12

封凱（1986—），男，江蘇灌南人，工程師，主要研究方向為工藝，管道。