印染工廠壓力管道設計安裝中幾個關鍵問題

王超洋

（浙江省省直建筑設計院，浙江杭州 310030）

印染工序作為紡織工業中連接上游材料與下游成品的關鍵環節，是紡織產業鏈中提升產品品質、功能和價值的重要環節，是高附加值面料、家紡服裝產品等產業的重要技術支撐。印染工廠工藝復雜，所需工藝介質眾多，染色及后整理過程中需要用到工業水、純水、壓縮空氣、蒸汽、蒸汽冷凝水及導熱油等。由于管路眾多，在印染工廠的管道設計安裝過程中，要通盤考慮所有管路布置，做到布局合理，尤其是蒸汽、導熱油管道，如果布局不合理，輕則帶來管道材料浪費，管路損耗增加,生產成本提高；重則管路破裂損壞造成人員傷亡,影響生產。在管道系統設計安裝過程中，加強管道設計、安裝過程質量控制，能夠有效控制安全事故的發生，確保企業生產安全并穩定運行。

國家質檢總局于2014年10月30日發布的質檢總局關于修訂《特種設備目錄》的公告（2014 年第114號）中關于壓力管道的定義如下：壓力管道是指利用一定的壓力，輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa（表壓），介質為氣體、液化氣體、蒸汽或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體，且公稱直徑大于或者等于50 mm的管道。公稱直徑小于150 mm，且最高工作壓力小于1.6 MPa（表壓）的輸送無毒、不可燃、無腐蝕性氣體的管道和設備本體所屬管道除外[1]。依據上述定義可知，印染工廠中常用的空壓、蒸汽及導熱油管道屬于壓力管道范疇。壓力管道設計安裝過程中涉及諸多因素，例如：材料選擇、接口焊接、管道保溫（保冷）、管道支吊架制作及后期管道驗收等。本文將針對印染工廠中常見的幾類壓力管道設計安裝過程中比較容易忽略的問題進行討論。

1 空壓管道

空壓管道作為印染工廠中必要的動力管道，為各類設備控制及儀表提供動力。由于空壓機往復式機械運動帶來管路系統中壓縮空氣氣流壓力和速度呈周期性變化，壓縮空氣流動形成氣流脈動，遇到彎頭、大小頭、閥門等管件就會產生周期性的激振力，造成管道振動，在系統開啟時需要特別注意[2]。

為將空壓系統管道振動影響降到最低，在管路布置過程中應盡量減少彎頭，采用長半徑彎頭可有效消減振動。同時盡量避免較大的自由管段，在管道支吊架布置時將滑動支座、導向支座及固定支座有機結合，管道固定支架最大跨距可參考表1。

表1 熱力管道固定支吊架間距表[3]

2 蒸汽機導熱油管道

2.1 管路系統熱補償

在染色加工過程中，前處理、染色等生產工序使用低壓蒸汽供熱（溫度130～180 ℃），定型工序使用中壓蒸汽或導熱油供熱（溫度250～300 ℃），由于管道介質溫度高，存在熱脹冷縮現象。如果管路系統布置不當，會使管壁內產生巨大應力，當此應力超過管材的強度極限時，極易引發安全事故。

為保證管道運行過程的安全與穩定，減少管道熱脹冷縮所產生的應力，防止局部應力過大造成管路變形或損壞，管道上每隔一定距離應當設置固定支架限制管道移動，同時考慮固定管架之間的補償，以消減管路系統熱脹冷縮造成的管路變形伸縮，減少應力的產生[4]。常用的補償裝置：自然補償器、方型補償器、套管伸縮器、波紋補償器及球型補償器等。不同類型補償器比較見表2。

由表2 可知，在管路設計過程中應盡量采用管路系統的自然彎曲吸收管路的熱伸長變形，在生產及安裝允許的情況下可通過增加彎頭、管道標高變化實現自然補償。長距離直管段建議采用方型補償器，相對其他幾種補償器，方型補償器可現場制作且補償量大，基本無后期運行維護費用，在安裝空間無法滿足方型補償器安裝要求時才建議使用套管伸縮器或波紋補償器。

蒸汽及導熱油管道在固定管架設計安裝過程中應考慮管道熱脹冷縮使固定支架承受一定的推力，所以管道的固定支座必須有堅固的結構及基礎，一般管道固定支座尤其是蒸汽、導熱油管道固定支座應安裝于車間柱或者單獨設置支架。由于固定支架受力情況不同于滑動支架或導向支架，既受管道自重影響又受管道熱脹冷縮造成的橫向推力影響，因此固定支架選材及制作應充分考慮上述問題來設計制作。固定支架設置是否合理直接影響到管網的經濟性，加大固定支架之間的跨距，可有效減少固定支架的數量，但2個固定支架之間的管段過長將使其熱伸長量增大，不得不選用補償量大的補償器，從而增加了補償器成本；過長管段的熱伸長量超過補償器允許的補償量，同時管段熱脹冷縮產生的推力隨著長度增加而急劇加大，使得固定支架制作成本增加；若固定支架之間的跨距太小，使得管路系統固定支架及補償器數量增加，造成安裝成本及維護成本的增加。應結合管路走向、車間柱網跨距及熱力管道固定管架推薦跨距進行綜合考慮，設置合理的跨距，降低成本，提高管網的經濟性?！秳恿艿涝O計手冊》中對于熱力管道固定支架的最大允許跨距有詳細規定，具體見表1。

2.2 導熱油管路系統密封性

導熱油作為一種加熱載體，高溫運行易被空氣氧化，可能產生對系統不利的羧酸，同時加快導熱油的分解，從而導致更換成本增加。除了確保在導熱油溫度升高至運行溫度之前排盡管路系統中的空氣之外，還要確保管路系統的密封性。因此在導熱油管路安裝完畢、熱處理、無損檢測及壓力實驗合格后，需要對整個管路進行泄漏性實驗。泄漏性實驗結合試車工作一并進行，可解決另外尋找升壓設備或氣源的問題，既簡化了程序，又節省了能源[5]。

3 結語

印染工廠生產過程管路系統眾多，為確保生產過程安全穩定，管道設計安裝應選擇有資質的安裝單位，尤其是壓力管道的設計與安裝。除了上述提到的幾類問題，管道安裝過程中還應注意高位排氣低點疏水、導熱油管路設置取樣口（位于容易接近的地方，便于實時檢測運行過程中導熱油的各種理化性能）等。為確保印染工廠壓力管道運行安全穩定，需要確保壓力管道設計安裝質量符合相關規范及使用要求。