化工工藝管道蒸汽伴熱設計探討

殷勤

摘 要：化工裝置中的工藝管道常用伴熱的方式維持生產操作及停輸期間管道內介質的溫度，防止管內介質結晶、冷凝或凝固。蒸汽伴熱在石油化工裝置中廣泛應用，良好的伴熱設計可以節省費用、降低能耗、方便生產操作等。本文探討化工工藝管道的蒸汽伴熱設計。

關鍵詞：工藝管道;蒸汽;伴熱設計

1 化工工藝管道伴管設計概述

工藝管道常見的伴熱方式主要有三種：伴管伴熱、夾套伴熱以及電伴熱。其中伴管伴熱分為內伴管伴熱和外伴管伴熱，由于內伴管伴熱有伴管熱變形問題，且不能用于輸送腐蝕性及熱敏性介質，因此很少用于石油化工裝置。夾套伴熱按夾套管連接方式的不同分為管帽式夾套和法蘭式夾套。電伴熱是利用電能為熱源的伴熱形式，能有效進行溫度控制，近年來逐漸應用于新建化工裝置中。

伴熱采用的主要伴熱介質為熱水、蒸汽、熱載體以及電熱。蒸汽外伴管伴熱因具有成本低廉、冷凝潛熱大、溫度易于調節、適用范圍廣等特點，成為目前國內大多數石油化工裝置首選的伴熱方式。本文介紹的蒸汽伴熱均指蒸汽外伴管伴熱。

2 蒸汽伴管設計的一般要求

典型的蒸汽伴管系統主要由蒸汽總管、蒸汽引入管、蒸汽分配站、蒸汽伴管、疏水站、冷凝水引出管以及冷凝水總管組成。

一般情況下，伴管蒸汽應從主蒸汽管頂部引出，并在靠近引出處設切斷閥，切斷閥宜設置在水平管道上。蒸汽分配站用于對各分支伴管蒸汽的分配與調節。為了方便蒸汽伴管的運行及檢維修，每根蒸汽伴管應單獨設疏水閥。蒸汽疏水閥組不應設旁路閥以防止竄氣。伴管蒸汽應從高點引入，沿被伴熱管道由高向低敷設，凝結水應從低點排出，宜減少U形彎，以防產生氣阻和液阻。在敞開凝結水系統中，蒸汽疏水閥排出的凝結水應采用汽水分離器經冷卻后排至下水系統。

2.1 蒸汽分配站和疏水站的設置

在3m半徑范圍內如有3個或3個以上的伴熱點及回收點時，應設置蒸汽分配站和疏水站。站的設置應統一考慮，布局合理，并方便操作和維修。蒸汽分配站和疏水站的管徑可按下列公式計算，然后按表1的規定確定。

S=A+2B+3C

式中：

A-DN15、φ12、φ10伴管根數;

B-DN20伴管根數;

C-DN25伴管根數。

站內宜預留1個或2個備用接頭，備用接頭應用管帽或盲法蘭封堵。當S值超過16時，宜設2個或2個以上蒸汽分配站或疏水站。在同一個蒸汽分配站的蒸汽伴管的當量長度宜大致相等，最短蒸汽伴管的當量長度不宜小于最長伴管當量長度的70%。蒸汽分配管和疏水站集合管的長度應根據伴管的數量確定。

蒸汽分配站和疏水站分為垂直安裝和水平安裝。其中垂直安裝所占空間最小，一般優先選用，但要求靠近柱子設置以便設置支撐。水平安裝時一般靠近樓面邊緣或設備。

2.2 有效伴熱長度的選用

蒸汽伴管沿被伴管的最大允許有效伴熱長度（包括垂直管道）根據蒸汽壓力的不同可按表2的規定選用。

當伴熱蒸汽的凝結水不回收時，表2中最大允許有效伴熱長度可延長20%;采用導熱膠泥后伴管的最大允許有效伴熱長度宜縮短20%。

2.3 疏水閥的選型及注意事項

疏水閥應選用本體帶過濾器型，否則應在疏水閥前安裝過濾器。過濾器一般選用Y型過濾器，其通道面積應為凝結水管道截面積的2倍。當凝結水總管高于疏水閥時，應選用熱動力式疏水閥（帶止回功能）或在疏水閥后設置止回閥。

3 結束語

蒸汽伴熱屬于管道伴熱系統中最常用的一種，合理的設計與安裝可以做到節省投資、降低能耗等。設計時應綜合多方面考慮，在滿足工藝需要及規范要求的前提下，實現最優化設計，保障化工裝置長期安全可靠運行。

參考文獻：

[1] 張德姜，王懷義，丘平主編.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.