淺談化工工藝管道的蒸汽伴熱設計分析

應輝

摘要：化工廠對蒸汽伴熱管道的設置有許多嚴格的要求。只有這樣才能設計科學、合理，減少采購和安裝成本，盡量減少安裝困難，蒸汽管道的工作效率提高，蒸汽管道的安全性增加，蒸汽伴熱管道發揮正常作用。

關鍵詞：化工工藝管道;蒸汽伴熱設計;分析;

根據介質運輸的特性來劃分，可以分為保溫輸送方式、不保溫輸送方式以及保溫伴熱管道的輸送。從節能方面而言，保溫伴熱輸送有助于減小熱損失，實現節能。從化工工藝的層面上而言，減小一些冷凝狀態下的物質氣化溢出，可以有效減小一些腐蝕性氣體對化工工藝設備的腐蝕，達到保護化工工藝設備的目的。

一、蒸汽伴熱系統的設計要求

1.蒸汽分配站管道布置的要求。蒸汽分配站用做實現蒸汽總管道的蒸汽進行有效分配，有效避免管道內部的不同區域產生冷凝水。通常而言，蒸汽分配站的管道布置應遵循以下幾個原則。（1）為了方便分配站向不同區域散發蒸汽，通常蒸汽分配站的布置會采用水平或者立式結構，如此可以有效的實現均勻分配。（2）分配站接管數有如下要求。對于DN40型的蒸汽分配站而言，其設置的接管口一般為DNl5型或DN20型，通常設置不超過6個。DNS0型的蒸汽分配站設置的DNl5型或DN20型蒸汽接管口不超過10個，每個分配站都應預留1—2個備用口，用作實現緊急情況下的蒸汽分配。（3）伴熱供氣組的區域范圍應合理設置，通常在3m范圍以內。（4）蒸汽分配站應盡可能的靠近墻柱等設置，有效確保蒸汽分配站管道的穩定性。此外，蒸汽分配站管道應設置相應的切斷閥門，通常設計于管道的出口附近。總管處還應設計相應的換氣閥門，設計于切斷閥門的前側。此外，為了保障分配站的運作安全，應設置相應的疏水閥門，其中排液管與切斷閥應相間設計。（5）伴熱工期管道中的主管頂部應設置相應的蒸汽引出管道，蒸汽通常通過伴熱站的頂部或者水平位置引出。與此同時，管道分配站設置相應的固定支架以及滑動支架，方便管道引氣。

2.冷凝液收集站管道布置設計的要求。冷凝液收集站用來進行冷凝液的收集與處理，通常而言，冷凝液都具有一定的化學腐蝕性，為了更加方便將管道內的冷凝液排除，有效保護相應的設備，需要通過合理的設計來實現。通常情況下，冷凝液收集站的設計與蒸汽分配的設計相互呼應。即冷凝液收集站的管道接管數與蒸汽收集液的管道接管數相一致。所不同的是，為了方便冷凝液的排除，通常冷凝液收集站的備用口設置比蒸汽分配站的備用口要多1—2個，并且一般情況下備用口都是使用閥門封閉的狀態。為了便于冷凝液的排除，一般冷凝液收集管道距離收集站應盡可能短，防止冷凝液受熱蒸發，造成危險。

二、蒸汽伴熱的設計組成部分

1.蒸汽伴管流程圖：（1）表示界區（或裝置）內外所有需要伴熱的設備和管道的伴熱系統;（2）圖例和代號與管道儀表流程圖所用圖例與代號應一致;（3）若被伴熱管道太長必須分段伴熱時，應注明被伴熱管道的段次。段次順序按被伴熱管道介質流向編號，注明在管道號的后面;（4）蒸汽分配站和冷凝水收集站的型式（立式或臥式）應與伴熱管道布置圖相同;（5）圖面內容應包括蒸汽進口管（從氣源管引汽）、蒸汽分配站、伴管（僅局部表示，并標注首末序號）、冷凝水收集站及冷凝水回收系統（或不回收直接排入下水道）。

2.伴管和伴管站的管道布置圖：①對于全部所有需要蒸汽伴熱的管道，采用實粗線將其在伴管管道布置圖上進行充分的表示出來;②全部所有蒸汽伴管的管道號要在伴管管道布置圖上標注出來;③全部所有的蒸汽伴管站和收集站，在伴管管道布置圖上都要顯示;④蒸汽分配站和冷凝液收集站同樣要標注在相應的伴管管道平面圖中，等待工藝管道安裝完畢以后，對在操作通道上設置分配站的方位應該適當的調整。伴管和伴管站一覽表按照《化工裝置管道布置設計內容和深度規定》中的有關規定進行實施。在蒸汽分配站的上部將非自導形蒸汽分配站的蒸汽引入，常用設置位置在1樓，因冷凝水和蒸汽主管通常以架空的方式在管廊中敷設;在蒸汽分配站的下部引入自導式蒸汽分配站的蒸汽，常用的設置位置是在兩層樓面以上，而引入管的位置需要高于蒸汽主管。伴管站的識別標簽：伴管站需要對伴管的起始點、編號做明確的標注，每根伴管上要設立兩個相同的標識，一個設置在蒸汽分配站上，另一個設置在冷凝水收集站上，這可以為查找和維修取得便利條件。

3.蒸汽分配站和疏水分配站的設置宜符合下列要求：①蒸汽分配站可水平安裝或垂直安裝，蒸汽引入管可從側面或頂部接入。疏水站可水平安裝或垂直安裝，凝結水引出管可從側面或頂部接出;②在3m半徑范圍內如有3個或3個以上的伴熱及回收點時，蒸汽伴熱系統應設置蒸汽分配站和疏水站;③蒸汽分配站和疏水站宜預留1個或2個備用接頭;④在同一個蒸汽分配站的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%;⑤蒸汽分配管和疏水站集合管的長度應根據引入或引出伴管的數量確定。為縮短分配管及集合管的長度，其伴管上的閥門可錯開布置

三、蒸汽伴熱管設計分析

1.伴熱蒸汽管的最大長度選擇。對于化工工藝管道的蒸汽伴熱而言，其管道的有效伴熱長度與伴熱管的直徑之間相關，通常情況而言，伴熱管的直徑越大，所需要的有效伴熱長度就相應越長。在進行化工工藝管道的蒸汽伴熱設計時，應保證伴熱管的伴熱起點盡可能的靠近蒸汽分配站。為了有效的保證蒸汽伴熱的效果以及冷凝液收集的效果，通常而言整體的管道伴熱系統應控制在30m以內。在同一個蒸汽分配站的蒸汽伴管當量長度大致相等時，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%。

2.伴熱管材料的選用標準。伴熱管一般有三種材料可供選擇。分別為碳鋼管、不銹鋼管以及紫銅管。當前國內的化工裝置大都使用碳鋼管與不銹鋼管作為伴熱管居多。這主要是基于成本方面的考慮，雖然紫銅管有著更加優良的傳熱效果，但是其造價相比前兩種要高出很多。蒸汽伴管的規格一般為碳鋼管有DNl5、DN20和DN25三種，不銹鋼管則主要為15×1.2、12×1.2兩種。通常情況下蒸汽伴管的材質選擇與蒸汽總管保持一致。即蒸汽伴管為不銹鋼材質時，蒸汽總管亦選用不銹鋼材質，如此方便兩者之間的焊接。

總之，從設計的角度來看，蒸汽伴熱管道的設計應綜合考慮多方面的因素，并結合各方面因素的綜合考慮，才能達到最優設計。化工過程管道蒸汽伴熱設計不僅可以節約化工過程的成本，而且能夠有效地保證設備的安全和耐久性，具有重要的意義。

參考文獻：

[1]康慧.石油化工裝置蒸汽伴熱管的設計.2017.

[2]張丹陽.探討化工化工工藝管道的蒸汽伴熱設計分析.2018.