石油化工裝置蒸汽管道配管設計要求及注意問題

馮杰榮

（廣東政和工程有限公司湖北分公司，湖北 武漢 430075）

0 引言

蒸汽管道包括蒸汽凝液管道、蒸汽排液管道、蒸汽支管道以及蒸汽主管道，是石油化工產業中的公用工程管道，在產業生產中具有不可或缺的地位。高溫和氣液兩相流是蒸汽管道實際運行中的主要特點，因此，基于蒸汽管道的特殊性，設計人員在進行蒸汽管道的設計時，需要對實際生產需求進行綜合考慮，設計出來的蒸汽管道布置方案既要滿足石油化工產業實際生產需求，又要確保其經濟合理性及整齊美觀性。在此基礎上，還應注重蒸汽管道設計形式的創新與優化，以此保障蒸汽管道應用過程中的安全性、可靠性及便捷性，從而實現石油化工產業經濟的最大化，促進我國石油化工產業蓬勃發展。

1 蒸汽管道的設計原則

蒸汽管道設計的質量與水平，直接影響著石油化工企業日常生產的安全性和經濟性，關于蒸汽管道的設計原則，應以運行可靠、經濟以及后期施工和維護便捷為主，具體內容為以下五點：（1）蒸汽管道的設計基礎為短、直；（2）管道穿越的位置應遠離易燃易爆等場所，同時盡量減少與公路、鐵路、河流的交叉，如果不可避免的話，則需要制定相應的保護措施；（3）由于管道的自然彎角可以起到自然補償的作用，因此在設計管道時，應充分利用這一優勢，如果不能符合實際設計標準，可以用“∏”型補償器代替，因為這種補償器具有結構簡單、成本低及運行可靠的特點；（4）如果需要在管道主管上接入支管，需要設置截斷閥門，應用過程中當管道系統發生故障時，可以及時將發生故障的管道截斷，為檢修提供巨大的便利，同時還不會對全廠供熱造成影響；（5）蒸汽管道需要設置疏水閥，設置位置為：第一，蒸汽管道的最低點；第二，被閥門截斷的各蒸汽管道的最低點;第三，垂直升高管段前的最低點；第四，各直線管段之間增設一個疏水閥[1]。

2 石油化工裝置蒸汽管道配管的主要設計形式和要求

2.1 管廊上蒸汽管道的設計

由于管廊上蒸汽管道錯綜復雜，其設計工作的難度也相對提高，需要設計人員在開展設計工作時綜合考慮多方面因素，該管道具體設計形式為：1 000 kt/a。乙烯裝置作為管廊上蒸汽管道設計中最常用的一種裝置，這種裝置設計簡便，以三橫五縱的形式對其進行布置，其中三根管廊可以分為四層管廊，而另外兩根縱管廊同樣可以分為四層管廊。根據我國出臺的相關管廊配管設計規定，要求管廊一、二層的管道布置以工藝物料為主，第三層的管道布置以公用型工程管道為主，第四層管道的布置應以火炬管道、電氣及儀表電纜槽板為主，通過這種布局提高管道的應用效率及安全性，其中以公用型工程管道為主的布置形式通常應用于縱橫管廊內第三層的布置。這種乙烯裝置包括四種壓力等級的蒸汽，分別時超高壓蒸汽、高壓蒸汽、中壓蒸汽以及低壓蒸汽，在布置這四條蒸汽管道時應嚴格遵循相應的原則，以此保障管道的應用效率及安全性。具體設計方法及要求為：（1）就方便而言，可以利用管道的應力對“∏”形補償器進行分析與計算，之后在靠近管廊的一側對這四條蒸汽管道集中布置，這種設置方式有利于管道中熱膨脹高溫的吸收。在設置“∏”形補償器的過程中，需要結合實際情形制定與之相符的設置規劃，確保在優質的情況下，將其布置成為組式設置。如果管道的直徑比較大或者溫度過高需要得到較大補償量時，應當將該管道設置在管廊的外側；如果管道的直徑較小或者溫度較低時，才能將其設置在管廊的內側，此時，工作人員需要根據實際情況進行相應的操作；（2）如果需要進行多層管廊的設置，應當將蒸汽管道設置在上層位置，盡量不低于第三層。倘若實屬需要將蒸汽管道設置在三層以下時，應將其設置在管廊的外側，一定要使該管道遠離液態烴管道和低溫管道，與這兩種管道的距離應保持在500 mm以上，同時將蒸汽管道與液態烴管道和低溫管道做好隔離措施，以此確保蒸汽管道應用的安全性。在設計的過程中，設計人員需要將橫向熱位移對蒸汽管道造成的影響考慮其中。同時，電氣和儀表電纜槽板等也需要布置在上層，如果將這兩項與蒸汽管道布置在同一層的話，則需要重點關注保溫后距離的設計，通常而言，最小距離不得小于200 mm。通過對蒸汽管道配管設計要求的分析可以看出，在布置蒸汽管道時，管道之間距離的設計是保障管道操作安全的關鍵點[2]。

2.2 管廊上蒸汽管道排液裝置的設計

蒸汽管道在應用的過程中需要面臨兩個問題，一個是高溫蒸汽環境下會有液體產生，另一個是開車或暖管期間有凝液產生.在管廊上蒸汽管道的低點進行排液裝置的設置，可以有效解決上述問題。正常情況下，超高壓蒸汽管道在應用時不會有凝液產生，為此在實際設計中，并未進行相應規格凝液管道的設置，針對于開車或暖管期間出現的凝液問題，可以借助管道地點的排液設施將產生的凝液排出。高壓蒸汽管道、中壓蒸汽管道及低壓蒸汽管道與超高壓蒸汽管道的性質基本相同，均不會在正常生產中產生凝液，只有在暖管期間或者開車時才會產生大量的凝液，基于我國現有的技術手段，并未研發出對應壓力等級的凝液管道，目前解決這個問題的方法便是在管道低點處設置相應的疏水設施。不僅如此，還應在蒸汽管道減壓閥和調節閥處進行疏水設施的設置，實現各個環節的排水準備，以此保障石油化工生產的安全性[2]。

2.3 蒸汽支管的設計

通常在蒸汽管道主管的頂部接出支管，如果實際需要在支管上設置切斷閥的話，應將切斷閥設置在距離主管水平管最近的位置上，這樣不僅可以避免液體存積，而且還能有效提高切斷閥應用過程中的便捷性。同時，還應著重考慮蒸汽支管接出的位置，再沸器以及“∏”形補償器均不適合蒸汽支管的接出；蒸汽支管還應避免緊鄰具有滅火消防以及吹掃等用途的蒸汽管道。為了確保接出蒸汽支管的過程中不影響到蒸汽主管，須采用二閥組或三閥組。此外，考慮蒸汽支管應用過程中的便捷性和安全性，設計人員需要對蒸汽支管的布置進行合理的設計，一般需要在蒸汽支管的低點設置疏水設施或排液設施[4]。

2.4 蒸汽凝液管道布置

基于不同壓力狀態下，從蒸汽疏水閥排出的凝液水的壓差存在著較大的差異性，出于便捷性與安全性的考量，通常將管廊中的凝液管道布置在與蒸汽管道相同的層面中。對于排出的凝結水，應根據其實際壓力，將其接入與之壓力相對應的回收總管中，千萬不可貪圖方便將其合并接入到相同的凝結水回收總管中。當然，如果從蒸汽疏水閥排出的凝液水的壓力較小，不會對疏水閥的排水能力造成影響，那么則可以將這些凝液水合并接入到相同的回收總管之中。此外，在布置凝液回收總管管道時，需要格外注意一點，就是當蒸汽支管的管徑大于或等于50 mm時，為了確保凝液排出過程中不受到任何阻礙，凝液需要順著介質流向與回收總管成45°斜接到回收總管中；倘若蒸汽支管的管徑在50 mm以下，凝液可以直接垂直接入到回收總管之中，同時在靠近主管支管水平管線上安置切斷閥。

3 石油化工裝置蒸汽管道配管設計的注意事項

3.1 注意地理結構及安裝環境

不同的地理結構采用的蒸汽管道安裝方式存在著一定的差異，因此，設計人員在進行蒸汽管道配管設計時，一定要充分結合地理結構的特殊性，對蒸汽管道進行針對性的設計，并結合實際情形，對設計方案進行合理調整。在設計的過程中，設計人員應盡量從架空安設的角度進行蒸汽管道的設計，盡量避免填埋或挖溝的形式，同時還需將管廊兩側蒸汽裝置的設置情況考慮其中。此外，蒸汽管道在正常生產中會產生大量的熱，致使管道溫度升高，從而發生破裂、變形或膨脹的現象，這些問題與石油化工安全生產標準極為不符為了確保蒸汽管道的安全生產，設計人員在進行具體設計時還應注重管道材質的優化與管道使用質量的提升，不僅可以確保蒸汽管道實現高效的生產，而且還能夠延長管道使用周期[5]。

3.2 提高管道設計的安全性

思慮周全是蒸汽管道設計人員必須具備的素質，將管道運行中可能出現的危險進行綜合考量，進一步規避管道運行中的風險，以此提高管道生產過程中的安全性和運行效率。眾所周知，石油化工產業屬于高危險系數的行業，一旦生產過程中存在任何的紕漏，極有可能引發火災，嚴重威脅到生產工人以及周邊地區群眾的生命安全和財產安全。管道材質對管道生產過程中的安全性具有非常大的影響，因此設計人員在進行管道設計時，需要對不同材質進行深入的分析與研究，然后結合實際需求選擇優質且與之相符的材質，從而為設備安全、高效的運行提供強力保障。設計人員在進行具體設計時，應高度重視管道防火、防爆的設計，在既安全又便利的地方增設自動報警器和火警器裝置[6]。

4 結語

綜上所述，蒸汽管道作為石油化工產業生產過程中不可或缺的一部分，在進行蒸汽管道設計時，需要設計人員時刻秉持嚴謹、科學的態度，如數規避蒸汽管道生產過程中的所有安全隱患，從而確保石油化工產業高效、安全的生產。