孫雪

【摘 要】化工作為特殊的行業(yè)，其產(chǎn)品相對(duì)其他行業(yè)而言，具有危險(xiǎn)性，如何在生產(chǎn)中降低其危險(xiǎn)性，這就需要相關(guān)部門(mén)提高管理質(zhì)量，作為化工工藝的重要組成部分，管道運(yùn)輸?shù)纳a(chǎn)安全顯得尤為重要，采用哪一種管道安裝的方法最為有效，本文就來(lái)分析如何提高管道安裝技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】化工；工藝管道；設(shè)計(jì)；措施

1、化工工藝設(shè)計(jì)的分類(lèi)

1.1、概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是假想設(shè)計(jì)，它是按擬建規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)裝置進(jìn)行的，概念設(shè)計(jì)一般在中試前進(jìn)行，主要目的是為了檢查工藝條件和生產(chǎn)路線(xiàn)是否合理，確定數(shù)據(jù)和具體小試補(bǔ)充的內(nèi)容，在這過(guò)程中，還包括必要時(shí)的中試規(guī)模以及中試目的等內(nèi)容。

1.2、中試設(shè)計(jì)。中試內(nèi)容和任務(wù)主要是檢驗(yàn)小試確定的工藝路線(xiàn)和條件；試制產(chǎn)品考核的使用性能；考驗(yàn)工藝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性；獲取設(shè)計(jì)工藝必需的工藝和工程數(shù)據(jù)；考察并檢驗(yàn)校正放大模型；考核雜質(zhì)積累對(duì)工藝過(guò)程及最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響；以上內(nèi)容和業(yè)務(wù)在檢驗(yàn)時(shí)可以是全部也可以是部分，視具體情況而定。

1.3、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)階段的最終研究成果，目的是提供建設(shè)生產(chǎn)裝置的一切技術(shù)要點(diǎn)。

1.4、初步設(shè)計(jì)。初步設(shè)計(jì)是精細(xì)化工工程設(shè)計(jì)的第一階段，它的成果是初步設(shè)汁說(shuō)明書(shū)和總概算書(shū)。根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、廠址選擇報(bào)告，對(duì)工程在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行總體研究與計(jì)算的具體建設(shè)方案。初步設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)能滿(mǎn)足項(xiàng)目審查和施工推備，材料與設(shè)備訂貨，項(xiàng)目招標(biāo)等要求，能提供建廠投資依據(jù)。

1.5、施工圖設(shè)計(jì)。施工圖設(shè)計(jì)是依據(jù)上級(jí)對(duì)初步設(shè)計(jì)的審批意見(jiàn)，將初步設(shè)計(jì)中確定的設(shè)計(jì)原則和方案，根據(jù)建筑與非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制作的要求，以圖樣和文字方式按照工藝和設(shè)備各個(gè)組成部分的尺寸，布置和主要施工方法具體化，明確化，并解決初步設(shè)計(jì)階段待定的各項(xiàng)問(wèn)題。

2、閥門(mén)及管道的布置

閥門(mén)和管道的布置的合理性建立在同時(shí)符合施工、操作、檢修等自身要求及滿(mǎn)足流程工藝、裝置設(shè)備的布置及生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上。主要工作要點(diǎn)為：當(dāng)泄壓的總管和安全閥的出口相連接時(shí)，需將總管從上部以45°角順著液體的流向插入，這樣可防止總管內(nèi)液體向支管倒流；在安全閥的定壓大于7.0MPa的時(shí)候，為了降低安全閥背壓，需采用45°角的方式插入；泵的入口的管線(xiàn)布置不能存在液袋或氣袋，而且管道需盡量直而短，如遇上泵變徑，為了防止氣體集聚，應(yīng)該使用偏心大小頭，且大小頭的放置一般需頂平。為了防止輸送輕介質(zhì)的離心泵發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，在其大小頭的后端最好能有3～7D的直線(xiàn)管段；當(dāng)安全閥的出口比泄壓總管低時(shí)，需要在低處且較易接觸的地方設(shè)置手動(dòng)的放液閥，而且為了防止管段內(nèi)發(fā)生液體積聚，需要定期將其排放向密閉的系統(tǒng)，同時(shí)，在一些北方較為寒冷的地區(qū)，必須進(jìn)行伴熱和防凍措施；當(dāng)管道輸送的介質(zhì)危險(xiǎn)性較高且穿越道路時(shí)，上方不能安裝閥門(mén)和法蘭，并且需讓凈高滿(mǎn)足相關(guān)的要求；應(yīng)使用經(jīng)焊接連接并配置相應(yīng)的無(wú)縫隙管道，使用的彎頭直徑為1.0，焊縫對(duì)接的間距應(yīng)>200mm。內(nèi)管的焊縫若需裝配外管必須先經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測(cè)和試壓試驗(yàn)合格后才能進(jìn)行；內(nèi)外管的支承塊的材質(zhì)要和內(nèi)管的材質(zhì)保持一致，不能阻礙外管與內(nèi)管的脹縮；當(dāng)介質(zhì)凝固點(diǎn)高且?guī)в懈g性時(shí)，為避免產(chǎn)生積聚液體現(xiàn)象，其調(diào)節(jié)閥的旁路閥需水平安裝。

3、塔與容器管線(xiàn)的設(shè)計(jì)

在化工裝置中，塔與容器的管道和線(xiàn)路設(shè)計(jì)必須要全面考慮其科學(xué)的設(shè)計(jì)原理以及工藝中的特殊需求。主要有分餾塔與回流罐之間的管道線(xiàn)路設(shè)置、分餾塔與汽提塔之間的管道線(xiàn)路設(shè)置。

分餾塔與回流罐之間的管線(xiàn)敷設(shè)要求：當(dāng)分餾塔運(yùn)用熱旁路掌控塔頂壓力時(shí)，需要全面考慮熱旁路短而無(wú)袋形的情形，將調(diào)節(jié)閥設(shè)置在回流罐的上面位置；分餾塔與汽提塔之間的管架：在通常情況下，分餾塔中裝有調(diào)節(jié)閥組，該調(diào)節(jié)閥組組應(yīng)在汽提塔附近進(jìn)行安裝，進(jìn)而確保調(diào)節(jié)閥有足夠的液柱；敷設(shè)汽液兩相流的管道時(shí)，管道上的調(diào)節(jié)閥應(yīng)在最大程度上靠近接收介質(zhì)的容器，達(dá)到降壓管道的壓力，減少和杜絕管道出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)要注意管線(xiàn)不可隨意操作，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的科學(xué)分析和設(shè)計(jì)。

4、工藝管架的設(shè)計(jì)

4.1、首先，減少管道和支架之間的相對(duì)位移。從下圖可以看到：在左邊的蒸汽管道中，主管道旁邊一般情況下都有一個(gè)放水小管，如果將左邊A點(diǎn)看做是一個(gè)支架，因?yàn)榇怪钡墓芏稳菀装l(fā)生膨脹，會(huì)導(dǎo)致彈簧上下浮動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備不能正常工作。如果想要解決這個(gè)問(wèn)題，正確的設(shè)計(jì)圖應(yīng)該是如右圖這樣設(shè)計(jì)：將支在地面上的支架設(shè)在主管道上面，同時(shí)隨著主管的支架上下浮動(dòng)，這樣的設(shè)計(jì)有利于降低支架和管道之間的移動(dòng)距離。

4.2、其次，管道支架的合理設(shè)置還有利于節(jié)約資源，因?yàn)閺椈杉苡脮r(shí)間久之后，彈性就會(huì)消失，所以，在管道支架設(shè)計(jì)的過(guò)程中盡量減少?gòu)椈芍Ъ艿氖褂谩?/p>

4.3、最后，管架的具體設(shè)置。沿塔管線(xiàn)的設(shè)置通常情況下只設(shè)置一個(gè)承載重量的支架，且支架和塔頂之間有焊接線(xiàn)，如果一個(gè)承載重量的支架壓力過(guò)大時(shí)，可以增加一個(gè)小支架，這個(gè)小支架就設(shè)置為彈簧支架，并且每隔一段距離就設(shè)置導(dǎo)向支架，如果塔回流線(xiàn)和塔壁之間的溫度相差比較大時(shí)，其產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量也會(huì)隨之增大，在水平管段上的第一個(gè)支架應(yīng)該垂直向下，設(shè)置彈簧支架，如果管段有多余的距離，可以設(shè)置一個(gè)導(dǎo)向支架。

5、工藝管道伴熱的設(shè)計(jì)

5.1、工藝管道需選用夾套管或者伴管伴熱。外表面的溫度超過(guò)50℃或者外表面溫度即使小于50℃但是其工藝需要保溫的管道和設(shè)備需要采用伴管或者夾套管伴熱。比如一些常年處于陽(yáng)光照射環(huán)境中泵入口液化烴管道，或者精餾塔頂至冷凝器的管道，以及塔頂?shù)幕亓鞴艿篮头忠汉笕剂蠚夤艿赖染柽M(jìn)行保溫。此外，如果管道或設(shè)備介質(zhì)的冰點(diǎn)或者凝固點(diǎn)比環(huán)境溫度要高，比如原油的凝點(diǎn)為30℃，如果輸油管道處于年均氣溫低于30℃的環(huán)境中，或者在嚴(yán)寒地區(qū)，盡管介質(zhì)的凝固點(diǎn)不高但是其中含有水的管道設(shè)備等，均需要伴熱。

5.2、伴熱的選擇。以石油輸送管道為例，由于其為埋地管道，所以防水性及絕緣性相對(duì)較差，不宜采用電伴熱，因此本文主要介紹蒸汽伴熱系統(tǒng)。蒸汽伴熱的加熱介質(zhì)一般是壓力為0.3～1.0MPa的飽和蒸汽，伴管的直徑通常在15至76mm之間，常用的規(guī)格為18到25mm。如果輸送的物料凝固點(diǎn)小于50℃，蒸汽伴管的壓力可以選擇0.3MPa進(jìn)行保溫；如果輸送物凝固點(diǎn)超出50℃，則蒸汽伴管的介質(zhì)壓力可以選擇0.3到1.0MPa的多根或者單根伴管進(jìn)行保溫；如果所輸送的物料其凝固點(diǎn)超出150℃，此時(shí)需要選擇蒸汽夾套管進(jìn)行加熱保溫。

5.3、設(shè)置蒸汽分配站及疏水站。如果不超出三米的半徑范圍，設(shè)有三個(gè)以上伴熱點(diǎn)或者回收點(diǎn)，則蒸汽伴熱系統(tǒng)就需要配置相應(yīng)的蒸氣分配站及疏水站；如果是熱水伴熱系統(tǒng)則需要考慮熱水分配站及熱水回收站的設(shè)置。在設(shè)置站點(diǎn)時(shí)要進(jìn)行綜合考慮、合理布局，站點(diǎn)的設(shè)置要方便維修與操作。在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用下面的公式進(jìn)行管徑的計(jì)算：

S=A+2B+3C

該式中：A：DN15、ф12、ф10伴管根數(shù)B：DN20伴管根數(shù)C：DN25伴管根數(shù)。各站點(diǎn)要注意預(yù)留一到兩個(gè)備用口，S值要將備用接頭的數(shù)量及管徑包含在內(nèi)。同一個(gè)分配站的蒸汽伴管當(dāng)量長(zhǎng)度最好大概相同，最短的蒸汽伴管其當(dāng)量長(zhǎng)度也要大于最長(zhǎng)伴管當(dāng)量長(zhǎng)度的70%。分配站的安裝可以做垂直或水平安裝。

5.4、伴管設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)。在伴管的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一，伴管的蒸汽要由主管蒸汽管的頂部引出，而且要在靠近引出處加設(shè)一個(gè)切斷閥，切斷閥安裝在水平管道上；第二，為了防止蒸汽竄入凝結(jié)的水管網(wǎng)中，使得系統(tǒng)的背壓升高，對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成干擾，疏水閥應(yīng)盡量不要加設(shè)旁路閥；第三，伴管的蒸汽最好由高點(diǎn)引入，沿著受熱管道從高至低進(jìn)行敷設(shè)；而凝結(jié)水要由低點(diǎn)排出，盡量減少使用U形彎，以避免出現(xiàn)液阻或者氣阻；第四，受熱管道中各類(lèi)閥門(mén)，諸如取樣閥、放空閥以及排液閥和掃線(xiàn)閥均需設(shè)置伴熱；第五；如果只有管道的主管需要伴熱，支管不需要時(shí)，那么支管中第一個(gè)切斷閥要設(shè)置伴熱。

總而言之，在實(shí)際工程中，對(duì)于化工工藝管道的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，除了上述一些必要的設(shè)計(jì)之外，還有一些細(xì)節(jié)需要完善。這就要求我們?cè)谝院蟮木唧w操作中，相關(guān)人員要根據(jù)具體操作要求進(jìn)行，切實(shí)保障管道設(shè)計(jì)的安全合理性，提高工作效率。

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