高珊（中國天辰工程有限公司管道工程部）

夾套伴熱管道在PDMS中的設計

高珊（中國天辰工程有限公司管道工程部）

夾套伴熱管在化工裝置的管道系統(tǒng)中占有重要的位置，可以輸送對加熱溫度具有較嚴格要求的介質(zhì)，其質(zhì)量可能直接影響整個裝置的運行。本文主要闡述了夾套管的類型及基本結構，簡單介紹了其三維模型的設計步驟（以PDMS為例）以及配管中應當注意的問題。

夾套管；伴熱管；配管設計；PDMS

1 夾套管的類型及基本結構

顧名思義，夾套管是一種具有雙層套管結構的特殊管道，包括外管和內(nèi)管。內(nèi)管輸送工藝介質(zhì)，外管用于輸送起保溫或加熱作用的介質(zhì)來補充內(nèi)管在輸送或停輸期間的熱量損失，靠對流傳熱方式完成熱交換，使工藝物料維持恒定的溫度。夾套管按照熱源介質(zhì)來分，可以分為蒸汽夾套、熱水夾套兩種；按照外觀來分，可以分為內(nèi)管焊縫隱蔽型（全夾套）和內(nèi)管焊縫外露型（半夾套）。

2 夾套管及伴熱管三維設計步驟

概括來說，夾套管通常需要合理布置夾套管的熱源及介質(zhì)進出口，且使夾套內(nèi)熱源介質(zhì)可以自動排凈。若采用蒸汽應由套管上部引入，凝結水由套管下部排出，供氣管、凝結水管應分別設切斷閥；若采用熱水為伴熱介質(zhì)，熱水應由套管下部引出，上部引出，供水和回水管亦應分別設切斷閥。

在福建天辰耀隆新材料有限公司20萬噸/年己內(nèi)酰胺工程項目中，液相重排、己內(nèi)酰胺聚合切片等工段，環(huán)己酮肟和己內(nèi)酰胺兩大物料的凝固點分別為69℃和89℃，采用了大量“內(nèi)管焊縫隱蔽型”夾套管，以熱水或聯(lián)苯液導熱油進行伴熱。現(xiàn)就管道專業(yè)進行夾套管道三維模型的設計思路和步驟加以總結。

（1）確定三維模型中需要伴熱的管線及其位置 當PDMS三維模型中工藝物料管道已基本完成后，就可以開始夾套伴熱管道的設計了。按照工藝專業(yè)提供的P&ID和管線一覽表，確定三維模型中需要伴熱的夾套管線及其位置。

（2）將需要伴熱的夾套管道進行分段 每段夾套管的套管長度取決于管道布置，并受內(nèi)管與外管內(nèi)的伴熱介質(zhì)之間溫度差的限制。一般情況下，每節(jié)夾套管的長度不宜超過6米，管廊上的可按9米計算，即每6米或9米段加一對法蘭。若可以利用閥門、流量計等處法蘭作為起始點自然分段為更佳。據(jù)此將需要伴熱的夾套管線分為若干段，每段之間的伴熱管道采用跨接管進行串接，跨接管宜采用法蘭連接，方便拆卸。

（3）根據(jù)所需伴熱管道的大小和數(shù)量確定分配盤的大小和數(shù)量，繪制伴熱系統(tǒng)圖 一根伴熱管的最大有效加熱長度為40米。這里的總長度包括分配盤至夾套管的熱水進口的引入管長度，夾套管長度，和夾套管的熱水出口至收集盤引出管的長度的總和。通過一個閥或每一個跨接管，其壓力降可按3m直管考慮，總管轉彎處按1m壓力降考慮。據(jù)此來判斷每根夾套管需要多少根伴熱管線，即當伴熱管總長度超過40米時，就需要從分配盤引一根新的伴熱管為后續(xù)管道伴熱。

熱水分配盤的引入管和分配管的公稱直徑可根據(jù)伴熱管數(shù)量和公稱直徑，按如下公式計算得出S值后，再查表得出：

S=A+2B+3C

式中：A：DN15、DN12、DN10伴管根數(shù)； B：DN20伴管根數(shù)；C：DN25伴管根數(shù)。

S 熱水分配盤/熱水回收盤分配管引入管4～8 DN50 DN40 9～12 DN80 DN50

需要注意的是，熱水分配盤和回收盤應留一至兩個備用接頭，S值應包括備用接頭的管徑和數(shù)量。當S值超過12時，宜設立兩個或兩個以上分配盤。

初步確定好伴管與被伴管的聯(lián)系后，就可以繪制伴熱系統(tǒng)圖。

而后，根據(jù)個人習慣，可以在每根夾套管的伴熱介質(zhì)進出口處按照伴熱管徑大小，在PDMS模型中上出夾套管外管用管接臺，相當于給每段伴熱管進出口位置做標記，以免伴熱管道太多而混亂。若為熱水伴熱，則一般每段夾套管的較低點為進水點，較高點為回水點。若采用蒸汽伴熱，則每段夾套管的較高點為進汽點，較低點為冷凝水出水處。

（4）在需要伴熱管道較集中的附近位置設置分配盤 一般靠柱子為宜，以方便做支撐。分配盤和回收盤可水平安裝和垂直安裝。需要注意的是，同一分配盤到收集盤的熱水伴管的當量長度宜大致相等，否則可能造成熱水量分配不均勻，造成伴管短路。

（5）將伴熱管從分配盤引到被伴熱管線的外管用管接臺處，回收管線從管接臺處引至回收盤。伴熱管線盡可能成排布置，滿足美觀且方便統(tǒng)一做支撐的要求。單根伴熱管線可延被伴熱主管與主管保溫在一起。

3 結語

綜上所述，通過對夾套管伴熱設計的工作總結，希望能夠對今后設計的同類管道起到幫助作用，供初學者參考。同時，管道設計是一項精細、繁瑣、復雜的過程，既要滿足工藝、生產(chǎn)、操作、檢修要求，又要經(jīng)濟合理、安全可靠，所以就要求設計人員在整個設計過程中把握每一處細節(jié)，總結經(jīng)驗，不斷優(yōu)化，提高設計水平，體現(xiàn)天辰作為國際工程公司的實力。

［1］石油化工管道伴管和夾套管設計規(guī)范SH/T3040-2002［S］.

［2］石油化工夾套管施工及驗收規(guī)范SH/T3546-2011［S］.

［3］工業(yè)金屬管道設計規(guī)范（2008年版）［S］.GB 50316-2000（2008）.

［4］化工裝置管道布置設計規(guī)定——技術規(guī)定［S］.》HG/T 20549.5-199.