王少君 鄭幫奇

摘要：對石油化工裝置中設(shè)備和管道進行絕熱設(shè)計的主要目的是：（1）減少設(shè)備和管道及其組成件在儲存、運輸、生產(chǎn)過程中的熱量損失，以降低能耗；（2）減小輸送過程中介質(zhì)的溫降，以利于物料及系統(tǒng)的良好運行；（3）降低或維持工作環(huán)境溫度，改善勞動環(huán)境，防止因熱表面而導(dǎo)致火災(zāi)，防止操作人員燙傷等。因此，石油化工裝置中設(shè)備和管道的絕熱設(shè)計是關(guān)系到石油化工企業(yè)優(yōu)化工藝、穩(wěn)定操作、安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)能力、改善勞動環(huán)境、節(jié)能增效和技術(shù)管理的重要環(huán)節(jié)?；诖?，本文主要對石油化工設(shè)備及管道的保溫通用性進行分析探討。

關(guān)鍵詞：石油化工設(shè)備；管道；保溫通用性

1、前言

設(shè)備和管道的絕熱工作，涉及的方面非常之廣.且各個方面相互聯(lián)系、相互制約。絕熱工作主要包括下述幾方面內(nèi)容：（1）設(shè)計過程中，絕熱層及保護層材料的選用，絕熱層經(jīng)濟厚度的計算，保溫結(jié)構(gòu)形式的選定：（2）施工過程中施工方法的選擇.施工質(zhì)量的評定，以及整個保溫施工結(jié)束后對其保溫效果的測試評價，即熱損失檢測報告；（3）保溫設(shè)施在運行過程中的科學(xué)管理等。

2、絕熱在工業(yè)生產(chǎn)中的作用

2.1提高生產(chǎn)能力

溫度是石油化工裝置生產(chǎn)過程中非常重要的工藝參數(shù)。一般情況下，工藝精餾塔的釜溫、頂溫均有嚴(yán)格的操作溫度控制范圍。例如，某苯酚丙酮裝置的3臺（三級）氧化塔其溫度必須分別控制在101℃、96℃、92℃以內(nèi)，溫度超標(biāo)會導(dǎo)致氧化過程不充分.產(chǎn)生的副產(chǎn)品多，影響裝置的生產(chǎn)能力。只有將溫度控制在有效溫度范圍內(nèi)，才能保證生產(chǎn)安全、平穩(wěn)并提高產(chǎn)能。

2.2節(jié)約能源

蒸汽是精餾塔的主要熱能來源。若塔體保溫不良致使釜溫損失，就會加大再沸器蒸汽用量。按上述苯酚丙酮裝置脫丙烷塔計算.每提升塔釜溫度1℃，就要加大蒸汽用量約30kg/lI，以年計算蒸汽消耗量是相當(dāng)可觀的。

2.3延長設(shè)備的運行周期

熱力裝置如果沒有良好的保溫設(shè)施，就會使環(huán)境溫度上升，從而導(dǎo)致相關(guān)的傳動設(shè)備的軸承、控制電纜和電機溫度上升，影響設(shè)備的運行周期。甚至發(fā)生安全事故。

2.4有效改善勞動環(huán)境

管道和設(shè)備保溫后，按GB50264--2013、GB/T4272--2008等規(guī)范規(guī)定，其保溫層的表面溫度一般不應(yīng)高于50℃。限制表面溫度，是為防止操作人員被燙傷。此外，長期在超溫條件下工作，勢必會降低操作人員的專注度，增加事故發(fā)生概率。

3、保溫結(jié)構(gòu)的基本形式

保溫和保冷統(tǒng)稱為絕熱，本文以保溫為主進行相關(guān)敘述。通常保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護層組成.在埋地或相對潮濕環(huán)境下還需設(shè)置防潮層。保溫層的結(jié)構(gòu)形式按保溫對象、保溫材料特性、保溫施工方式的不同，可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑等多種結(jié)構(gòu)形式。

圖1所示為典型的單層捆扎型保溫結(jié)構(gòu)。由絕熱層、捆扎帶、保護層及識別層組成。該保溫結(jié)構(gòu)利用捆扎帶將絕熱保溫材料捆扎在設(shè)備及管道的外表面，適用于各種絕熱材料。采用這種保溫結(jié)構(gòu)，并通過設(shè)置各種形式的支撐件、鉤釘?shù)?，可基本滿足各類保溫對象的保溫要求。其捆扎帶常用的材料有鍍鋅鐵絲、鍍鋅鋼帶、膠合帶等。對于保冷結(jié)構(gòu)，可采用不銹鋼和非金屬材料捆扎。

4、保溫工程的施工

4.1前期準(zhǔn)備工作

4.1.1施工組織設(shè)計及開工條件

絕熱工程施工前，應(yīng)依據(jù)絕熱工程設(shè)計內(nèi)容。做好絕熱工程的施工組織設(shè)計及施工方案。并報批。其一般應(yīng)包含工程概況及特點，施工工藝，人員組織及平衡，各種規(guī)格材料清單及采購進度，材料存放及保管地點、時間，施工機具的準(zhǔn)備，需要其它工序配合的進度要求，質(zhì)量管理體系，安全技術(shù)措施，施工進度計劃，竣工驗收等。開工前.施工組織設(shè)計必須審批完成。對材料及其制品進行質(zhì)量檢查并符合要求，相關(guān)的設(shè)備及管道工程完成并驗收合格.強度試驗、嚴(yán)密性試驗、防腐工程驗收合格。相關(guān)支撐件、管道支吊架以及相關(guān)設(shè)備安裝完成并驗收合格，儀表接管等部件安裝到位。

4.1.2絕熱材料的采購和保管

按國家及化工系統(tǒng)施工圖設(shè)計內(nèi)容規(guī)定，設(shè)計文件（設(shè)計施工藍圖）內(nèi)必須在設(shè)計說明及統(tǒng)計表中詳盡說明絕熱材料規(guī)格、型號以及主要物理、化學(xué)性能。主要包括：導(dǎo)熱系數(shù)計算式或圖表、容重、規(guī)格、抗壓強度、最低最高使用溫度、材料燃燒性能級別（即氧指數(shù)）、腐蝕性、耐蝕性、熱穩(wěn)定性等性能。對于不銹鋼管道的保溫材料還必須提供其氯化物、氟化物、硅酸根及鈉離子的含量，應(yīng)符合GB/T17393--2008的有關(guān)規(guī)定。

絕熱材料必須嚴(yán)格按設(shè)計文件的要求采購，嚴(yán)禁施工單位在未征得設(shè)計人員同意的情況下，隨意更改相關(guān)參數(shù)并進行采購。例如，設(shè)計文件中規(guī)定軟質(zhì)絕熱材料的容重為95kg/m3，施工單位擅自選購容重為155kg/m3。這不僅不符合國家相關(guān)規(guī)定，而且還增加管道或設(shè)備的自重，進而增加了承重支架和支吊架的材料，對管道應(yīng)力計算的合理性以及支架的設(shè)置都是挑戰(zhàn)，最終增加了費用。

4.2保溫結(jié)構(gòu)的施工工藝

保溫結(jié)構(gòu)的施工必須嚴(yán)格按設(shè)計文件以及施工組織設(shè)計進行。保溫結(jié)構(gòu)按保溫對象及結(jié)構(gòu)形式可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑、嵌裝等，其在GB50126--2008、GB/T4272--2008、GBJ126—1989、GB50185--2010、SH/rI'3010--2013等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細規(guī)定。本文對最常用的捆扎法施工工藝及相關(guān)要點進行大致介紹。

捆扎法施工，即先將絕熱材料敷設(shè)于設(shè)備或管道表面，再用捆扎材料將其固定，然后敷設(shè)保護層的施工工藝。捆扎法施工具有施工簡單、方便，施工周期短等優(yōu)點，適用于各類絕熱材料制品。對于大型設(shè)備或大口徑管道。須依托支承件或保溫鉤釘來固定保溫材料。

絕熱層施工必須遵循施工的一般要求。即捆扎帶不得采用螺旋式纏繞形式，必須按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)符合捆扎間距，且做到每塊保溫材料捆扎不少于二道：立式設(shè)備或大口徑垂直管道，需按要求設(shè)置支承件，從支承件開始自下而上進行，然后進行環(huán)向捆扎或用鐵絲網(wǎng)包裹捆扎：需熱處理的設(shè)備或管道其保溫層支承件應(yīng)在制作單位焊接并處理完成：經(jīng)常需要拆卸的部位，宜采用可拆卸的結(jié)構(gòu)；絕熱層施工時，同層應(yīng)錯縫，上下應(yīng)壓縫；支吊架、支座等須按設(shè)計文件進行保溫；絕熱材料采用硬質(zhì)制品時，應(yīng)留有伸縮縫；煙風(fēng)道和傳動設(shè)備可采用留置空氣層的保溫結(jié)構(gòu)；對埋地的保溫管道等，其外表面應(yīng)設(shè)置防潮層。

保護層須緊貼絕熱層。對于硬質(zhì)的絕熱材料，保護層軸向接縫可用咬接；對于軟質(zhì)的絕熱材料，保護層軸向接縫可用插接或搭接，并用自攻螺絲或抽芯鉚釘固定。插接用自攻螺絲或抽芯鉚釘，搭接用抽芯鉚釘連接，須布置在水平中心線下方15?！?50范圍內(nèi)，縫1：3向下。環(huán)向接縫應(yīng)采用搭接或插縫（室外用搭接）。膨脹部位的金屬保護層應(yīng)采用活動接縫，大型立式設(shè)備、儲罐伸縮縫應(yīng)采用S型掛接。

5、結(jié)語

總之，對于絕熱工程應(yīng)明確如下幾點認識：

（1）不能忽視絕熱工程中材料的供貨質(zhì)量，尤其對材料的導(dǎo)熱系數(shù)、容重等指標(biāo)。必須按設(shè)計文件執(zhí)行。

（2）施工單位安裝時必須嚴(yán)格按設(shè)計文件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行，嚴(yán)控偷工減料，必須嚴(yán)格按工序施工。

（3）對于絕熱工程的驗收、日常運行以及維護等各個環(huán)節(jié)，都必須引起足夠的重視。

參考文獻

[1]孫軍，張貝克，吳重光.基于Agent的石油化工管道網(wǎng)絡(luò)實時計算策略架構(gòu)[J].計算機與應(yīng)用化學(xué)，2015（9）：1085-1089.

[2]孫軍.石油化工管道網(wǎng)絡(luò)的實時計算策略及其應(yīng)用研究[D].北京化工大學(xué)，2014.

（作者單位：福建福海創(chuàng)石油化工有限公司）