呂高鋒，孟元甲，李新艷

（西安航天源動力工程有限公司，陜西西安 710056）

化工一直以來都是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，在化工生產(chǎn)過程中，有些介質(zhì)凝固點(diǎn)較低，在輸送時必須進(jìn)行蒸汽伴熱，既可以防止在輸送過程中介質(zhì)出現(xiàn)冷凍、結(jié)露的狀態(tài)，也可以確保介質(zhì)的溫度始終處于最佳狀態(tài)中。本文簡要分析了化工工藝管道蒸汽伴熱系統(tǒng)的設(shè)計方式以及設(shè)計內(nèi)容。

1 化工工藝管道蒸汽伴熱管線內(nèi)涵

工藝管道常見的伴熱方式主要有三種，分別是內(nèi)管伴熱、夾套伴熱、電伴熱。由于內(nèi)管伴熱本身有熱變形的問題，為此在使用時不能夠輸送腐蝕性以及熱敏型的介質(zhì)，很少使用在石油化工裝置中。而夾套伴熱的夾管方式則分為管帽式夾套和法蘭式夾套。電伴熱則是利用電能作為熱源的伴熱形式，能夠有效地對溫度進(jìn)行控制。但是隨著時代不斷地發(fā)展，近幾年在新建的化工裝置中，其主要采用的伴熱介質(zhì)為熱水、蒸汽，蒸汽外伴管伴熱不僅能夠提高伴熱的效果，其溫度相對更容易調(diào)節(jié)，成本更低，能夠提高伴熱的整體效果，適用的范圍更廣?，F(xiàn)階段我國大部分的石油化工企業(yè)在選擇伴熱方式以及相關(guān)的裝置時都會選擇蒸汽伴熱系統(tǒng)。為此，研究蒸汽伴熱系統(tǒng)的使用質(zhì)量也成為發(fā)展中的重要組成部分。科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前在化工工藝管道伴熱系統(tǒng)中主要選擇了蒸汽伴熱管道，蒸汽伴熱管道對于溫度調(diào)節(jié)十分方便，成為化工工藝伴熱管道中常見的一種伴熱方式。伴熱管道主要由以下幾個部分組成，分別是總管支管、伴熱管、保溫箱、疏水器以及回水支管總數(shù)、總回水管、切斷閥等。

2 蒸汽伴熱系統(tǒng)的設(shè)計

在化工介質(zhì)傳輸?shù)倪^程中，由于其長期處于低溫環(huán)境，很容易出現(xiàn)冷凝，凝固等問題，造成熱度損失的現(xiàn)象。導(dǎo)致工藝介質(zhì)本身的黏度提升，也影響到了相關(guān)設(shè)備的進(jìn)一步使用效果。無論是管線或者是儀表的正常使用質(zhì)量都會下降。為了確保不進(jìn)行特殊加熱、浪費(fèi)熱能的前提下，提高所有介質(zhì)的運(yùn)輸狀態(tài)，可以選擇蒸汽伴熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提高介質(zhì)的傳輸質(zhì)量，同時也防止介質(zhì)在傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)一系列的負(fù)面問題。

2.1 伴熱供氣總管設(shè)計

化工工藝管道蒸汽伴熱系統(tǒng)設(shè)計過程中需要最大限度地發(fā)揮出伴熱的作用。將伴熱站進(jìn)行分開設(shè)計，在整體的設(shè)計過程中考慮到伴熱供氣總管設(shè)計，應(yīng)在一樓設(shè)置蒸汽粉末分配站。從分配站的上方引入蒸汽，并且將冷凝水以及蒸汽主管放入到外界的空氣，或者在設(shè)計過程中直接將其安在廊道頂部，這種方式是為了提高蒸汽的使用效果。在設(shè)計中也應(yīng)該考慮到如果蒸汽的主管道位置設(shè)計相對較低，甚至低于蒸汽的入口管時，需要通過自導(dǎo)式的蒸汽粉末分配站進(jìn)行改變，確保所有的蒸汽導(dǎo)入工作能夠順利進(jìn)行，同時也應(yīng)該設(shè)置熱跟蹤站。熱跟蹤站的設(shè)計是為了有效地支撐和簡化各項(xiàng)不同的操作內(nèi)容。要求整體的蒸汽管道設(shè)計能夠貼近欄桿、平臺、立柱或者是墻面等地方。在安排熱追蹤，一定要做到科學(xué)且合理，防止由于熱追蹤站的設(shè)計出現(xiàn)問題，影響蒸汽伴熱站的運(yùn)行，一旦出現(xiàn)了相關(guān)問題，盡可能在短時間內(nèi)對其進(jìn)行制止，防止出現(xiàn)堵塞的情況。進(jìn)行蒸汽分配站的分析以及管理時，需要進(jìn)行s值的計算，而s值的計算應(yīng)始終考慮到管徑的大小，按照相關(guān)的計算公式算出來s值。在計算的過程中，其主要考慮到的參數(shù)有，蒸汽分配管的數(shù)量、蒸汽引入管、冷凝水引出管等相關(guān)的數(shù)據(jù)對其進(jìn)行查取。

選擇的公式是：s=a+2b+2c

在對上述公式進(jìn)行計算以及分析時，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，其中a指在整個蒸汽伴熱系統(tǒng)中dn15的伴管數(shù)量，而b是dn20伴管的數(shù)量，c則是dn25的伴管數(shù)量。利用計算得出的s值，需要對s值進(jìn)行分析，當(dāng)s值大于16時，應(yīng)對蒸汽分配站以及疏水站的整體數(shù)量進(jìn)行重新的設(shè)計規(guī)劃，確保數(shù)量大于等于2。

蒸汽伴熱供氣總管設(shè)計時，還需要設(shè)計相關(guān)的流程圖，要求所有的代號和圖例與管道儀表的流程圖保持一致。伴熱管道的長度在多數(shù)情況下都高于一般長度，選擇分段伴熱應(yīng)清楚地對每一個段次進(jìn)行標(biāo)注。冷凝水收集站以及蒸汽分配站，無論是選擇臥式或者立式，都應(yīng)該和伴熱管道中的布置圖保持一致。在布置圖上需要清楚地規(guī)劃出所有蒸汽伴管的管道，并且充分地顯現(xiàn)出蒸汽收集站以及伴管站。還需要標(biāo)注冷凝液收集站以及蒸汽分配站對所有的伴管站進(jìn)行有效的識別。針對伴管制而言，一定要做一個十分明顯的記號，該記號的標(biāo)識目的是為了標(biāo)識所有伴管的編號以及起點(diǎn)，確保每根伴管都可以隨時隨地地找到。每根伴管上應(yīng)該有兩個一模一樣的標(biāo)記，分別設(shè)置在冷凝水的收集站以及蒸汽的分配站上。這種方式可以讓工作人員工作速度以及工作質(zhì)量得到提升。一旦出現(xiàn)了某一個管路有故障，可以在最短的時間內(nèi)開展維修工作，而蒸汽分配站以及疏水站也需要滿足以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，如果是水平的安裝蒸汽分配站，從頂部或者是側(cè)面將蒸汽管接入。第二，如果出現(xiàn)了三個伴熱站，并且是在直徑為6m 的規(guī)模，則需要根據(jù)伴熱站的數(shù)量，建設(shè)相關(guān)的分配站以及疏水站留下左右兩個接頭，防止出現(xiàn)故障時沒有備用接頭的現(xiàn)象。備用接頭能夠確保在使用時的使用質(zhì)量，在相同的蒸汽分配站中，要求爭取放管最短的一個保持長度在最長伴管的70%左右。

2.2 蒸汽分配站

針對蒸汽分配站的接管數(shù)量，則根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析以及確定。其中使用口徑為dn40的蒸汽分配站，應(yīng)該使用六個以內(nèi)的dn15型或者是dn20型的接管口，做好管口的配套設(shè)計，才能確保分配站的應(yīng)用質(zhì)量得到提升。如果所設(shè)計的蒸汽分配站是dn50型，則需要考慮到在選擇蒸汽接口時應(yīng)使用十個dn15型，或者是使用十個dn20型的蒸汽管孔進(jìn)行接管，還需要多預(yù)留接口，保證不時之需。根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行分析，蒸汽分配站的布置結(jié)構(gòu)設(shè)置通常情況下會選擇垂直或者是水平的狀態(tài)，其目的是為了方便蒸汽向著不同的區(qū)域擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)蒸汽擴(kuò)散中的均勻擴(kuò)散以及均勻散熱。促使其散熱的質(zhì)量以及蒸汽的使用質(zhì)量得到提升，而伴熱供氣管中的主管道則需要對預(yù)留管道內(nèi)的蒸汽進(jìn)行引出，防止在管道內(nèi)出現(xiàn)蒸汽積聚的狀態(tài)，在實(shí)際生產(chǎn)中也需要選擇在頂部或者是在水平位置安裝相關(guān)的蒸汽管道。這種分配方式可以提前安裝固定支撐，或者是安裝劃定支撐，方便管道引氣，使得管道在使用時處于安全的狀態(tài)。

2.3 冷凝液站設(shè)計

冷凝液站的設(shè)計時，需要考慮到冷凝液站的凝汽器，凝汽器主管道需要與凝結(jié)水的總管道頂部進(jìn)行熱量相連接。確保在凝汽器的主管道出口設(shè)置截止閥，并且在梯形的蒸汽管上設(shè)置一組疏水閥，能夠直接返回到冷凝水的末端，并且在加油站頂部抽出分支作為冷凝管。冷凝水需要加入水循環(huán)中，可以利用凝結(jié)法設(shè)置稀釋劑。冷凝水可以直接放入到指定的回收管中，避免影響周圍的設(shè)備以及相關(guān)的管道。疏水閥應(yīng)該選擇本體帶過濾器型的疏水閥，否則會導(dǎo)致疏水閥在使用時使用質(zhì)量不佳。過濾器一般情況下則需要選擇y 型過濾器，y 型過濾器無論是通道面積或者是使用效果都能夠滿足冷凝液站的設(shè)計需求，而通道面積則應(yīng)該根據(jù)冷凝管的管道選擇進(jìn)行確定。要求選擇截面積的二倍。當(dāng)冷凝水高于疏水閥時，則需要選擇動力式的疏水閥，該疏水閥本身帶指揮功能，能夠在疏水閥后設(shè)置止回閥。

3 施工材料的選取及施工的具體要求

3.1 施工的材料選取

選擇伴管材料有：不銹鋼管、紫銅管、一級碳鋼管。在國外的很多項(xiàng)目中都會選擇使用紫銅管以及不銹鋼管作為伴管。紫銅管和不銹鋼管都屬于物美價廉的材料，但是在實(shí)際使用時最優(yōu)的選擇仍舊是紫銅管，原因是紫銅管的柔韌性更強(qiáng)，能夠快速地進(jìn)行彎曲和連接，并且不費(fèi)時、不費(fèi)力。碳鋼管則具有非常強(qiáng)的抗腐蝕性，同樣在我國廣泛使用。

3.2 施工的具體內(nèi)容

蒸汽伴管施工的過程中，通過以下幾種方式能提高施工的質(zhì)量：①在蒸汽伴管施工的過程中，將支管的蒸汽直接從主管道的頂部引出來，將蒸汽引出到確定的位置根部，同時在管道中需要安裝切斷閥門，確保整個管道運(yùn)行和使用的穩(wěn)定性。②蒸汽伴管中含有的凝結(jié)水，如果選擇不回收凝結(jié)水，會直接經(jīng)過疏水閥，在經(jīng)過疏水閥后對其進(jìn)行統(tǒng)一的處理。③在蒸汽伴管施工中，每根伴管所具有的功能都是不一樣的，所以要求工作人員了解每根半管，提高對每根半管的熟悉度，一旦發(fā)現(xiàn)半管出現(xiàn)問題，可以及時地進(jìn)行維修與替換。工作人員可以在每根半管上都安裝一個獨(dú)立性的疏水閥，這種方式是防止一旦某根半管出現(xiàn)問題，導(dǎo)致周圍所有的半管同樣出現(xiàn)相關(guān)的問題，甚至出現(xiàn)了伴熱系統(tǒng)的混亂。④應(yīng)該盡可能地避免在u 型彎上產(chǎn)生阻液或者是氣阻的現(xiàn)象，u 型彎在施工時頭經(jīng)常會出現(xiàn)一定的問題，這是蒸汽伴熱系統(tǒng)在設(shè)計中常見的一個問題。當(dāng)蒸汽伴熱管進(jìn)行構(gòu)建時，出現(xiàn)了u 型彎需要增加相應(yīng)的蒸汽伴管壓力，將空氣順利的排出，防止由于氣阻的產(chǎn)生而導(dǎo)致空氣的排出速度較慢。為此，當(dāng)產(chǎn)生u 型彎時，應(yīng)考慮到蒸汽壓力的大小，當(dāng)其壓力大于300kPa，小于500kPa，則可以將u 型彎的高度上升，累積到4m 左右，而當(dāng)蒸汽壓力大于700kPa，小于1 000kPa 時，則可以讓u 型彎的上升高度累積到6m 左右，而當(dāng)蒸汽壓力超過500kPa 卻低于700kPa 時，則u 型彎累計高度約在5m 以上。⑤為了盡可能地避免在蒸汽伴管使用時出現(xiàn)水蒸氣進(jìn)入凝結(jié)管網(wǎng)甚至出現(xiàn)了背壓升高的狀態(tài)，不能在輸水閥組上安裝旁路閥，避免出現(xiàn)對凝結(jié)水整體運(yùn)行時的負(fù)面影響，保證凝結(jié)水的運(yùn)行處于一種安全且積極的狀態(tài)中。

4 結(jié)束語

蒸汽伴熱管在化工生產(chǎn)過程中的目的是實(shí)現(xiàn)蒸汽伴熱，相比于其他的運(yùn)輸方式而言，其損耗的能量更小，更能滿足經(jīng)濟(jì)需求以及使用的實(shí)際需求，后期在開展伴熱系統(tǒng)的設(shè)計時，則需要通過多方面多因素進(jìn)行考慮，實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計，并且提高輸送效率以及經(jīng)濟(jì)效率。