化工工艺管道蒸汽伴热设计探讨

殷勤

摘 要：化工装置中的工艺管道常用伴热的方式维持生产操作及停输期间管道内介质的温度，防止管内介质结晶、冷凝或凝固。蒸汽伴热在石油化工装置中广泛应用，良好的伴热设计可以节省费用、降低能耗、方便生产操作等。本文探讨化工工艺管道的蒸汽伴热设计。

关键词：工艺管道;蒸汽;伴热设计

1 化工工艺管道伴管设计概述

工艺管道常见的伴热方式主要有三种：伴管伴热、夹套伴热以及电伴热。其中伴管伴热分为内伴管伴热和外伴管伴热，由于内伴管伴热有伴管热变形问题，且不能用于输送腐蚀性及热敏性介质，因此很少用于石油化工装置。夹套伴热按夹套管连接方式的不同分为管帽式夹套和法兰式夹套。电伴热是利用电能为热源的伴热形式，能有效进行温度控制，近年来逐渐应用于新建化工装置中。

伴热采用的主要伴热介质为热水、蒸汽、热载体以及电热。蒸汽外伴管伴热因具有成本低廉、冷凝潜热大、温度易于调节、适用范围广等特点，成为目前国内大多数石油化工装置首选的伴热方式。本文介绍的蒸汽伴热均指蒸汽外伴管伴热。

2 蒸汽伴管设计的一般要求

典型的蒸汽伴管系统主要由蒸汽总管、蒸汽引入管、蒸汽分配站、蒸汽伴管、疏水站、冷凝水引出管以及冷凝水总管组成。

一般情况下，伴管蒸汽应从主蒸汽管顶部引出，并在靠近引出处设切断阀，切断阀宜设置在水平管道上。蒸汽分配站用于对各分支伴管蒸汽的分配与调节。为了方便蒸汽伴管的运行及检维修，每根蒸汽伴管应单独设疏水阀。蒸汽疏水阀组不应设旁路阀以防止窜气。伴管蒸汽应从高点引入，沿被伴热管道由高向低敷设，凝结水应从低点排出，宜减少U形弯，以防产生气阻和液阻。在敞开凝结水系统中，蒸汽疏水阀排出的凝結水应采用汽水分离器经冷却后排至下水系统。

2.1 蒸汽分配站和疏水站的设置

在3m半径范围内如有3个或3个以上的伴热点及回收点时，应设置蒸汽分配站和疏水站。站的设置应统一考虑，布局合理，并方便操作和维修。蒸汽分配站和疏水站的管径可按下列公式计算，然后按表1的规定确定。

S=A+2B+3C

式中：

A-DN15、φ12、φ10伴管根数;

B-DN20伴管根数;

C-DN25伴管根数。

站内宜预留1个或2个备用接头，备用接头应用管帽或盲法兰封堵。当S值超过16时，宜设2个或2个以上蒸汽分配站或疏水站。在同一个蒸汽分配站的蒸汽伴管的当量长度宜大致相等，最短蒸汽伴管的当量长度不宜小于最长伴管当量长度的70%。蒸汽分配管和疏水站集合管的长度应根据伴管的数量确定。

蒸汽分配站和疏水站分为垂直安装和水平安装。其中垂直安装所占空间最小，一般优先选用，但要求靠近柱子设置以便设置支撑。水平安装时一般靠近楼面边缘或设备。

2.2 有效伴热长度的选用

蒸汽伴管沿被伴管的最大允许有效伴热长度（包括垂直管道）根据蒸汽压力的不同可按表2的规定选用。

当伴热蒸汽的凝结水不回收时，表2中最大允许有效伴热长度可延长20%;采用导热胶泥后伴管的最大允许有效伴热长度宜缩短20%。

2.3 疏水阀的选型及注意事项

疏水阀应选用本体带过滤器型，否则应在疏水阀前安装过滤器。过滤器一般选用Y型过滤器，其通道面积应为凝结水管道截面积的2倍。当凝结水总管高于疏水阀时，应选用热动力式疏水阀（带止回功能）或在疏水阀后设置止回阀。

3 结束语

蒸汽伴热属于管道伴热系统中最常用的一种，合理的设计与安装可以做到节省投资、降低能耗等。设计时应综合多方面考虑，在满足工艺需要及规范要求的前提下，实现最优化设计，保障化工装置长期安全可靠运行。

参考文献：

[1] 张德姜，王怀义，丘平主编.石油化工装置工艺管道安装设计手册[M].北京： 中国石化出版社，2014.