1、第 52 卷第 2 期 辽 宁 化 工 Vol.52，No.2 2023 年 2 月 Liaoning Chemical Industry February，2023 收稿日期收稿日期：2022-11-01 作者简介作者简介：牛雪（1987-），女，辽宁省沈阳市人，工程师，2010 年毕业于沈阳化工大学安全工程，研究方向：工艺管道技术。化工工艺管道的伴热设计 牛 雪 （辽宁省石油化工规划设计院有限公司，辽宁 沈阳 110000）摘 要：对化工工艺管道的伴热设计进行了研究。对化工工艺管道伴热进行概述。其次，从伴管伴热的选用原则、工艺要点对化工工艺管道伴热设计进行分析。再次，对蒸汽分配站和疏水站的
2、设置要求进行分析。最后，对化工工艺管道伴热设计需注意的问题进行讨论，以期为伴热设计相关工作人员提供帮助。关 键 词：化工；工艺管道；伴热设计 中图分类号：TQ055.81 文献标识码：A 文章编号：1004-0935（2023）02-0229-03 化工工艺管道的伴热设计可防止管道内部的介质凝固、分离、冷凝，还能使管道内部长期保持一个温度。简言之，伴热设计能优化管道内部的性能，从而实现热量有效传输。从发展的角度看，化工行业仍有快速发展的势头，生产能耗总量持续升高，有关工作人员应持续优化工艺措施，进而推动伴热设计发展。有关工作人员不仅要深入探索化工工艺管道伴热，还要明确应用原则及工艺流程等，有效
3、应用伴热设计，发挥伴热设计的作用，从而实现节约化工能源，推动化工工艺管道伴热设计发展的目的。1 化工工艺管道伴热的概述 就目前而言，化工工艺管道伴热设计的形式较多。从实际应用角度进行分析，可以发现，应用最普遍的伴热形式主要有三种：一种是电伴热带，一种是伴管，另一种是夹套管。以上伴热形式均有不同的优势，设计人员需考虑实际情况选择伴热形式。电伴热是用电，伴管和夹套管多为热水、蒸汽、导热油等。无论在何种情况下，选择任何一种伴热形式均具有唯一性，也就是说，化工工艺设计时，必须选择单一形式的伴热。观察化工生产与发展过程，可以看出，夹套管、伴管的应用比电伴热带多，其根本原因是夹套管、伴管的寿命远远长于电伴
4、热，所使用的成本较低1。2 化工工艺管道伴热设计 2.1 伴管伴热的选用原则 化工工艺管道伴热设计中，伴管伴热的选择应遵循以下五点原则。第一，当凝固点的温度高于输送介质的终端温度、环境温度，此时，可进行伴热。如介质凝固点超过 100，可使用全夹套伴热；如介质凝固点没有超过 100，但高于 50，可使用夹套管伴热；如介质凝固点未超过 50，可使用伴管伴热。第二，环境温度低于输送气体的介质漏点时，可使用伴管伴热。第三，液体介质凝固点和气体介质露点未超过 40、气体介质露点比环境温度高，此时可使用热水伴管伴热。第四，介质温度要求较低的管道、输送介质温度及环境温度同凝固点管道相差不大或略低于凝固点管道
5、，此时，可使用热水伴管伴热。第五，如输送的介质具有毒性，所使用的管道为夹套管伴热管道，此时可选择用内管焊缝外露型夹套管伴热2。2.2 工艺要点 2.2.1 化工工艺管道伴热设计的介质选择和处理 选择伴管和夹套管的材料应考虑一下几个方面：其一，以设计压力、介质特性、设计温度为依据，根据 SH/T3059，科学选择伴管、夹套管。其二，必须选用无缝钢管作为伴管和夹套管的内管，选择焊接钢管、无缝钢管作为套管。其三，应用不锈钢丝对不锈钢伴管进行捆扎。其四，疏水阀上游所使用部件的材料等级同蒸汽管道保持一致；疏水阀下游所使用部件的材料等级同凝结水管保持一致。其五，如施工困难，过滤器、仪表的不规则形状的表面可
6、使用12、10 的管道伴热。伴管材料可以是不锈钢管、紫铜管。需要注意的是，紫铜管不应超过 200。其六，如内管材料与套管材料不同，可用柔性计算对夹套管进行计算4。在保温材料选择方面，需注意介质及介质温度。如伴热设计工作中的伴热管材料是不锈钢，选择保温材料需格外注意，工作人员必须坚持保温材料是DOI:10.14029/ki.issn1004-0935.2023.02.032230 辽 宁 化 工 2023 年2 月 否含有氯离子，如含有氯离子，氯离子的含量是多少，控制氯离子的含量，避免管道腐蚀。需要注意的是，硅酸钙制品中氯离子含量较高，工作人员应用硅酸钙制品应格外注意5。伴热设计的保温材料选取如
7、表 1 所示。表 1 伴热设计的保温材料 介质温度/材料名称 常温300 玻璃棉制品 常温550 硅酸钙 350600 岩棉及矿渣棉制品 2.2.2 化工工艺管道伴热设计 在化工工艺管道伴热设计中，应采取套夹伴热的方式，以免出现化工热量消散过多的现象。实际上，使用管道输送化工介质期间应考虑到介质终端温度、管道内部温度，确保二者温度相同，如二者温度不一致，就要考虑温差问题。与其他伴热管道方式相比，该方式更有利于保护热能和补充热能。工作人员应注意管道内部凝点，确保凝点不超过50。此时，在根据管道材料选择伴热方式。在工程中，工作人员应用管道进行气体输送时，应用伴管伴热这一方式的次数较多。相关工作人员
8、可根据实际情况选择伴管种类，现阶段，常用的伴管种类有两种，分别是蒸汽伴管、夹套伴管6。当装置工况下管道内部积累大量凝固蒸汽，此时，工作人员可考虑选择套夹伴管进行输送。实际安装期间，工作人员需考虑到伴热设计基本要求选择伴管安装。一般情况下，有水平、垂直两种安装方式7。除此之外，在使用管道进行输送时，如输送物质具有强腐蚀性，就要考虑使用隔离方法，以确保输送的安全性和效率8。3 蒸汽分配站和疏水站的设置要求 化工工艺管道的伴热设计中，必须重点考虑疏水站、蒸汽分配站的布局工作。如布局科学合理，就能提高运输工作的效率与质量，确保冷凝液体排出。一般情况下，工作人员会以 300 cm 为半径进行布局设计。如
9、半径为 300 cm 的范围内，有三个或三个以上回收点、伴热点，就可分别设置疏水站、蒸汽分配站，确保能量有效运输，保障冷凝液体的顺利排放9。除此之外，针对疏水站、蒸汽分配站的布局，我国也发布相关规定，要求伴热设计中 S 代表管径，并用固定的计算方式，计算 S 值。计算方式是S=A+2B+C。S 值计算如表 2 所示。表 2 S 值计算 S 蒸汽分配站 疏水站 蒸汽分配管 蒸汽引入管 凝结水集合 凝结水引出 5010 60 30 60 30 1115 60 50 60 50 1620 100 60 100 60 工作人员应用计算方法得出结果后，需针对数据展开分析。如 S 值大于 15，工作人员就
10、要在该区域布置两个疏水站。根据计算结果，可以发现管径较大，冷凝水会大量输出，为确保冷凝水排放顺利，必须合理设置疏水站。此外，工作人员还需设置备用接头，并将其应用于蒸汽分配站中。工程后半段，如管线发生改变，就必须使用接头。该方法可确保管线的完整性，以免更换管线而增加成本。此外，需考虑蒸汽伴管的长度，尽量保障同一分配站长度相同10。在蒸汽分配站布局方面，并没有出台相关规定，工作人员仅需考虑位置摆放是否科学合理，是否能满足管道运输需求即可。对两种水平安装、垂直安装方式的使用情况进行分析，水平安装最简便，应用最普遍，如空间较小，可使用垂直安装。4 化工工艺管道伴热设计需注意的问题 4.1 科学设置管道
11、旁路阀门 化工工程中用管道进行运输的情况较多，受某种因素影响，管道内部会积存大量蒸汽，此时，引出蒸汽后可使用主管蒸汽管。同时应用管道阀门进行操控。当蒸汽顺利引出后，工作人员需立即切断阀门。工作人员需根据化工工程实际情况安装管道，一般情况，将其安装于管道上方。需要注意的是，在疏水阀门周边区域可安装旁路阀，用以避免蒸汽或杜绝凝结水进入管道。针对电伴热进行设计时，设计人员可借助三维模型，通过计算机分析该设计的应用成效。确保电伴热设计达到理想效果，必须处理好总管、伴管，已保障分配站工作科学、合理、高效11。4.2 根据实际情况抬高管道引出口 在引出水蒸气这一项工作中，必须明确水蒸气的引出部位，也就是说
12、，工作人员需适当抬高管道出水口，确保该项工作顺利进行。如存有凝结水，就必须展开相应的排水设计，避免管道呈现 U 型。第 52 卷第 2 期 牛雪：化工工艺管道的伴热设计 231 出现以上问题的主要原因是该类管道排水速度缓慢。工作人员还可在主管、支线管道中展开伴热设计，确保实现循环利用蒸汽。通过完成上述伴热设计，可提高管道内的隔热效果。此外，如选择蒸汽伴热，就必须热量分配这一方面，保障管道能科学分配热量。现阶段，伴热设计中的蒸汽伴热具有相对独立性，在保持独立性的基础上还能与主管进行连接。工作人员要重视疏水阀门的设计问题，保障伴热处理效果。4.3 及时探查伴热系统 除管道旁路阀门、高管道引出口外，
13、还要及时探查伴热系统，检查伴热系统是否保持正常作业。运行初期，工作人员需使用伴热系统顺利排放管道积水，以保护管道的安全性。在经过工作人员调试后，工作人员需再次进行检查，如出现阀门故障、管道冻结等诸多问题，就必须立即采取措施处理伴热管道。对技术人员来说，定期、及时探查伴热系统非常必要。工作人员需重视探查工作，确保伴热系统处于正常工作状态。定期检查过程中，技术人员除探查伴热系统运行状态外，还需重点关注伴热系统的节能效果，一旦伴热管道消耗较多能源，就必须优化管道，必要时，可根据实际情况改动管道，以保证伴热管道的性能。5 结束语 综上所述，经济发展过程中，化工业占据重要位置，在化工工程中展开伴热管道设
14、计工作，工作人员需了解伴热化工工艺管道伴热的内涵，根据伴热设计原则，展开设计工作。工作人员还应洞察国内外伴热设计材料使用情况、工艺发展情况，科学制定化工工艺管道伴热的设计方案。科学、合理的伴热设计能进一步推动化工领域的发展，也有利于经济发展。未来，我国化工工艺设计方法将进一步发展，伴热设计将更高效、更科学、更合理。参考文献：1 周尚,兰国梁.浅谈化工工艺管道蒸汽伴热管线的设计J.中国化工贸易,2019，30(2):4-5 2李跃.化工工艺管道设计的配管注意事项分析J.化工设计通讯,2020,46(4):2-3 3 吴 晓 华,郎 杰.化 工 工 艺 管 道 的 伴 热 设 计 J.化 工 设
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