石化煉廠加藥間的配管設計

孫德勝，彭建國

（1.中國石油工程建設公司大連設計分公司，遼寧大連 116011；2.中國石油工程建設公司，北京 100011）

在石化煉廠的含油廢水處理工藝中，涉及到諸多種藥劑的投加。筆者考察了國內幾家煉廠的加藥間，發現因國內目前尚無公開發行的加藥間配管設計規范可供參考，所以由不同的設計單位設計的加藥間，其配管設計思路相差很大。本文以中石油廣西石化1 000萬t/a煉油工程污水處理場 （以下簡稱廣西煉廠項目）的加藥間配管設計為實例，結合筆者的設計體會，主要從加藥泵系統的典型配置、加藥管材的選擇、加藥泵管路系統的配管、管道的敷設方式和加藥間的布局設計5個方面對加藥間配管的設計方法及思路進行探討。

1 加藥泵系統的典型配置

加藥泵系統的常用附件主要有：安全閥、背壓閥、脈沖阻尼器、流量校準柱、隔膜壓力表、注射閥、沖洗接口、Y型過濾器等，見圖1。

對于安全閥、流量校準柱、注射閥等常規附件，可以參見計量泵制造商的相關技術資料，本文不再介紹。以下主要介紹加藥泵系統中較為重要的脈沖阻尼器、背壓閥等。

脈沖阻尼器：常用的脈沖阻尼器為隔膜式，即脈沖阻尼器內通過一個彈性橡膠膜片，將容器分隔為上下兩個腔體。下腔體通過被輸送液體，上腔體充有氮氣。從計量泵出來的脈動流體進入阻尼器后，由于氣體的可壓縮性，脈沖瞬間被吸收，系統可獲得穩定的液流和壓力，從而緩解了管路的振動，降低了噪聲，提高了管路的安全性。同時，脈沖阻尼器應盡可能安裝在靠近泵出口的管道上，以避免管路產生振動。

圖1 加藥泵系統典型配置示意

背壓閥：一般和脈沖阻尼器配合使用，主要用來在泵出口管路中產生恒定背壓。沒有脈沖阻尼器時，背壓閥將隨著每次泵沖程的進行而快速打開和關閉；有脈沖阻尼器時，背壓閥將在半開和半閉的位置上振蕩，通過脈沖阻尼器吸收泵和背壓閥之間的流量峰值。

以上僅為工程中加藥泵的典型配置，而在實際的設計過程中，可以在滿足工藝條件的前提下具體問題具體分析，根據不同情況進行合理的取舍。例如，如果選用的是小流量低壓力的電磁計量泵，由于泵的流量小，泵的流量校準可以通過量筒等方式測定，故在泵系統設計中，完全可以取消流量校準柱；同時由于小流量低壓力的電磁計量泵在管路中產生的脈沖波動有限，所以也可以取消脈沖阻尼器。

2 管材的選擇

含油污水處理過程中，需投加的化學藥劑往往是強酸、強堿及FeCl3等具有強腐蝕性的氯化物等，這些藥劑對管道材質的要求往往很苛刻。如何合理、經濟地進行管材選型，是加藥系統設計過程中的關鍵。

根據大量的工程實踐及試驗，對含油污水處理過程中常用藥劑適用的管道材質進行歸納，見表1。進行加藥系統配管設計時，可以根據表1進行合理選型。管材的選型一般應在滿足工藝要求的基礎上，盡量選用更通用、更經濟的材質。

表1 加藥管道選型

另外，非金屬管材相對于金屬管材，對應用介質及環境的溫度要求較為苛刻。例如，UPVC的適用溫度范圍一般為-15～50℃，超出這個溫度范圍，就會加速UPVC管的老化。故在進行管材選擇時，應查管材選型手冊或咨詢生產廠家，獲得管材的適用溫度范圍數據，然后根據表1進行合理選材。

3 加藥泵管路系統的配管

3.1 常規配管

常規配管又可分為成橇配管方式和設置泵混凝土基礎配管方式兩種。二者在目前的石化污水處理加藥系統中均較常見。

成橇配管方式即橇裝式結構，具有裝置占地小，安裝、運輸方便等優點，是小流量低壓力隔膜計量泵配管的首選。但大流量高壓力的電機驅動柱塞計量泵，如果采用橇裝式結構，設計時需要考慮克服泵的振動問題。

設置泵混凝土基礎配管方式，是按石化行業傳統的化工泵配管思路進行設計的。這里會出現一個問題，即加藥系統多為非金屬小口徑管道，撓度很大。這樣在配管時，需要設置的管道支架就相對很多。這種配管方法雖然也能夠滿足工藝及安全要求，但總體上顯得雜亂無序。

3.2 設置配管建筑墻

設置配管建筑墻，是在進行加藥間建筑布局設計時，在規劃的加藥系統區域內，依托周圍建筑物設置一堵配管建筑墻。將計量泵采用膨脹螺栓或預埋地腳螺栓固定在墻體上，管道采用角鋼懸臂支架支撐，而支架生根于墻體。廣西煉廠項目加藥間的聚合物投加泵管道系統即采用這種配管方式，見圖2。如果藥劑儲存方式是采用鋼筋混凝土儲池而非儲罐，則可以省略配管建筑墻，而以儲池的一側池壁替代配管建筑墻。

設置配管建筑墻這種配管方式，能夠有效地利用空間，使加藥泵系統的占地面積進一步縮小，同時，管道系統處于同一立體平面上，操作方便，且具有美感。不過，采用這種配管設計時，特別注意的是，墻體上加藥泵的安裝高度不應超過實際工況下經計算獲得的加藥泵的安裝高度值。

4 管道的敷設方式

4.1 管溝敷設

由于加藥間外輸管道多、管徑小，為避免管道顯得雜亂無章，所以在加藥外輸管道設計時，盡量采用通常所說的 “暗裝設計”，即管道集中在管溝中敷設。加藥外輸管道大多采用非金屬管，連接方式為粘結。根據以往工程實例，由于種種原因，管道的粘結處偶爾會發生泄漏現象。如果管溝蓋板選用玻璃鋼柵格板 （目前常規做法），則應在加藥間室內管溝中的加藥管道外套UPVC管，以防止管道發生泄漏時其中帶壓的藥劑對操作人員的傷害。

4.2 架空敷設

為防止管道泄漏造成藥劑噴濺等意外發生，架空敷設管道應集中設置在托盒中。托盒一般用PVC板粘接而成，也有采用玻璃鋼板的。在托盒的適當位置應設置觀察口，同時托盤底保持大于0.003的坡度，最低點設置排放管及閥門。

5 加藥間的布局設計

加藥間藥劑儲罐 （儲池）應本著 “同性狀或兩種藥劑相遇后不發生強烈反應的可相鄰布置”的原則進行總體布局。同時，有嚴重腐蝕性的藥劑儲罐的周圍應設置防護圍堰，其容積應為藥劑罐最大儲液量。圍堰內應設有集液坑并做防腐處理。

圖2 加藥間聚合物投加泵管道系統 （局部）立面示意

需要指出的是，氫氧化鈉這類藥劑對水泥地面有嚴重的腐蝕性，為安全起見，氫氧化鈉儲池宜設置為半地下結構，即氫氧化鈉儲池設在半地下的圍堰內，圍堰內要做防腐處理，其中圍堰地下部分的容積不宜小于氫氧化鈉儲池的容積。

另外，加藥間還應設置強制通風設施、沖洗用新鮮水管道和吹掃空氣管道，同時加藥間加藥點應設置洗眼器，加藥泵周圍設置塑料防護簾子等。

圖3為廣西煉廠項目加藥間的平面布置圖。

圖3 加藥間平面布置示意

6 結束語

加藥間一般以非金屬管道為主，管道多而雜，管徑小且撓度大。在配管設計時，要求配管專業周密地考慮諸多相關因素，同時要求與其他專業（如自控、電氣等專業）相協調。