化工設備中夾套管的配管設計措施

摘要：在化工生產的過程中，夾套管是一種使用廣泛的保溫管，具有伴熱均勻、伴熱效率高、可用范圍廣泛、調節(jié)溫度速度快等方面的優(yōu)點。在設計其配管時，需要注意控制好套管的長度，確保管內和管外有相同的熱膨脹力。基于此，文章對化工設備中夾套管的配管設計措施進行了探討。

關鍵詞：化工設備；夾套管；配套設計措施；保溫管；化工生產 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ055 文章編號：1009-2374（2015）04-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0295

在化工生產過程中，夾套管是一種比較常用的保溫管，由于夾套管的構造比較特殊，在管道設計時，一直是設計的難點。其管路結構為雙層套管結構，為了保持管中流動介質的溫度，在套管的空隙之間有高溫流動介質流動，非常適合輸送對局部過熱比較敏感或者質地粘稠的流體，在化工生產中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1 選擇夾套管的原則以及夾套管的種類

1.1 夾套管的種類

從熱媒體的角度來說，夾套管主要有熱水夾套、蒸汽夾套以及熱油夾套等類型，不同類型的夾套管適用的化工物料不同，但是設計原則是一致的。根據(jù)套管和內管的連接方法可以將其分為外露型內管焊縫和隱蔽型內管焊縫。一般隱蔽型內管連接方式比較適用于法蘭式夾套，外露型內涵焊縫適合在直管的管段上進行使用。在實際安裝的過程中，要按照輸送物質的工況、物理性質、蒸汽質量和安裝環(huán)境選擇連接方式。

1.2 選擇夾套管的基本原則

（1）當輸送物質的凝固點超過100℃時，可以使用隱蔽型內管焊縫夾套管；（2）當輸送物質的凝固點在50℃以上、100℃以下時，使用外露型內管焊縫夾套管；（3）當管道輸送的物質為有毒物質時，要使用外露型內管焊縫的夾套管。

1.3 外管和內管的連接方式

確定外管和內管的連接方式時，可以參考夾套管端部的結構類型進行選擇。如果管道輸送的物質為有毒物質，物質的凝固點在50℃以上、100℃以下，一般使用端板Ⅰ型和管帽式Ⅱ型。如果夾套管為輸送凝固點超過100℃的內管焊縫隱蔽型套管，一般使用法蘭式Ⅲ型，此外，法蘭式Ⅲ型也適用于熔體管道夾套管或高凝固點介質夾套管，容易泄露的夾套管，使用聯(lián)苯醚、聯(lián)苯為伴熱介質的夾套管。

2 夾套管的設計

2.1 配管設計

在設計夾套管配管時，盡可能避免出現(xiàn)死角或U型管，確保夾套管中伴熱介質流動順暢。如果出現(xiàn)了U型管或死角，要在低處設置液體排放口。所有夾套管冷媒體的進口和出口都要設置專門的切斷閥門，安裝水壓試驗、排液口和無閥排氣口。停用冷媒體時，不能對管線的其他部分冷媒的正常運行造成影響。為了便于安裝，禁止使用彎度為45°的彎頭。對于容易固化，并需要使用機械對管線進行清理的部分，設計使用“十”字分支加法蘭結構取代夾套管的彎頭。除了泵的吸入口外，不允許使用偏心的異徑管。在對內外管的異徑管進行安裝時，要保持異徑管的大端處在相同位置。如果必須使用偏心異徑管，要將內管和外管組裝成頂平類型或底平類型。如果內管使用同心異徑管，外管也必須使用同心異徑管。在夾套管系統(tǒng)中的分支管直徑發(fā)生變化時，要從管徑比較小的地方使冷媒流入。當異徑管處于水平管線上時，要從小管徑處使夾套管中的媒體流入。使用對焊的方式進行工藝管線管件的焊接，對于一些比較特殊的情況，可以使用承插焊式半管接頭。為了防止內管道和外管道因為熱脹冷縮互相影響，在夾套管保溫層以外的位置設置跨接管和冷熱媒體進出料管的拆卸點。按照管道的支出情況設置內管管之間的定位板，不能對冷熱媒體的排氣排液口和進出口造成影響。

2.2 蒸汽流體夾套管的設計重點

對于蒸汽流體的夾套管在設計時，出口位于水平套管和垂直夾套管較低位置的下方，進口位于水平夾套管和垂直夾套管較高端的上方，流向要和工藝流體保持反方向。對于水平管線上的跨接口要徑無閥排液口安裝好，并向下布置水平管線上的跨接口。如果跨接管有兩根，其中的一根方向應向上，并增加一個排氣口，另一根的方向應向下，并增加一個排液口。為了防止流體向一側流動，和管線垂直的所有跨接管要布置在套管的兩側。對于內管蒸汽入口位置，要專門設置加強板。所有夾套管的冷凝排放管都要設置專門的疏水器，在更換和維修蒸汽流水器時，要單獨進行更換、維修。不能對冷凝系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)的操作造成不良影響。使用溫度調節(jié)型和熱動力學式疏水器。如果疏水器含有旁路和切斷閥，要盡量接近回水集合管。集合管和冷凝管上游的疏水器要保持兩米以上的距離，以免對復位和檢修造成影響。使用墊板式法蘭連接設備和套管管線的接口。當水平方向鋪設的夾套管對坡度有要求時，坡度和管中介質的流向要保持一致。根據(jù)管道的布置情況，設計各個節(jié)點夾套管的長度，在套管和內管熱漲量差的限制下，套管的長度要控制在6m以內。在允許的范圍中，使用跨接管對所有套管之間的蒸汽管進行串聯(lián)，并使用法蘭連接跨接管。而凝結水排出口和夾套管蒸汽引入口之間的距離則可以根據(jù)蒸汽壓力表進行確定。

2.3 液態(tài)流體夾套管的設計重點

由于液體流體的冷熱媒體的出口位于水平管的上方，并和夾套管比較高的位置垂直，進口位于水平管的下方，并和夾套管較低側的位置垂直，工藝流體和冷熱媒體的流向處于相反的流向，水平夾套管的跨接和管道上方環(huán)形段會向上完全，并且在環(huán)的上部安裝了一個沒有閥門的排氣孔。每一個管道的進口都對應有一個單獨的出口，為了防止熱媒體流動時偏向一側，所有和管段垂直的跨接都布置在管道的兩側，盡量在接近套管法蘭的位置設置管口。為了防止出現(xiàn)死點，更加準確地分配冷媒體和熱媒體，促進熱液體的循環(huán)，將導流板安裝在夾套管中。控制好夾套管排氣液口的位置，在系統(tǒng)的最低點設置冷媒體和熱媒體進料的分配管，在系統(tǒng)的最高點設置出料的集合管，從而將系統(tǒng)中的空氣消除。此外還要保證平臺上的操作空間和地面上操作空間的一致性。使用墊板式法蘭連接設備管口和夾套管。將冷熱媒體的進出口管之間的距離控制在30m以內。

3 夾套管的具體安裝

在安裝夾套管時，要預制夾套管的主體部分，伴熱介質的返回導管和伴熱介質供給導管除外。組裝預制的夾套管時，將需要調整的位置設置在配件內管周圍的焊縫處或者法蘭處。做好熱伴介質返回導管和供給導管的支撐工作，允許的情況下，將其設置成統(tǒng)一的保溫束。

在組焊夾套管的外管時，逐個進行內管試壓。為了方便檢查，在試壓的過程中，焊縫應設置在露出的位置。檢查合格后，在對應的位置焊接管外部分。對外管進行組焊后，根據(jù)施工要求，做好試壓工作。

安裝蒸汽夾套管時，在比較集中的位置分別設置冷凝水集合管和蒸汽分配管，將冷凝水導管和供汽導管分別連接到對應的夾套管上，每一個加入段設置一個含有切斷閥的供汽導管，根據(jù)實際布置情況，設置疏水閥冷凝水導管和切斷閥導管。在布置夾套管時，最好不要出現(xiàn)袋形管和死角。如果必須使用，需要將排放冷凝管設置在低點處。蒸汽管供汽點的高度要超出被加熱的夾套管，冷凝水集合管不能過高，保證從夾套管中排出的冷凝水可以通過自重排出管外。在夾套管中設置折流板提升熱的傳遞效率，在水平鋪設夾套管時，如果對內管的坡度有要求，要保持外管中的水和內管的坡相相同。

4 注意事項

第一，通常情況下，夾套管一般使用剖切的方法進行安裝，而剖切又分為縱剖和橫剖兩種，可以根據(jù)具體情況進行選擇。如圖1所示：

圖1 縱剖與橫剖 圖2 異徑管接頭

第二，異徑管。夾套管在變徑時，一般使用標準化的異徑管，外管的異徑管和內管的異徑管的接頭段要錯開50mm的距離，結構類型如圖2所示。

第三，使用跨接管對各個夾套管蒸汽管進行跨接，為了便于拆卸，使用法蘭連接跨接管。使用100%的射線對夾套管進行無損檢測，角焊縫成型后，進行100%的滲透檢測。

第四，彎頭。當內管彎頭的曲率半徑在1.5DN以內時，彎頭可以使用標準彎頭，內管和外管的彎頭曲率半徑可以根據(jù)表1確定。

表1 內管及套管曲率半徑

5 結語

綜上所述，因為夾套管的結構非常特殊，管道的設計和施工難度比較大。如果在制作時再改動套管，會對施工的經濟效益造成比較大的影響。這就要求設計人員在設計時嚴格按照設計原則進行設計，確保系統(tǒng)平穩(wěn)、安全地運行下去，取得良好的伴熱效果，達到要求的工藝質量。

參考文獻

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[3] 李黎，陳潔，王躍新.淺談夾套管的配管設計[J].科技傳播，2011，（7）.

作者簡介：劉燕平（1981-），男，福建泉州人，廈門紫金礦冶技術有限公司設備主管工程師，中級工程師，在職研究生，研究方向：冶金和化工機械設備設計制造、安裝、維修及設備管理。

（責任編輯：周 瓊）