化工工藝裝置蒸汽管道配管設計分析

滕孝義

摘 要：蒸汽因具有傳熱系數高、易于控制溫度、安全清潔且成本低廉等諸多優點，而被廣泛應用于化工企業。科學合理的設計蒸汽管道，有助于提高蒸汽管道的安全性和經濟性，從而促進化工企業的發展。本文闡述了蒸汽管道配管設計的重要性并歸納總結了蒸汽管道配管設計的要點。

關鍵詞：化工工藝；蒸汽管道；配管設計；

文章編號：1674-3520（2015）-06-00-01

蒸汽在化工裝置中發揮著重要的作用，不僅可以用于加熱、伴熱，還可以用于動力、消防、汽提和稀釋等。根據壓力可劃分為超高壓蒸汽、高壓蒸汽、中壓蒸汽和低壓蒸汽。以下就蒸汽管道配管設計的重要性和具體設計細節這一話題進行闡述。

一、化工工藝裝置蒸汽管道配管設計的重要性

在社會的各個領域，化工產品的應用是非常廣泛的，化工行業擁有廣闊的發展前景。然而，化工企業生產過程復雜多變，往往潛在著安全隱患，很容易發生安全事故。一旦發生安全事故，化工企業不僅要面臨嚴重的經濟損失，而且還會造成重大的人員傷亡和極壞的社會影響。而蒸汽作為一種熱源是很容易引發安全事故的。這就要求設計人員要充分重視蒸汽管道的配管設計，使蒸汽管道的安全性、經濟性和美觀性達到完美統一。

二、化工工藝裝置蒸汽管道配管的具體設計

化工工藝裝置蒸汽管道配管的具體設計包括布置管廊上的蒸汽管道、分析蒸汽管道的排液設計、分析蒸汽管道的支管設計。

（一）布置管廊上的蒸汽管道

一般化工工藝裝置的蒸汽管道宜架空敷設，不宜管溝敷設，更不應埋地敷設。其主要原因是不易解決保溫層的防潮和吸收管道熱形變。

布置于管廊上的蒸汽管道需要注意以下幾點原則：1、蒸汽管道宜布置于管廊最上層。2、蒸汽管道不應靠近低溫管道和液化石油氣管道布置。3、蒸汽管道和電纜橋架、儀表橋架橫向距離不能小于200mm，縱向距離不能小于500mm。4、布置蒸汽管道時，應盡可能利用管道的自然彎頭作為管道熱膨脹時的自然補償。如需采用方（矩）形補償器補償時，則補償器應盡可能布置在兩固定支架的中間點上，如因地方限制不可能布置在中心點上時，應保證較短的一邊直線管道的長度不小于該段全長的1/3 [1] 。5、蒸汽管道應布置于管廊的一側，以便設置方（矩）形補償器。當有兩根以上蒸汽管道時，補償器宜盡可能套著布置，且補償量大的管道布置在外側。為不影響其它管道的布置，補償器應高出700～900mm。在補償器的兩側應設導向架，導向支架和補償器之間的距離宜取40倍管徑大小。

（二）分析蒸汽管道的排液設計

在暖管和開車階段，由于散熱損失，蒸汽管道內會產生大量的凝液。如不及時排除，在管道改變走向處可能產生水擊，造成振動、噪聲，甚至會管道爆裂，這就需要設置專門的排液裝置。排液裝置方式分為經常疏水的和啟動疏水的兩種。前者指的是在運行過程中會產生冷凝水需要通過疏水閥自動阻氣排水的，后者指的是指在啟動階段（即暖管和開車）過程中產生冷凝水需要通過手動閥門排除的。

對于超高壓蒸汽管道來說，因其運行過程中不產生凝水，只需要在管道低點設置雙切斷閥以及排氣筒即可，排水管的管徑為DN40。

而對于高壓蒸汽管道、中壓蒸汽管道、低壓蒸汽管道來說，運行過程中需要經常疏水，為此需要設置分液包、放盡閥等疏水裝置。分液包的管徑不大于DN150，其排水管的管徑不大于DN25 [2] 。

蒸汽管道排液設施設置點主要包括管道末端，方（矩）形補償器上升管之前，以及接出支管前。

（三）分析蒸汽管道的支管設計

蒸汽管道從總管接出支管時，應選擇總管熱伸長的位移量小的地方，且支管應從總管的上面或側面接出。支管的切斷閥應安裝在靠近主管的水平管段上，以避免存液。不得從用汽要求嚴格的蒸汽管道上接出支管用作其他用途，如滅火、消防和吹掃等用途的蒸汽支管不得從蒸汽透平、再沸器等重要用途的蒸汽管道上引出。在蒸汽管道的方（矩）形補償器上，不得引出支管。在靠近方（矩）形補償器兩側的直管上引出支管時，支管不應妨礙主管的變形或位移。因主管熱脹而產生的支管引出點的位移，不應使支管承受過大的應力[3]。

（四）蒸汽管道設計時應主要的要點

1、合理選擇管道管徑。選擇管道管徑的原則是根據全廠區和單個裝置以及單臺設備的蒸汽用量。當管徑設計過大時，會增多投資，以及能耗增加。當管徑設計過小時，就會導致蒸汽使用點的壓力和蒸汽流量不足，并會發生水錘和沖蝕現象。因此，在選擇蒸汽管道管徑的時候，不宜過大或過小。

2、設計符合應力要求。蒸汽管道安裝和運行時的溫度相差很大，在布置管道的時候，要嚴格計算應力。合理選擇固定點，并通過計算管道熱伸長量選擇合適的補償器。此外，還要考慮固定支吊架、滑動支架、導向支架的設置，以及與設備相連的蒸汽管道的配管設計都要符合應力要求。

3、避免發生水錘現象。最重要的是從根本上消除水錘的根源：凝液。在不經常流通的蒸汽管道末端及低點設置疏水閥和導淋，使得管道中產生的凝液可以隨時排除。疏水管道及疏水閥應合理設計及選型，以確保凝液能完全排除。管道盡可能少用縮口彎道等會使蒸汽壓力變化產生凝液的管件。當要引出支管時，一定要從主管上方引出。當需要安裝過濾器時，要水平的安裝過濾器的濾網。在設計過程中關注以上幾點細節，可以盡可能避免水錘現象的發生，提高化工工藝裝置中蒸汽管道設計的質量和效率。

在化工企業的發展過程中，化工工藝裝置蒸汽管道的配管設計具有非常重要的作用。在進行化工蒸汽管道的設計時，要以管道壓力為依據對其進行嚴格的區分，并按照不同的壓力標準對蒸汽管道進行有針對性的設計。保障化工工藝裝置蒸汽管道配管設計的科學合理，有利于減少化工企業生產過程中的安全隱患，保障生產過程中的人身和財產安全。在完成蒸汽管道的配管設計和安裝之后，還要對其進行檢查和日常維修，對蒸汽管道的使用壽命進行延長，保障蒸汽管道在使用過程中的安全性。

參考文獻：

[1]施振球等.《動力管道設計手冊》[M].機械工業出版社，2010，219.

[2]李曉娜.石油化工裝置蒸汽管道及排液設施設計相關問題探討[J].中國科技博覽，2012（6）：83.

[3]張發有.石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設計研究[J].石油化工設備技術，2010，31（3）：9-11.