化工裝置中夾套管管道的配管設(shè)計(jì)探析

侯長(zhǎng)宇

摘要：夾套管是化工實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的保溫管道類型之一。夾套管具有適應(yīng)廣泛、溫度調(diào)節(jié)迅速、伴熱均勻、伴熱效率高的優(yōu)勢(shì)，因此在實(shí)際生產(chǎn)中大量被采用。本文就對(duì)化工裝置中夾套管管道的配管設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

關(guān)鍵詞：化工裝置；夾套管；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：RU946 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0425-01

1 夾套管的優(yōu)點(diǎn)和用途

在石油化工生產(chǎn)中，經(jīng)常采取對(duì)工藝管道伴熱的方法設(shè)計(jì)，是為了防止產(chǎn)品固化和腐蝕性冷凝液的形成，避免在低溫環(huán)境下產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生成分的分離，不僅能有效的保持高粘度產(chǎn)品的流動(dòng)性，還能有效的避免工藝流體在低溫的情況下產(chǎn)生堵塞，從而使產(chǎn)品的特定溫度能保持穩(wěn)定，最終可以有效的促進(jìn)生產(chǎn)操作的正常進(jìn)行。為了減少管內(nèi)的熱損失，必須把管內(nèi)介質(zhì)的溫度控制在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，這時(shí)我們需要采用補(bǔ)充熱量的方式來控制管內(nèi)的溫度，夾套管的用途和作用就是能很好的補(bǔ)充熱量。由于夾套管伴熱具有伴熱均勻和伴熱效率高等特點(diǎn)，在使用夾套管時(shí)，當(dāng)管道內(nèi)某一塊區(qū)域溫度下降時(shí)，這個(gè)區(qū)域的局部壓力便會(huì)下降，夾套管的作用就是能及時(shí)的補(bǔ)充熱的介質(zhì)，氣相熱載體泠凝會(huì)同時(shí)釋放大量的潛能。由于夾套管的伴熱適度范圍較廣，調(diào)節(jié)溫度的速度較快，因此，比較適用于對(duì)于工藝要求較高的場(chǎng)合，尤其適合高溫場(chǎng)合的使用。但是所有的事物都不是十全十美的，夾套管也存在一定的缺點(diǎn)，夾套管的內(nèi)管一旦發(fā)生泄漏，檢修存在一定的困難，而且不易被發(fā)現(xiàn)，制造要求也相對(duì)較高。夾套管的加熱和保溫作用的熱載體一般是熱媒和蒸汽兩種介質(zhì)組合而成，熱媒的優(yōu)點(diǎn)在于比熱大和熱穩(wěn)定性質(zhì)好，屬于很好的熱載體，在高溫情況下對(duì)應(yīng)的壓力相對(duì)較低，但是由于在使用前必須另外加設(shè)溫控系統(tǒng)，熱媒加熱爐和循環(huán)泵等設(shè)備，才能正常的提供一定流量的和一定溫度的熱媒，所以投資較大。蒸汽的優(yōu)點(diǎn)在于取用方便，但必須在溫度低于200℃的環(huán)境才能正常的工作。

2 化工裝置夾套管的配管設(shè)計(jì)

2.1 夾套管的長(zhǎng)度

在夾套管的設(shè)計(jì)當(dāng)中，為了防止熱脹冷縮而造成的移位，夾套管的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)是解決此問題的關(guān)鍵。夾套管的長(zhǎng)度和尺度是夾套管設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)樗拈L(zhǎng)度會(huì)直接影響管內(nèi)流體的特征，隨著夾套管長(zhǎng)度的增加，熱媒體的沿程和局部阻力會(huì)導(dǎo)致壓力損失增大，管內(nèi)的流速會(huì)不斷下降，內(nèi)外管之間的傳熱效果也會(huì)受到影響而隨之下降，所以，夾套管的長(zhǎng)度應(yīng)該取決于保持熱媒在最低溫度下具有必須的流量所決定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來說，一般的的蒸汽夾套管的長(zhǎng)度為15米左右。

2.2 夾套管的類型

夾套管按照熱媒體的種類可以分為：熱油夾套、熱水夾套和蒸汽夾套等類型，但它們的設(shè)計(jì)原則幾乎是一樣的，這些類型的夾套管分別適用于相應(yīng)的化工物料，內(nèi)管焊縫外露型和內(nèi)管焊縫隱蔽性的形式取決于管道的結(jié)構(gòu)形式和套管和內(nèi)管的連接形式，這兩種形式一般被統(tǒng)稱為不完全夾套管和完全夾套管，不完全夾套管僅適合在直管管段上使用。

2.3 夾套管的焊接與材料選擇

在一般情況下，如何選擇夾套管的內(nèi)管和外管材料，完全取決于它們各自管內(nèi)流體的壓力、溫度和特性，在選擇材料之前必須考慮不同的工作介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕性，然后再科學(xué)的分析不同材料的性質(zhì)，同時(shí)也必須要考慮管壁的厚度能承受的最大的工作壓力，經(jīng)過對(duì)這兩個(gè)問題的仔細(xì)分析，從而最終選擇合適的材料。此外，夾套管的管配件一般都是采用對(duì)焊的方式。

2.4 內(nèi)外管的熱應(yīng)力

因?yàn)閵A套管的內(nèi)管和外管的介質(zhì)不同，所以介質(zhì)的溫度相對(duì)也不同，介質(zhì)所引起的熱膨脹應(yīng)力也存在明顯的差異。所以在進(jìn)行夾套管的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該分別進(jìn)行科學(xué)的熱應(yīng)力計(jì)算，一旦內(nèi)管道和外管道計(jì)算出的熱應(yīng)力不相同時(shí)，在夾套管的設(shè)計(jì)中就必須加入膨脹節(jié)的設(shè)置，力求達(dá)到夾套管膨脹時(shí)能夠移位的效果，要想滿足夾套管內(nèi)外管的膨脹移位的要求，可以在彎頭處的設(shè)計(jì)時(shí)，采用改變外管直徑來減少內(nèi)外管的膨脹差，從而使導(dǎo)向板盡可能的吸收膨脹差。

2.5 夾套管的跨接管和坡度

夾套管在水平敷設(shè)時(shí)，如果遇到對(duì)坡度有要求時(shí)，必須保證套管內(nèi)介質(zhì)流向和坡向相同。在每個(gè)夾套的伴熱系統(tǒng)中必須單獨(dú)設(shè)置疏水閥，對(duì)于蒸汽夾套管，蒸汽由套管上部引入，凝結(jié)水由套管下部排除，必須分別為排凝管和供氣管設(shè)置切斷閥。因?yàn)槊抗?jié)夾套管受到套管與內(nèi)管熱脹量差的限制，所以?shī)A套管的長(zhǎng)度由管道布置來決定。每節(jié)夾套管是長(zhǎng)度一般不能超過6米，夾套閥門要通過跨接管串接，跨接管要采用法蘭連接，每節(jié)夾套管之間的蒸汽則需要通過跨接管進(jìn)行串接。水平夾套管的跨接管一般有3種方式：在水平夾套管底部布置跨接管、在水平夾套管底部切線方向布置跨接管、蒸汽上進(jìn)下出垂直方向跨接。

3 套管的管件選用原則

3.1 三通

三通的選用情況一般是根據(jù)支管的管徑來確定的，夾套管的三通一般使用剖切的方式，剖切的方式分為縱剖和橫剖，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

3.2 彎頭

如果夾套管內(nèi)管彎頭的曲率半徑等于或小于1.5DN時(shí)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)彎頭。內(nèi)管和套管彎頭的曲率半徑等于或大于3DN時(shí)，套管彎管可采用剖切形，內(nèi)管彎頭和外管彎頭之間必須要留有一定的間隙，間隙值必須要符合熱應(yīng)力計(jì)算所得出的數(shù)值，并且要滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。

3.3 異徑管

夾套管的異徑管應(yīng)該選擇標(biāo)準(zhǔn)的異徑管，內(nèi)外管的異徑管必須選擇標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)焊接。要為外管的異徑管和內(nèi)管的異徑管的接頭部位安排合理的位置，為了避免內(nèi)管與外管之間的相互影響，在接頭部位一定要錯(cuò)開50毫米的距離。

3.4 定位板

夾套管的內(nèi)管必須采用定位板定位，定位板應(yīng)該設(shè)置在內(nèi)管的外壁上，定位板的作用是為了防止內(nèi)、外管的偏心，定位板的材質(zhì)必須和內(nèi)管的材質(zhì)相同，必須注意安裝方位不能影響內(nèi)管的熱位移和介質(zhì)流動(dòng)。如果定位板的設(shè)置在拐彎處，一定不能影響內(nèi)管和外管的熱位移，一般定位板的長(zhǎng)度是40毫米，一般可以設(shè)置在離彎頭10毫米左右的部位。

3.5 跨接管

夾套管之間的蒸汽管要使用跨接管進(jìn)行串接，一般使用法蘭連接方式，其作用是為了方便拆卸，水平夾套管的跨接管存在伴熱介質(zhì)上進(jìn)下出。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在一些工藝介質(zhì)為高粘度和高熔點(diǎn)的物質(zhì)行業(yè)中，夾套管的運(yùn)用較為普遍，夾套管的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)送熱介質(zhì)時(shí)，可以有效的降低熱損失和維持管內(nèi)介質(zhì)的溫度，所以在一些對(duì)溫度要求較高的行業(yè)中，夾套伴熱方式慢慢的發(fā)展起來，同心的外管內(nèi)流動(dòng)的熱載體可以起到加熱和保溫的作用。由于夾套管具有伴熱均勻，伴熱效率高和溫度調(diào)節(jié)速度快等特點(diǎn)，所以在現(xiàn)代的石油化工生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。夾套管的配管設(shè)計(jì)不但要保證管內(nèi)伴熱介質(zhì)的流動(dòng)通暢，還要保證內(nèi)外管的熱膨脹應(yīng)力一致，才能讓夾套管的使用得到更好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陳慧文，劉雨民.夾套管的配管設(shè)計(jì)及管件選用原則[J].煉油與化工，2017，18（1）.

[2]田軼華，陳潔，蒙燕婕.淺談化工設(shè)備中夾套管的配管設(shè)計(jì)[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，31（6）.