石油化工設備及管道的保溫通用性初探

王少君 鄭幫奇

摘要：對石油化工裝置中設備和管道進行絕熱設計的主要目的是：（1）減少設備和管道及其組成件在儲存、運輸、生產(chǎn)過程中的熱量損失，以降低能耗；（2）減小輸送過程中介質的溫降，以利于物料及系統(tǒng)的良好運行；（3）降低或維持工作環(huán)境溫度，改善勞動環(huán)境，防止因熱表面而導致火災，防止操作人員燙傷等。因此，石油化工裝置中設備和管道的絕熱設計是關系到石油化工企業(yè)優(yōu)化工藝、穩(wěn)定操作、安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)能力、改善勞動環(huán)境、節(jié)能增效和技術管理的重要環(huán)節(jié)。基于此，本文主要對石油化工設備及管道的保溫通用性進行分析探討。

關鍵詞：石油化工設備；管道；保溫通用性

1、前言

設備和管道的絕熱工作，涉及的方面非常之廣.且各個方面相互聯(lián)系、相互制約。絕熱工作主要包括下述幾方面內容：（1）設計過程中，絕熱層及保護層材料的選用，絕熱層經(jīng)濟厚度的計算，保溫結構形式的選定：（2）施工過程中施工方法的選擇.施工質量的評定，以及整個保溫施工結束后對其保溫效果的測試評價，即熱損失檢測報告；（3）保溫設施在運行過程中的科學管理等。

2、絕熱在工業(yè)生產(chǎn)中的作用

2.1提高生產(chǎn)能力

溫度是石油化工裝置生產(chǎn)過程中非常重要的工藝參數(shù)。一般情況下，工藝精餾塔的釜溫、頂溫均有嚴格的操作溫度控制范圍。例如，某苯酚丙酮裝置的3臺（三級）氧化塔其溫度必須分別控制在101℃、96℃、92℃以內，溫度超標會導致氧化過程不充分.產(chǎn)生的副產(chǎn)品多，影響裝置的生產(chǎn)能力。只有將溫度控制在有效溫度范圍內，才能保證生產(chǎn)安全、平穩(wěn)并提高產(chǎn)能。

2.2節(jié)約能源

蒸汽是精餾塔的主要熱能來源。若塔體保溫不良致使釜溫損失，就會加大再沸器蒸汽用量。按上述苯酚丙酮裝置脫丙烷塔計算.每提升塔釜溫度1℃，就要加大蒸汽用量約30kg/lI，以年計算蒸汽消耗量是相當可觀的。

2.3延長設備的運行周期

熱力裝置如果沒有良好的保溫設施，就會使環(huán)境溫度上升，從而導致相關的傳動設備的軸承、控制電纜和電機溫度上升，影響設備的運行周期。甚至發(fā)生安全事故。

2.4有效改善勞動環(huán)境

管道和設備保溫后，按GB50264--2013、GB/T4272--2008等規(guī)范規(guī)定，其保溫層的表面溫度一般不應高于50℃。限制表面溫度，是為防止操作人員被燙傷。此外，長期在超溫條件下工作，勢必會降低操作人員的專注度，增加事故發(fā)生概率。

3、保溫結構的基本形式

保溫和保冷統(tǒng)稱為絕熱，本文以保溫為主進行相關敘述。通常保溫結構由保溫層和保護層組成.在埋地或相對潮濕環(huán)境下還需設置防潮層。保溫層的結構形式按保溫對象、保溫材料特性、保溫施工方式的不同，可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑等多種結構形式。

圖1所示為典型的單層捆扎型保溫結構。由絕熱層、捆扎帶、保護層及識別層組成。該保溫結構利用捆扎帶將絕熱保溫材料捆扎在設備及管道的外表面，適用于各種絕熱材料。采用這種保溫結構，并通過設置各種形式的支撐件、鉤釘?shù)龋苫緷M足各類保溫對象的保溫要求。其捆扎帶常用的材料有鍍鋅鐵絲、鍍鋅鋼帶、膠合帶等。對于保冷結構，可采用不銹鋼和非金屬材料捆扎。

4、保溫工程的施工

4.1前期準備工作

4.1.1施工組織設計及開工條件

絕熱工程施工前，應依據(jù)絕熱工程設計內容。做好絕熱工程的施工組織設計及施工方案。并報批。其一般應包含工程概況及特點，施工工藝，人員組織及平衡，各種規(guī)格材料清單及采購進度，材料存放及保管地點、時間，施工機具的準備，需要其它工序配合的進度要求，質量管理體系，安全技術措施，施工進度計劃，竣工驗收等。開工前.施工組織設計必須審批完成。對材料及其制品進行質量檢查并符合要求，相關的設備及管道工程完成并驗收合格.強度試驗、嚴密性試驗、防腐工程驗收合格。相關支撐件、管道支吊架以及相關設備安裝完成并驗收合格，儀表接管等部件安裝到位。

4.1.2絕熱材料的采購和保管

按國家及化工系統(tǒng)施工圖設計內容規(guī)定，設計文件（設計施工藍圖）內必須在設計說明及統(tǒng)計表中詳盡說明絕熱材料規(guī)格、型號以及主要物理、化學性能。主要包括：導熱系數(shù)計算式或圖表、容重、規(guī)格、抗壓強度、最低最高使用溫度、材料燃燒性能級別（即氧指數(shù)）、腐蝕性、耐蝕性、熱穩(wěn)定性等性能。對于不銹鋼管道的保溫材料還必須提供其氯化物、氟化物、硅酸根及鈉離子的含量，應符合GB/T17393--2008的有關規(guī)定。

絕熱材料必須嚴格按設計文件的要求采購，嚴禁施工單位在未征得設計人員同意的情況下，隨意更改相關參數(shù)并進行采購。例如，設計文件中規(guī)定軟質絕熱材料的容重為95kg/m3，施工單位擅自選購容重為155kg/m3。這不僅不符合國家相關規(guī)定，而且還增加管道或設備的自重，進而增加了承重支架和支吊架的材料，對管道應力計算的合理性以及支架的設置都是挑戰(zhàn)，最終增加了費用。

4.2保溫結構的施工工藝

保溫結構的施工必須嚴格按設計文件以及施工組織設計進行。保溫結構按保溫對象及結構形式可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑、嵌裝等，其在GB50126--2008、GB/T4272--2008、GBJ126—1989、GB50185--2010、SH/rI'3010--2013等規(guī)范、標準中均有詳細規(guī)定。本文對最常用的捆扎法施工工藝及相關要點進行大致介紹。

捆扎法施工，即先將絕熱材料敷設于設備或管道表面，再用捆扎材料將其固定，然后敷設保護層的施工工藝。捆扎法施工具有施工簡單、方便，施工周期短等優(yōu)點，適用于各類絕熱材料制品。對于大型設備或大口徑管道。須依托支承件或保溫鉤釘來固定保溫材料。

絕熱層施工必須遵循施工的一般要求。即捆扎帶不得采用螺旋式纏繞形式，必須按規(guī)范標準符合捆扎間距，且做到每塊保溫材料捆扎不少于二道：立式設備或大口徑垂直管道，需按要求設置支承件，從支承件開始自下而上進行，然后進行環(huán)向捆扎或用鐵絲網(wǎng)包裹捆扎：需熱處理的設備或管道其保溫層支承件應在制作單位焊接并處理完成：經(jīng)常需要拆卸的部位，宜采用可拆卸的結構；絕熱層施工時，同層應錯縫，上下應壓縫；支吊架、支座等須按設計文件進行保溫；絕熱材料采用硬質制品時，應留有伸縮縫；煙風道和傳動設備可采用留置空氣層的保溫結構；對埋地的保溫管道等，其外表面應設置防潮層。

保護層須緊貼絕熱層。對于硬質的絕熱材料，保護層軸向接縫可用咬接；對于軟質的絕熱材料，保護層軸向接縫可用插接或搭接，并用自攻螺絲或抽芯鉚釘固定。插接用自攻螺絲或抽芯鉚釘，搭接用抽芯鉚釘連接，須布置在水平中心線下方15。～450范圍內，縫1：3向下。環(huán)向接縫應采用搭接或插縫（室外用搭接）。膨脹部位的金屬保護層應采用活動接縫，大型立式設備、儲罐伸縮縫應采用S型掛接。

5、結語

總之，對于絕熱工程應明確如下幾點認識：

（1）不能忽視絕熱工程中材料的供貨質量，尤其對材料的導熱系數(shù)、容重等指標。必須按設計文件執(zhí)行。

（2）施工單位安裝時必須嚴格按設計文件、相關標準和規(guī)范進行，嚴控偷工減料，必須嚴格按工序施工。

（3）對于絕熱工程的驗收、日常運行以及維護等各個環(huán)節(jié)，都必須引起足夠的重視。

參考文獻

[1]孫軍，張貝克，吳重光.基于Agent的石油化工管道網(wǎng)絡實時計算策略架構[J].計算機與應用化學，2015（9）：1085-1089.

[2]孫軍.石油化工管道網(wǎng)絡的實時計算策略及其應用研究[D].北京化工大學，2014.

（作者單位：福建福海創(chuàng)石油化工有限公司）