化工工藝管道蒸汽伴熱系統設計分析

張玉杰

摘 要：化工管道在實際運輸中，蒸汽伴熱系統是保障運輸穩定的重要因素。但是，在實際生產中，工作部門對蒸汽班伴熱系統設計不重視，在設計上并不完善，未統一，且現有計算方式已不能適應時代發展需求。文章提出以計算機技術為支持，采用數值模擬技術，計算伴熱效果及傳熱效率，旨在為優化化工工藝管道系統，為操作人員更好操作奠定基礎。

關鍵詞：化工；工藝；管道；蒸汽伴熱；系統

1 蒸汽伴熱設計原則及內容分析

1.1 設計原則

蒸汽伴熱管設計需確保介質傳輸穩定，確保系統穩定運行。此外，應考慮傳輸經濟性。①蒸汽伴熱管熱源介質以飽和介質為支持，確保飽和度滿足要求。伴熱溫度需高于價值溫度，一些的介質結焦點及凝固點不同，需有針對性的選擇蒸汽溫度；②采用臥式/立式分配站支持，控制接管數量小于6根，蒸汽伴熱管控制1m左右，優化管道設計，確保經濟實用；③若介質具有強腐蝕性或酸性，需設計外部伴熱管，無腐蝕危害物料，可設計內部伴熱管。

1.2 設計內容

1.2.1 蒸汽分配站設計

分配站有自導式、非自導式兩種。設計中，一樓設置分配站，分配站上方引入蒸汽，在管廊架空敷設冷凝水管和蒸汽管。設置疏水閥，低點設置排液管及切斷閥，在的出口水平管上部，設計供氣管閥門。為確保系統穩定，各分配站配置備用扣，配置閥門，以法蘭蓋封閉。

1.2.2 冷凝液站

設計中，由冷凝液頂引出伴熱凝液分支管，在主管出口位置設置切斷閥，冷凝液返回位置設置疏水閥，一根蒸汽伴熱管對應一個閥門。若對冷凝液回收，切斷閥設置在疏水閥后方。冷凝液需按照要求排放，若冷凝液無需回收，可在裝置方便位置設置排污口，集中排放，注意減少排污對居民生活造成影響。

1.2.3 蒸汽伴熱管設計

選擇合適伴熱管尺寸及數量，一般選DN15或DN20尺寸，分析工藝管道公稱直徑，確定伴熱管數量。若其公稱直徑為100mm，設置一根伴熱管，直徑在150mm-450mm設置兩根伴熱管，直徑500mm，設置三根伴熱管。

利用S=N1+2N2+3N3計算分配站、冷凝液站等伴管總根數（S），式中N1為公稱直徑10、12、15（mm）伴管根數，N2為公稱直徑20mm伴管數量，N3為25mm直徑數量。查表1確定直徑。

蒸汽伴熱管中，伴管可能出現U形彎，U形彎影響伴管阻力，易產生氣阻、液阻，因此，規定在蒸汽壓力0.3-0.6MPa范圍中，U形彎允許上升高度為4m，在0.6-1.0MPa范圍中，U形彎允許上升高度為5m。

蒸汽壓力及直徑影響伴熱有效距離，設計中，將伴熱起點設計都在分配站附近，控制伴熱供氣管<15m，終點設置在收集站附近，控制伴熱供氣總長30m左右。

1.2.4 保溫

保溫可選擇硬質管殼或軟質氈材。采用硬質管殼建設保溫層，伴熱管道外壁及保溫層有較大保溫空間，可減少熱損。軟性保溫層和伴熱管構成保溫空間較小，可通過在中間加裝鐵絲網，提高熱空間。

2 蒸汽伴熱設計存在的問題及解決措施

問題：①蒸汽伴熱設計不完善，未按照標準文件建設，現場施工受限；②伴熱效果及傳熱效率誤差大，以經驗公式計算，熱量損失大，徒增成本；③設計未考慮系統工程穩定性，設計理念不合理。

對策：①行業強化設計人員專業素質，設計按照規范執行落實，建立健全監督機制；②倡導精細化設計，以流動數值傳熱，對傳熱及工藝模擬，計算蒸汽用量，減少熱損；③以集成設計支持，實現整體設計，以3D建模對伴熱系統仿真模擬，進行碰撞檢查，及時發現問題，解決問題。

通過蒸汽伴熱管設計，可落實蒸汽伴熱，減少化工工藝管道運輸中的能源消耗，實現化工節能生產運輸。就蒸汽伴熱管設計而言，需考慮不同因素對伴熱管的影響，實現最優設計。

3 結束語

綜上所述，文章從蒸汽伴熱管道的設計原則及設計內容詳細分析，介紹蒸汽伴熱系統構造之后，指出實際設計工作落實中存在的問題，并提出對應的解決措施，旨在為促進的化工產業可持續發展奠定基礎。

參考文獻：

[1]周心才.管道的蒸汽伴熱設計[J].中國石油和化工標準與質量，2017，37（12）：171-172.