化工工藝管道蒸汽伴管的設計實踐

鞏永健 李 歡

1.法瑪德(山東)工程科技有限公司淄博分公司 山東 淄博 255000 2.遼寧方大工程設計有限公司山東分公司 山東 淄博 255000

蒸汽伴管是現代化工生產系統的重要組成部分之一。由于利用蒸汽能夠為化學反應提供其所需要的熱量,因此蒸汽成為了化工生產中比較常用的一種伴熱介質,而蒸汽伴管也就被廣泛應用于化工生產過程中。在化工工藝管道蒸汽伴管的設計工作中,設計人員應嚴格遵守相關的設計規范和設計原則,在保證伴管安全性和適用性的基礎上結合化工生產的實際情況進行伴管材質以及尺寸規格等參數的選擇,加強蒸汽伴管的支撐結構設計、保溫設計以及系統設計等,從而為化工生產的正常進行創造良好的前提條件。

一、設計蒸汽伴管的基本原則分析

設計化工工藝管道蒸汽伴管時,設計人員應以保證管道質量安全為基礎,充分了解化工生產以及化工工藝對供熱的具體需要,合理進行各項設計參數的選擇,確保蒸汽伴管能夠適應實際運行工況,為化學反應提高穩定可靠的熱量供給[1]。

二、設計蒸汽伴管要點分析

(一)合理選擇化工工藝管道蒸汽伴管材質。在設計化工工藝管道蒸汽伴管時,選擇蒸汽伴管材質是設計中的基礎性環節。設計人員應嚴格遵守相關設計規范要求以及化工工藝特點,在保證安全及適用性的基礎上充分考慮不同材質的保溫能力、加工制作的難易程度等多項質量性能指標,優化設計方案,提高蒸汽伴管材質選擇的合理性。目前在化工工藝管道蒸汽伴管的設計中大多采用碳鋼管、不銹鋼以及紫銅管等材料。而通過總結設計實踐經驗發現,紫銅管以及不銹鋼材料的成本相對較高,但其加工制作比較容易,可以利用其作為蒸汽伴管的過濾器結構材料或者閥門材料等[2]。與這兩種材料相比,雖然碳鋼管材料在可塑性方面有所欠缺,不過其成本低的優勢較為突出,因此在化工工藝管道蒸汽伴管設計實踐中得到了廣泛的應用。在采用碳鋼管作為蒸汽伴管材料時,現階段大多采用的是DN15-DN25的碳鋼管材料,同時在設計實踐中可以采用卡套以及焊接等工藝對其進行連接處理,以確保化工工藝管道蒸汽伴管的整體性能夠達到設計規范要求。

(二)合理確定化工工藝管道蒸汽伴管長度參數。合理確定伴管長度是化工工藝管道蒸汽伴管設計中的關鍵性環節。設計人員應準確掌握蒸汽伴管應用直徑以及管道直徑允許的最大值等各項數據信息,且應結合實際情況對數據進行校驗,以保證伴管長度參數設置的合理性。同時在設計化工工藝管道蒸汽伴管長度時,設計人員應合理控制熱分配站和蒸汽伴管起點的間距,以降低熱量在運輸過程中所產生的損耗。通常化工工藝管道蒸汽伴管長度應不超過15m,且應將蒸汽伴管終點設置在收集站附近,伴熱系統的整體結構長度不應超過30m[3]。此外,當在化工工藝管道伴熱系統設計中采用了2組蒸汽伴管的設置方式時,應將其中一組蒸汽伴管長度設計為比另一組長70%左右,這樣才能保證伴熱系統運行的穩定性。

(三)合理設計化工工藝管道蒸汽伴管支撐結構。設計人員在設計化工工藝管道蒸汽伴管結構時還應加強對其支撐結構的設計。在對蒸汽伴管進行固定方式的設計時,根據設計實踐經驗,可以采用鍍鋅鐵絲或者其他金屬扎帶對蒸汽伴管結構進行捆扎固定,以確保其能夠與被伴熱管道連接牢固,為伴熱系統的安全運行奠定良好的基礎。同時在設計工作中還應對捆扎結構間距進行合理的控制,一般應將二者間距設置在1m到1.5m左右。當化工工藝管道蒸汽伴管采用墊層的設計方式時,設計人員應合理利用墊層因素確保結構捆扎可靠牢固。此外,在化工工藝管道蒸汽伴管支撐結構的設計中,為了防止蒸汽伴管接觸被伴管道材料受到腐蝕,設計人員應將墊塊設置與二者接觸位置,以確保伴熱系統的使用壽命能夠達到預期。

(四)設計強化化工工藝管道蒸汽伴管保溫能力。設計人員在設計化工工藝管道蒸汽伴管時還應加強其保溫設計,目前在設計實踐中所采用的主要是異形或者圓形的保溫結構設計方式。在采用圓形保溫結構時,一般其保溫管殼為圓形硬質材料,且管殼應具有較好的耐熱能力,以確保其在與高溫管道接觸時不會對結構的完好性產生不利的影響,這樣才能保證化學反應供熱穩定可靠。而在采用異形保溫結構的設計方式時,在其保溫管殼的設計實踐中大多采用的是圓形的半硬質材料,這樣可以有效減小管殼加熱面積。同時由于保溫管殼為軟質材料,比較便于捆扎,且能夠在捆扎處理后形成近似圓形結構,其保溫效果也較為突出,所以該類型的保溫結構在化工工藝管道蒸汽伴管設計實踐中得到了廣泛的應用。

(五)優化設計化工工藝管道蒸汽伴管布局。設計人員在化工工藝管道蒸汽伴管的設計工作中還有對管道布局方案不斷優化,一般應將蒸汽伴管集中布設于主管兩側或其中一側。在設計方案中如采用垂直布局方式時應確保伴管分布均應,嚴禁采用U型布局布設蒸汽伴管。同時,設計人員應綜合考慮化工生產系統的各種相關因素,使蒸汽伴管具有較好聯動性和一定獨立性,以保證系統運行安全。

三、總結

很多化工產品在其生產過程中為了保證化學反應的順利進行需要提供充足的熱量保證,因此必須采用蒸汽伴管等供熱方式,蒸汽伴管設計的合理性和科學性將對化工反應能否正常進行以及化工生產安全產生重要的影響。因此必須高度重視化工工藝管道蒸汽伴管的設計問題,設計人員要不斷總結經驗,按照相關設計規范的要求對蒸汽伴管設計方案進行優化,進一步提高伴管供熱的安全性和可靠性,推動我國化工工業的現代化發展。