化工厂工艺管道防冻保温设计分析

封 凯

（江苏智道工程技术有限公司，江苏南京 210024）

化工厂工艺管道防冻保温设计分析

封 凯

（江苏智道工程技术有限公司，江苏南京 210024）

在我国北方寒冷地区，一旦化工厂在冬季没有对工艺管道给予良好的防冻保温措施，管道则较易发生冻结现象，酿成管道阀门破损，令物料泄露或设备损坏，甚至威胁到人们的生命安全。所以，应当融合化工厂的生产特征，将工艺管道分析工作做好，通过正确设计，提升管道的防冻保温处理效果。

化工厂；工艺管道；防冻保温；设计

Abstract：In the cold regions of northern China，once the chemical plants do not have good anti-freeze and insulation measures on the pipeline，the pipeline is frozen and the pipeline is damaged，the material is damaged or the equipment is damaged，and even threatens people’s life Safety.Therefore，it should be the integration of chemical plant production characteristics，the process pipeline analysis work done，through the correct design，enhance the pipeline antifreeze insulation treatment effect.

Key words：chemical plant；process pipeline；antifreeze insulation；design

对于化工厂管道设计而言，时常会遇到管道保温与伴热的现象，所以决不可忽略管道的防冻保温设计，特别对于高寒地区的化工企业而言更为如此。管道在防冻保温设计方面，应当依照介质温度所需设计保温方法。否则在恶劣环境中，则会容易发生液体管支管冻裂的现象，所以管道配管的要求较为特殊，不可依照一般标准给予设计。当前，我国在设计方面并未建立一套行之有效并比较完善的设备防冻制度，需要与现场所有管道及设备相结合，着重阐述工艺管道防冻保温的设计方法以及相应注意方面，从而保障防冻保温的效果。

1 易发生冻结工艺管道的位置

综合化工厂在生产方面的特征，在外界环境温度较低时，会发生工艺管道的冻结情况，从而会对正常生产工程的有效执行带来影响。为了良好地使用防冻保温方法，应当预先确定较易产生冻结现象的位置，将其当成分析的重点，加速设计管理的效率。

2 化工厂工艺管道防冻保温设计和处理方法

2.1 保温层厚度设计

2.1.1 设计要求

为掌控保温层构造散热损失，在设计管道保温层时，应当依照经济厚度的方针，把管道介质散热损失控制在专业范围中，并控制投入的经济成本。假如管道外径超出1 020mm，在计算中可以依照平面标准给予计算，而其余状况则依照圆筒面计算。并且，在延长管道中介质冻结、凝固时间、计算保温层厚度时，可以使用热平衡方式[1]。

2.1.2 计算公式

（1）如果在管道以及圆筒形的设备超过1 020mm时，可以以平面对保温层的厚度进行计算，其余均依照圆筒面计算保温层的厚度。

（2）为了进一步降低保温结构散热损失内的保温层厚度，需要透过经济厚度的方式给予核算，而且在散热的损失方面，不应当超出限定的范畴。

（3）设备和管道当中的介质可以在许可的温度或规定的温度中给予输送，保温层的厚度应当经由平衡方法进行计算。

（4）为了可以让管道当中的介质冻结或者令凝固的保温层厚度获得延缓，则需要依照热平衡的方式进行核算。将管道中介质的凝固、冻结、洁净的保温厚度进行延迟核算，需令绝热层厚度符合以下恒等式标准：

对于此公式而言，δ则为绝热层的厚度，D1是管道的外径，D0则为内层的绝热层外径，作为单层的情况下，则为绝热层外径，而Kf则为管件和管道支吊架附加热损失的系数，Kf=1.1至1.2，λ是绝热材料在平均温度中的导热系数，W/（m2·℃）。λ在取值时，导热系数需要处于热材料在平均温度当中的数值，在软质材料方面，需要选择设置密度内的导热系数。T0为管道在外层的温度，Tfr则为介质的凝结点，Ta是环境的温度，在室外当中使用的管道需要能够在冬季最严寒的温度下给予使用。tfr的时间代表着介质在管道中不产生冻结的停留时间，αs是在冬季最多风向的平均风速中的放热系数，依照下面的公式αs=1.163×（10+6）给予核算。在公式当中W是属于年平均的风速，m/s，指的是在没有风速值的条件下，可以选用11.63[W/m2°℃]。在防冻计算方面，风速需要挑选在冬季最高风向的平均风速。V与Vp是介质体积与管道壁体积。ρ与ρp是介质密度及管壁密度。C与Cp分别是介质热容与管壁热容。

2.2 防冻保温的方法

（1）挑选适宜的保温材料

需要材料可以应用于温度超过正常操作时介质最高温度，并且尽可能挑选密度较小、导热系数较低、操作便利甚至成本较少的材料。

（2）埋地水管道

依照工业用水管道直径大的特征，可以直接挑选埋地敷设防冻处理，并且需埋设于冰冻线之下，判定管道中介质不会产生冻结状况，以免影响正常供水。

（3）管道保温措施

为了规避室外地上管道运用当中发生冻结破裂的状况，应当对其加设排水阀，并且对极少具备介质流动的管道，加设蒸汽伴热管，以免发生冻结的情况。对装置运行时具有停滞现象的设备，应当使用阀门保温箱或阀门伴热的方式处理切断阀给予保温防冻。并且，对于压缩机或者泵冷却水的排放管道当中，需要设置成坡向管道，将坡向和回水乃至下水管道相结合[2]。

3 结束语

综上所述，对于化工厂而言，在工艺管道的防冻保温当中，具有特殊的处理方式。工艺管道大多数会使用到蒸汽或热水伴热的防冻方式，可是保温防冻是一项十分普遍的方法。假如在管道当中的介质存在充足的显热效应，则能够运用保温层降低介质当中的热量损失，从而确保物料在管道内不会由于过于黏性化而导致滞留的状况。过去在公用工程的物料管道甚至在水管道当中，大部分采取设定排液设备而解决防冻现象，在化工设备愈发扩大下，操作人性化标准的间歇性时间一旦过久，则需要在公用工程的管道当中使用伴热保湿的方法。设计人员应当依照正确的设计方式，考量装置的总体防冻方面，在主要方面多投入力度，从而保障化工设备能够顺利度过寒冷的冬季。

[1] 王文，呼维军，梁国东，等.寒冷地区化工厂防冻措施[J].化学工程与装备，2014，（11）：84-85.

Design and Analysis of Antifreeze and Heat Preservation for Chemical Pipeline

Feng Kai

TQ055.81

B

1003–6490（2017）09–0084–02

2017–06–12

封凯（1986—），男，江苏灌南人，工程师，主要研究方向为工艺，管道。