浅谈化工工程中管道过滤器的设计

高建广，张 宁

（1.上海蓝滨石化设备有限责任公司；2.机械工业上海蓝亚石化设备检测所有限公司，上海 201518）

1 概述

管道过滤器是一种安装在管道上的管件，其功能是将流体中的固体杂质去除，防止对后续设备（包括泵、风机、换热器等）的正常工作运转造成损坏。管道过滤器对工艺管道的稳定运行以及设备的安全运转都起到了重要的作用。管道过滤的具有组成结构紧凑简单、管道阻力降小、适用范围广、维护方便等优点，因此广泛应用于石油、化工、食品、化纤、化肥、药品、食品、添加剂等行业。

管道过滤器的设计对实际工程来说，影响非常大，直接关系到工程项目的安全稳定运行，且国内关于管道过滤器的设计标准比较多，不同行业又设有行业标准，这对于设计过程的精细化提出了更高的要求，如何选择出合适的管道过滤器，单纯依靠标准已经无法达到设计要求。

文章以主流管道过滤器的设计标准为基础，辅以实际工程经验，对工程设计过程中涉及管道过滤器的一些问题进行分析研究。

2 管道过滤器设计说明

我国现行的管道过滤器标准非常多，工程设计中经常用到的管道过滤器标准主要有三个，分别是《管道用三通过滤器》-GB/T14382、《石油化工泵用过滤器选用、检验及验收规范》-SH/T3411、《化工管道过滤器》-HG/T21637。三部标准对于管道过滤器规定的内容都不相同，存在较大差异，且HG/T21637 标准已经超过10 年未更新，因此在设计时要注意对于标准的选用。

根据标准以及工程经验，工程中常用到的管道过滤器种类主要有以下几种：Y 型过滤器、T 型过滤器、篮式过滤器、锥形过滤器、罐式过滤器。一般管道过滤器的公制压力等级为1.0MPa～4.0MPa，其中篮式过滤器的压力等级为0.25MPa～6.3MPa，英制压力等级分为150lb、300lb 两个级别。管道过滤器主体的常用材质主要有铸铁、碳钢、低合金钢、不锈钢四种。根据不同个工作压力和工作温度，不同材质的管道过滤器有不同的适用范围，表1。

表1 管道过滤器工作压力与工作温度对应表

管道过滤器的过滤装置是过滤器的核心部件，滤网又是过滤装置的核心构件。滤网主要有两个设计参数，材质和目数。滤网的材质主要有两种，一是金属丝网，一是不锈钢丝网，具体选用标准视过流介质性质而定。滤网的目数设计主要考虑管道通量和过滤器后受保护的设备，下面给出管道过滤器的滤网目数特性表，见表2。

表2 滤网目数特性表

管道过滤器的连接形式主要有三种，法兰连接、焊接连接和螺纹连接，设计时应根据其应用工况来选择相应的连接形式。

3 工程设计

工程设计人员在工程设计过程中，对于管道过滤器的设计由于标准的规范和标准中存在未明确规定的要求，因此需要对一些设计过程中遇到的技术要求进行相应的研究。

3.1 设备选型

上面介绍了管道过滤器的种类，在工程设计中由于使用工况的不同，选择合理的管道过滤器，可以有效地避免风险，保证工艺稳定。

管道过滤器是选型主要参考两个指标：管道管径和连接形式。

针对管径大于DN80 的过滤器宜选用T 型管道过滤器，管径小于等于DN80 的过滤器优先选用Y型过滤器。过滤器的连接形式，主要考虑管道内输送的介质及工作压力，如果输送介质为易燃、易爆、有毒等危险介质，管道过滤器尽量选用焊接连接形式，对于压力等级不高且公称直径小（不大于DN40）的过滤器可采用螺纹连接形式。

另实际工程应用中，多采用焊接形式的管道过滤器，原因为过滤器的维护主要是过滤装置，采用焊接形式不影响后期过滤器的维护，且焊接形式可以节省法兰，降低工程成本，同时焊接形式比法兰连接形式在降低泄漏风险上更有优势。

3.2 滤网目数

关于过滤器滤网目数的设计，主要应该根据其保护的下游设备来进行确定。设计过滤器滤网目数时，应明确下游需要保护的设备所允许通过的杂质颗粒的最大值，来进行滤网目数的确定，设计确实时，应考虑一定的调整系数，一般为1.1。

滤网目数的设计基础数为30 目，根据其后保护的设备性质不同，对于滤网目数的要求也有所不同。如过滤器后需保护的是板式换热器这种窄流道的静设备，滤网目数可以选用20 目，甚至更小；如过滤器后需保护的是高速离心压缩机，则其入口过滤器的目数应该选用120 目。

3.3 滤网强度

滤网破坏变形是过滤器使用过程中经常碰到的问题，其主要原因就是滤网的强度不足以支撑滤网两侧的流体压差，超过其承受能力而造成损坏。因此设计时应对滤网的工作状况下承受的最大压差进行考虑，一般厂家设计的过滤器滤网的默认强度可承受的压差为140kPa 左右，设计人员要综合考虑工艺设计下过滤器进出口的最大压差与过滤器滤网的默认强度，如果存在滤网强度不足的风险时，可采取给滤网加加强筋的措施，同时在工艺管道的过滤器进出口设置压力表，通过判断进出口压差，及时清理维护过滤器，减少滤网破坏变形的次数。

3.4 过滤装置的清洗维护

管道过滤器的清洗维护，主要涉及过滤装置的拆装和滤网的清洗。对于尺寸过大的过滤器，其盲板法兰应设计吊耳或者如人孔形式的旋转结构，便于维护时的拆卸和安装。滤网在盲板法兰打开时，容易随着流体介质的排放而被冲出，造成不必要的损坏，为应对此种情况的发生，可以在过滤器内部设置滤网防滑落结构。

关于过滤器排放口的位置选择，为了便于过滤器里的流体介质排放，因此排放口应选择在管道过滤器的最底部位置，且朝向易于收集排放介质的方向。

4 结论

综上所述，对于管道过滤器的设计需要综合考虑工艺参数、使用工况、维护等多方面因素，才能准确地确认过滤器的选型、目数的选择，滤网强度是否满足工艺要求、过滤装置清洗维护是否方便等，避免一些不必要的问题的发生。

管道过滤器只是化工工程设计中一个管道特殊件，其设计的好坏对于工程的质量、下游设备的安全运行及维护人员操作都有直接影响，因此对于管道过滤器设计的技术要求值得探究，对进一步完善管道过滤器的设计意义重大。