化工工艺管道蒸汽伴管的设计实践

巩永健 李 欢

1.法玛德(山东)工程科技有限公司淄博分公司 山东 淄博 255000 2.辽宁方大工程设计有限公司山东分公司 山东 淄博 255000

蒸汽伴管是现代化工生产系统的重要组成部分之一。由于利用蒸汽能够为化学反应提供其所需要的热量,因此蒸汽成为了化工生产中比较常用的一种伴热介质,而蒸汽伴管也就被广泛应用于化工生产过程中。在化工工艺管道蒸汽伴管的设计工作中,设计人员应严格遵守相关的设计规范和设计原则,在保证伴管安全性和适用性的基础上结合化工生产的实际情况进行伴管材质以及尺寸规格等参数的选择,加强蒸汽伴管的支撑结构设计、保温设计以及系统设计等,从而为化工生产的正常进行创造良好的前提条件。

一、设计蒸汽伴管的基本原则分析

设计化工工艺管道蒸汽伴管时,设计人员应以保证管道质量安全为基础,充分了解化工生产以及化工工艺对供热的具体需要,合理进行各项设计参数的选择,确保蒸汽伴管能够适应实际运行工况,为化学反应提高稳定可靠的热量供给[1]。

二、设计蒸汽伴管要点分析

(一)合理选择化工工艺管道蒸汽伴管材质。在设计化工工艺管道蒸汽伴管时,选择蒸汽伴管材质是设计中的基础性环节。设计人员应严格遵守相关设计规范要求以及化工工艺特点,在保证安全及适用性的基础上充分考虑不同材质的保温能力、加工制作的难易程度等多项质量性能指标,优化设计方案,提高蒸汽伴管材质选择的合理性。目前在化工工艺管道蒸汽伴管的设计中大多采用碳钢管、不锈钢以及紫铜管等材料。而通过总结设计实践经验发现,紫铜管以及不锈钢材料的成本相对较高,但其加工制作比较容易,可以利用其作为蒸汽伴管的过滤器结构材料或者阀门材料等[2]。与这两种材料相比,虽然碳钢管材料在可塑性方面有所欠缺,不过其成本低的优势较为突出,因此在化工工艺管道蒸汽伴管设计实践中得到了广泛的应用。在采用碳钢管作为蒸汽伴管材料时,现阶段大多采用的是DN15-DN25的碳钢管材料,同时在设计实践中可以采用卡套以及焊接等工艺对其进行连接处理,以确保化工工艺管道蒸汽伴管的整体性能够达到设计规范要求。

(二)合理确定化工工艺管道蒸汽伴管长度参数。合理确定伴管长度是化工工艺管道蒸汽伴管设计中的关键性环节。设计人员应准确掌握蒸汽伴管应用直径以及管道直径允许的最大值等各项数据信息,且应结合实际情况对数据进行校验,以保证伴管长度参数设置的合理性。同时在设计化工工艺管道蒸汽伴管长度时,设计人员应合理控制热分配站和蒸汽伴管起点的间距,以降低热量在运输过程中所产生的损耗。通常化工工艺管道蒸汽伴管长度应不超过15m,且应将蒸汽伴管终点设置在收集站附近,伴热系统的整体结构长度不应超过30m[3]。此外,当在化工工艺管道伴热系统设计中采用了2组蒸汽伴管的设置方式时,应将其中一组蒸汽伴管长度设计为比另一组长70%左右,这样才能保证伴热系统运行的稳定性。

(三)合理设计化工工艺管道蒸汽伴管支撑结构。设计人员在设计化工工艺管道蒸汽伴管结构时还应加强对其支撑结构的设计。在对蒸汽伴管进行固定方式的设计时,根据设计实践经验,可以采用镀锌铁丝或者其他金属扎带对蒸汽伴管结构进行捆扎固定,以确保其能够与被伴热管道连接牢固,为伴热系统的安全运行奠定良好的基础。同时在设计工作中还应对捆扎结构间距进行合理的控制,一般应将二者间距设置在1m到1.5m左右。当化工工艺管道蒸汽伴管采用垫层的设计方式时,设计人员应合理利用垫层因素确保结构捆扎可靠牢固。此外,在化工工艺管道蒸汽伴管支撑结构的设计中,为了防止蒸汽伴管接触被伴管道材料受到腐蚀,设计人员应将垫块设置与二者接触位置,以确保伴热系统的使用寿命能够达到预期。

(四)设计强化化工工艺管道蒸汽伴管保温能力。设计人员在设计化工工艺管道蒸汽伴管时还应加强其保温设计,目前在设计实践中所采用的主要是异形或者圆形的保温结构设计方式。在采用圆形保温结构时,一般其保温管壳为圆形硬质材料,且管壳应具有较好的耐热能力,以确保其在与高温管道接触时不会对结构的完好性产生不利的影响,这样才能保证化学反应供热稳定可靠。而在采用异形保温结构的设计方式时,在其保温管壳的设计实践中大多采用的是圆形的半硬质材料,这样可以有效减小管壳加热面积。同时由于保温管壳为软质材料,比较便于捆扎,且能够在捆扎处理后形成近似圆形结构,其保温效果也较为突出,所以该类型的保温结构在化工工艺管道蒸汽伴管设计实践中得到了广泛的应用。

(五)优化设计化工工艺管道蒸汽伴管布局。设计人员在化工工艺管道蒸汽伴管的设计工作中还有对管道布局方案不断优化,一般应将蒸汽伴管集中布设于主管两侧或其中一侧。在设计方案中如采用垂直布局方式时应确保伴管分布均应,严禁采用U型布局布设蒸汽伴管。同时,设计人员应综合考虑化工生产系统的各种相关因素,使蒸汽伴管具有较好联动性和一定独立性,以保证系统运行安全。

三、总结

很多化工产品在其生产过程中为了保证化学反应的顺利进行需要提供充足的热量保证,因此必须采用蒸汽伴管等供热方式,蒸汽伴管设计的合理性和科学性将对化工反应能否正常进行以及化工生产安全产生重要的影响。因此必须高度重视化工工艺管道蒸汽伴管的设计问题,设计人员要不断总结经验,按照相关设计规范的要求对蒸汽伴管设计方案进行优化,进一步提高伴管供热的安全性和可靠性,推动我国化工工业的现代化发展。