化工工艺装置蒸汽管道配管设计分析

滕孝义

摘 要：蒸汽因具有传热系数高、易于控制温度、安全清洁且成本低廉等诸多优点，而被广泛应用于化工企业。科学合理的设计蒸汽管道，有助于提高蒸汽管道的安全性和经济性，从而促进化工企业的发展。本文阐述了蒸汽管道配管设计的重要性并归纳总结了蒸汽管道配管设计的要点。

关键词：化工工艺；蒸汽管道；配管设计；

文章编号：1674-3520（2015）-06-00-01

蒸汽在化工装置中发挥着重要的作用，不仅可以用于加热、伴热，还可以用于动力、消防、汽提和稀释等。根据压力可划分为超高压蒸汽、高压蒸汽、中压蒸汽和低压蒸汽。以下就蒸汽管道配管设计的重要性和具体设计细节这一话题进行阐述。

一、化工工艺装置蒸汽管道配管设计的重要性

在社会的各个领域，化工产品的应用是非常广泛的，化工行业拥有广阔的发展前景。然而，化工企业生产过程复杂多变，往往潜在着安全隐患，很容易发生安全事故。一旦发生安全事故，化工企业不仅要面临严重的经济损失，而且还会造成重大的人员伤亡和极坏的社会影响。而蒸汽作为一种热源是很容易引发安全事故的。这就要求设计人员要充分重视蒸汽管道的配管设计，使蒸汽管道的安全性、经济性和美观性达到完美统一。

二、化工工艺装置蒸汽管道配管的具体设计

化工工艺装置蒸汽管道配管的具体设计包括布置管廊上的蒸汽管道、分析蒸汽管道的排液设计、分析蒸汽管道的支管设计。

（一）布置管廊上的蒸汽管道

一般化工工艺装置的蒸汽管道宜架空敷设，不宜管沟敷设，更不应埋地敷设。其主要原因是不易解决保温层的防潮和吸收管道热形变。

布置于管廊上的蒸汽管道需要注意以下几点原则：1、蒸汽管道宜布置于管廊最上层。2、蒸汽管道不应靠近低温管道和液化石油气管道布置。3、蒸汽管道和电缆桥架、仪表桥架横向距离不能小于200mm，纵向距离不能小于500mm。4、布置蒸汽管道时，应尽可能利用管道的自然弯头作为管道热膨胀时的自然补偿。如需采用方（矩）形补偿器补偿时，则补偿器应尽可能布置在两固定支架的中间点上，如因地方限制不可能布置在中心点上时，应保证较短的一边直线管道的长度不小于该段全长的1/3 [1] 。5、蒸汽管道应布置于管廊的一侧，以便设置方（矩）形补偿器。当有两根以上蒸汽管道时，补偿器宜尽可能套着布置，且补偿量大的管道布置在外侧。为不影响其它管道的布置，补偿器应高出700～900mm。在补偿器的两侧应设导向架，导向支架和补偿器之间的距离宜取40倍管径大小。

（二）分析蒸汽管道的排液设计

在暖管和开车阶段，由于散热损失，蒸汽管道内会产生大量的凝液。如不及时排除，在管道改变走向处可能产生水击，造成振动、噪声，甚至会管道爆裂，这就需要设置专门的排液装置。排液装置方式分为经常疏水的和启动疏水的两种。前者指的是在运行过程中会产生冷凝水需要通过疏水阀自动阻气排水的，后者指的是指在启动阶段（即暖管和开车）过程中产生冷凝水需要通过手动阀门排除的。

对于超高压蒸汽管道来说，因其运行过程中不产生凝水，只需要在管道低点设置双切断阀以及排气筒即可，排水管的管径为DN40。

而对于高压蒸汽管道、中压蒸汽管道、低压蒸汽管道来说，运行过程中需要经常疏水，为此需要设置分液包、放尽阀等疏水装置。分液包的管径不大于DN150，其排水管的管径不大于DN25 [2] 。

蒸汽管道排液设施设置点主要包括管道末端，方（矩）形补偿器上升管之前，以及接出支管前。

（三）分析蒸汽管道的支管设计

蒸汽管道从总管接出支管时，应选择总管热伸长的位移量小的地方，且支管应从总管的上面或侧面接出。支管的切断阀应安装在靠近主管的水平管段上，以避免存液。不得从用汽要求严格的蒸汽管道上接出支管用作其他用途，如灭火、消防和吹扫等用途的蒸汽支管不得从蒸汽透平、再沸器等重要用途的蒸汽管道上引出。在蒸汽管道的方（矩）形补偿器上，不得引出支管。在靠近方（矩）形补偿器两侧的直管上引出支管时，支管不应妨碍主管的变形或位移。因主管热胀而产生的支管引出点的位移，不应使支管承受过大的应力[3]。

（四）蒸汽管道设计时应主要的要点

1、合理选择管道管径。选择管道管径的原则是根据全厂区和单个装置以及单台设备的蒸汽用量。当管径设计过大时，会增多投资，以及能耗增加。当管径设计过小时，就会导致蒸汽使用点的压力和蒸汽流量不足，并会发生水锤和冲蚀现象。因此，在选择蒸汽管道管径的时候，不宜过大或过小。

2、设计符合应力要求。蒸汽管道安装和运行时的温度相差很大，在布置管道的时候，要严格计算应力。合理选择固定点，并通过计算管道热伸长量选择合适的补偿器。此外，还要考虑固定支吊架、滑动支架、导向支架的设置，以及与设备相连的蒸汽管道的配管设计都要符合应力要求。

3、避免发生水锤现象。最重要的是从根本上消除水锤的根源：凝液。在不经常流通的蒸汽管道末端及低点设置疏水阀和导淋，使得管道中产生的凝液可以随时排除。疏水管道及疏水阀应合理设计及选型，以确保凝液能完全排除。管道尽可能少用缩口弯道等会使蒸汽压力变化产生凝液的管件。当要引出支管时，一定要从主管上方引出。当需要安装过滤器时，要水平的安装过滤器的滤网。在设计过程中关注以上几点细节，可以尽可能避免水锤现象的发生，提高化工工艺装置中蒸汽管道设计的质量和效率。

在化工企业的发展过程中，化工工艺装置蒸汽管道的配管设计具有非常重要的作用。在进行化工蒸汽管道的设计时，要以管道压力为依据对其进行严格的区分，并按照不同的压力标准对蒸汽管道进行有针对性的设计。保障化工工艺装置蒸汽管道配管设计的科学合理，有利于减少化工企业生产过程中的安全隐患，保障生产过程中的人身和财产安全。在完成蒸汽管道的配管设计和安装之后，还要对其进行检查和日常维修，对蒸汽管道的使用寿命进行延长，保障蒸汽管道在使用过程中的安全性。

参考文献：

[1]施振球等.《动力管道设计手册》[M].机械工业出版社，2010，219.

[2]李曉娜.石油化工装置蒸汽管道及排液设施设计相关问题探讨[J].中国科技博览，2012（6）：83.

[3]张发有.石油化工工艺装置蒸汽管道配管设计研究[J].石油化工设备技术，2010，31（3）：9-11.