夹套伴热管道在PDMS中的设计

高珊（中国天辰工程有限公司管道工程部）

夹套伴热管道在PDMS中的设计

高珊（中国天辰工程有限公司管道工程部）

夹套伴热管在化工装置的管道系统中占有重要的位置，可以输送对加热温度具有较严格要求的介质，其质量可能直接影响整个装置的运行。本文主要阐述了夹套管的类型及基本结构，简单介绍了其三维模型的设计步骤（以PDMS为例）以及配管中应当注意的问题。

夹套管；伴热管；配管设计；PDMS

1 夹套管的类型及基本结构

顾名思义，夹套管是一种具有双层套管结构的特殊管道，包括外管和内管。内管输送工艺介质，外管用于输送起保温或加热作用的介质来补充内管在输送或停输期间的热量损失，靠对流传热方式完成热交换，使工艺物料维持恒定的温度。夹套管按照热源介质来分，可以分为蒸汽夹套、热水夹套两种；按照外观来分，可以分为内管焊缝隐蔽型（全夹套）和内管焊缝外露型（半夹套）。

2 夹套管及伴热管三维设计步骤

概括来说，夹套管通常需要合理布置夹套管的热源及介质进出口，且使夹套内热源介质可以自动排净。若采用蒸汽应由套管上部引入，凝结水由套管下部排出，供气管、凝结水管应分别设切断阀；若采用热水为伴热介质，热水应由套管下部引出，上部引出，供水和回水管亦应分别设切断阀。

在福建天辰耀隆新材料有限公司20万吨/年己内酰胺工程项目中，液相重排、己内酰胺聚合切片等工段，环己酮肟和己内酰胺两大物料的凝固点分别为69℃和89℃，采用了大量“内管焊缝隐蔽型”夹套管，以热水或联苯液导热油进行伴热。现就管道专业进行夹套管道三维模型的设计思路和步骤加以总结。

（1）确定三维模型中需要伴热的管线及其位置 当PDMS三维模型中工艺物料管道已基本完成后，就可以开始夹套伴热管道的设计了。按照工艺专业提供的P&ID和管线一览表，确定三维模型中需要伴热的夹套管线及其位置。

（2）将需要伴热的夹套管道进行分段 每段夹套管的套管长度取决于管道布置，并受内管与外管内的伴热介质之间温度差的限制。一般情况下，每节夹套管的长度不宜超过6米，管廊上的可按9米计算，即每6米或9米段加一对法兰。若可以利用阀门、流量计等处法兰作为起始点自然分段为更佳。据此将需要伴热的夹套管线分为若干段，每段之间的伴热管道采用跨接管进行串接，跨接管宜采用法兰连接，方便拆卸。

（3）根据所需伴热管道的大小和数量确定分配盘的大小和数量，绘制伴热系统图 一根伴热管的最大有效加热长度为40米。这里的总长度包括分配盘至夹套管的热水进口的引入管长度，夹套管长度，和夹套管的热水出口至收集盘引出管的长度的总和。通过一个阀或每一个跨接管，其压力降可按3m直管考虑，总管转弯处按1m压力降考虑。据此来判断每根夹套管需要多少根伴热管线，即当伴热管总长度超过40米时，就需要从分配盘引一根新的伴热管为后续管道伴热。

热水分配盘的引入管和分配管的公称直径可根据伴热管数量和公称直径，按如下公式计算得出S值后，再查表得出：

S=A+2B+3C

式中：A：DN15、DN12、DN10伴管根数； B：DN20伴管根数；C：DN25伴管根数。

S 热水分配盘/热水回收盘分配管引入管4～8 DN50 DN40 9～12 DN80 DN50

需要注意的是，热水分配盘和回收盘应留一至两个备用接头，S值应包括备用接头的管径和数量。当S值超过12时，宜设立两个或两个以上分配盘。

初步确定好伴管与被伴管的联系后，就可以绘制伴热系统图。

而后，根据个人习惯，可以在每根夹套管的伴热介质进出口处按照伴热管径大小，在PDMS模型中上出夹套管外管用管接台，相当于给每段伴热管进出口位置做标记，以免伴热管道太多而混乱。若为热水伴热，则一般每段夹套管的较低点为进水点，较高点为回水点。若采用蒸汽伴热，则每段夹套管的较高点为进汽点，较低点为冷凝水出水处。

（4）在需要伴热管道较集中的附近位置设置分配盘 一般靠柱子为宜，以方便做支撑。分配盘和回收盘可水平安装和垂直安装。需要注意的是，同一分配盘到收集盘的热水伴管的当量长度宜大致相等，否则可能造成热水量分配不均匀，造成伴管短路。

（5）将伴热管从分配盘引到被伴热管线的外管用管接台处，回收管线从管接台处引至回收盘。伴热管线尽可能成排布置，满足美观且方便统一做支撑的要求。单根伴热管线可延被伴热主管与主管保温在一起。

3 结语

综上所述，通过对夹套管伴热设计的工作总结，希望能够对今后设计的同类管道起到帮助作用，供初学者参考。同时，管道设计是一项精细、繁琐、复杂的过程，既要满足工艺、生产、操作、检修要求，又要经济合理、安全可靠，所以就要求设计人员在整个设计过程中把握每一处细节，总结经验，不断优化，提高设计水平，体现天辰作为国际工程公司的实力。

［1］石油化工管道伴管和夹套管设计规范SH/T3040-2002［S］.

［2］石油化工夹套管施工及验收规范SH/T3546-2011［S］.

［3］工业金属管道设计规范（2008年版）［S］.GB 50316-2000（2008）.

［4］化工装置管道布置设计规定——技术规定［S］.》HG/T 20549.5-199.