工艺管道排凝放空的设计优化

杜艳刚

(广东寰球广业工程有限公司，广东 广州 510655)

工艺管道排凝放空的设计优化

杜艳刚

(广东寰球广业工程有限公司，广东 广州 510655)

结合某石油化工储运设施设计建设经验，论及了工艺管道排凝放空设计的基本原则。以离心泵入口，公共管廊，埋地及蒸汽伴热凝液回收站管道为例，阐述了离心泵入口至出口第一道切断阀处高点应设放空；公共管廊上管道应避免开孔放空排凝；埋地管道尽量不要在低点设排凝；蒸汽凝液回收站应在疏水阀前设置切断及导淋阀。

排凝放空；离心泵；全厂管廊；蒸汽伴热站；埋地管道

在石油，石化，化工等工厂管道布置设计中，受厂区总平面及设备布置的限制，很难保证管道步步高或步步低的设计，因此在管道的布置设计中常常出现液体聚集低点或气相积聚高点。根据《石油化工金属管道布置设计规范》[1]，管道的高点或低袋应根据操作、检修要求设置放空或放净。而《工业金属管道设计规范》[2]指出管道的高点与低点均应分别备有排气口与排液口。是否所有管道局部高点或低点都应设置放空或排凝，还是根据操作与检修要求设置，本文结合大型储运罐区设计，现场服务及运行的经验，就管道放空排凝设计的基本原测及平常容易忽视的问题，谈谈经验看法，以在后期工艺管道设计中进行优化。

1 管道排凝放空的基本原则

对于管道布置系统的高点或液袋，首先应根据工艺要求设定放空和低点排净，例如界区双阀之间，调节阀或流量计前，易聚合的介质管道低点等都应设置导淋，而用于气，液封的高点低袋就不必设导淋放空；其次根据介质的特性要求，对于涉及到可燃，有毒介质如SHA，SHB类[3]，应在管道上尽量减少或避免开孔放空或排凝，以减少工艺介质的跑冒滴漏带来的人身伤害或火灾危险，除非工艺或设备运转需要，此时排出的介质都应采取相应的回收处理措施，或进入火炬系统，或物理化学吸收转化等；最后根据管道的走向及管径设置，一般当管径小于或等于DN40时，不设置。

2 典型工艺管道中排凝放空的设计

2.1 离心泵入口管道上放空排凝

图1 离心泵出口高点放空的设置

Fig.1 Setting of emptying valve at the inlet of Centrifugal pump

离心泵是一种通用的流体输送机械，它靠叶轮以一定转速旋转产生离心力将流体介质输送出去。在离心泵的运转过程中如果入口管道中含有过多气休，容易出现汽蚀现象，汽蚀发生时，金属表面受到连续的水锤作用，这个连续的局部冲击负荷会使材料的表面逐渐产生疲劳损坏，引起金属表面的剥蚀[4]。因此离心泵在启动时需排除设备储罐至离心泵叶片最高处管道间的气体。离心泵在启动前会关闭泵出口阀，然后打开入口阀灌泵。 因此在泵入口管道始端至泵出口第一道切断阀处凡存在气体积聚的地方都应设置放空，以排走管道内气休，如图1，需在离心泵出口的高点设置了放空阀，另外在系统低点应设置排凝如图1右，保证泵体维修时能排净管道介质。

2.2 管廊上管道排凝放空

图2 管廊上管道排凝及放空设置Fig.2 Setting of discarge and emptying valve on the public corridor

在大型工厂中，常可见连接全厂各功能装置或公用工程间的管廊。受厂区地势，不同走向管廊连接，跨马路通消防车需要以及管道热胀冷缩的π弯等导致管道高低走向，如图2，为保证下方消防车的通过，管廊在局部进行了抬高，导致管道出现了局部高点或低袋。对于公用介质管道如氮气，水，空气等可根据需要设定排凝放空；对于介质为可燃，易毒介质，除工艺特殊要求，不要设置放空排凝，如果水压试验需要，由施工方现场完成，试压完成后恢复原状。因为在管道的开工，运行，维修时，并不需要放空或排凝，实际是通过蒸汽，水，空气，氮气，工艺介质等吹扫或置换来完成。相反，每增加一处放空或排凝，就会多一处跑冒滴漏的危险，给平常的运行，巡检带来极大的安全隐患和不便。

2.3 埋地跨马路管道低点排凝设计

如下图3，在管道设计中不可避免的遇到穿马路部分，此埋地管道的排凝如设计在管道的最下部，需要设置阀门井，对于可燃，有毒介质还需防止气体的积聚，不仅施工成本高，平常的巡检维修都会有较大的安全风险。较好的做法是此低点不设置排凝，而在管道出地面处设置预留孔，当需要清空管道时可通过外置泵或连通循环及介质置换的方式排除管道低点处积液。

图3 某埋地管道排凝设计

Fig.3 Setting of discarge valve on the burried pipe

2.4 蒸汽伴热凝液回收站排凝管道的设计

蒸汽伴热分配站及凝液回收站是工厂管道蒸汽伴热中常见设施，设计的好坏直接影响设备的使用寿命。例如，在蒸汽管道运行中如果凝液不及时排放，会引起水击与气液两相流，前者会对设备如疏水阀，止回阀等设备造起冲击，影响寿命；后者会造成管道振动及工厂噪音[5]。如图4，蒸汽伴热凝液回收站的设计，左图的设计按流向为疏水阀过后为导淋阀再加切断阀，此设计缺点为如疏水阀损坏，则需到蒸汽分配站处关闭此根管道的切断阀，但切断阀至疏水阀间的蒸汽及凝液无法排净，管道仍处待压状态，强行拆开疏水阀会造成蒸汽及凝液飞溅，极易引起事故，同时伴管会短暂停热。较优的做法如图右，设计顺序为切断阀后加导淋，再加疏水阀导淋切断阀，当疏水阀损坏时，关闭第一道与最后一断切断阀，打开第一道导淋，泄压和排凝然后拆疏水阀，此时原伴热管还处于工作状态；当需要检查疏水阀是否处于正常工作状态时，只需关闭第二道切断阀，打开第二道排凝阀，如有凝液析出，说明疏水阀工作正常；此种设计的优势还有当伴热刚投入使用时，可打开第一道导淋阀，排除管道内杂物与空气，避免堵塞疏水阀且利于蒸汽伴管传热。

图4 某蒸汽伴热凝液回收站设计

Fig.4 Setting of discarge valve on the steam condensate recycling station

3 结论

(1)管道的放空排凝设置首先应以工艺要求设定为基准；其次根据介质性质及设备运行要求；最后根据管道的走向及施工检修要求设定。

(2) 离心泵的入口管道至泵出口第一道切断阀，凡遇到气体积聚高点，都应设置放空或其它措施保证管道不积气；对可燃，有毒介质的埋地管道，低点处尽量不要设排凝，当口径较小，一般低于DN400时尽量采用置换或吹扫方式排除管道内介质；当口径DN500以上时可以在管道出地面时开设预留孔(有毒介质除外)，需要时采用外置泵等形式排除管道内积液；全厂公共管廊上可燃，有毒介质管道避免开孔设置放空，排凝，除非工艺特殊要求；蒸汽凝液回收站疏水阀前应设置一道切断阀及排液阀。

[1] 中国石油化工集团公司配管设计技术中心站.SH 3012-2011, 石油化工金属管道布置设计规范[S].北京：中国石化出版社，2011.

[2] 中华人民共和国原化学工业部.GB 50316-2008, 工业金属管道设计规范[S]..北京： 中国计划出版社,2008.

[3] 中国石油化工集团公司施工技术淄博站.SH3501-2011, 石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范[S]. 北京：中国石化出版社,2011.

[4] 张 浩, 王建建. 离心泵汽蚀分析及优化措施[J]. 广州化工，2013,41(17):169-171.

[5] 张德姜.王怀义.刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册 第二篇 管道器材[M]. 北京:中国石化版社, 2009: 671.

(本文文献格式：杜艳刚.工艺管道排凝放空的设计优化[J].山东化工，2017，46(14)：149-150，154.)

Optimization of Discharge and Emptying of Process Pipeline

DuYangang

(HQC (GUANGYE) Co., Ltd., Guangzhou 510655，China)

Combining with the experience of design and construction of a petrochemical storage and transportation facilities, discussing the basic principles of the drainage and discharge setting for process pipeline. Taking the layout of process pipe on the centrifugal pump inlet, the public corridor, the buried and the steam condensate recovery station as an example to illustrate the emptying valve at the high point should be set from the centrifugal pump inlet to the first cutting off valve of the outlet;The process pipe on the public corridor and the buried should be avoid the hole for discharge and emptying as far as possible; The first cut-off vavlve and discharge valve for the steam condensate recycling station should be set in the front of the trap valve.

discharge and emptying;centrifugal pump; plant corridor; steam heating station; Buried pipeline

2017-05-07

杜艳刚(1985—),湖北汉川人，工程师，华南理工大学获硕士。现从事工艺管道设计工作。

TQ086

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1008-021X(2017)14-0149-02