石油化工设备及管道的保温通用性初探

王少君 郑帮奇

摘要：对石油化工装置中设备和管道进行绝热设计的主要目的是：（1）减少设备和管道及其组成件在储存、运输、生产过程中的热量损失，以降低能耗；（2）减小输送过程中介质的温降，以利于物料及系统的良好运行；（3）降低或维持工作环境温度，改善劳动环境，防止因热表面而导致火灾，防止操作人员烫伤等。因此，石油化工装置中设备和管道的绝热设计是关系到石油化工企业优化工艺、稳定操作、安全生产、提高生产能力、改善劳动环境、节能增效和技术管理的重要环节。基于此，本文主要对石油化工设备及管道的保温通用性进行分析探讨。

关键词：石油化工设备；管道；保温通用性

1、前言

设备和管道的绝热工作，涉及的方面非常之广.且各个方面相互联系、相互制约。绝热工作主要包括下述几方面内容：（1）设计过程中，绝热层及保护层材料的选用，绝热层经济厚度的计算，保温结构形式的选定：（2）施工过程中施工方法的选择.施工质量的评定，以及整个保温施工结束后对其保温效果的测试评价，即热损失检测报告；（3）保温设施在运行过程中的科学管理等。

2、绝热在工业生产中的作用

2.1提高生产能力

温度是石油化工装置生产过程中非常重要的工艺参数。一般情况下，工艺精馏塔的釜温、顶温均有严格的操作温度控制范围。例如，某苯酚丙酮装置的3台（三级）氧化塔其温度必须分别控制在101℃、96℃、92℃以内，温度超标会导致氧化过程不充分.产生的副产品多，影响装置的生产能力。只有将温度控制在有效温度范围内，才能保证生产安全、平稳并提高产能。

2.2节约能源

蒸汽是精馏塔的主要热能来源。若塔体保温不良致使釜温损失，就会加大再沸器蒸汽用量。按上述苯酚丙酮装置脱丙烷塔计算.每提升塔釜温度1℃，就要加大蒸汽用量约30kg/lI，以年计算蒸汽消耗量是相当可观的。

2.3延长设备的运行周期

热力装置如果没有良好的保温设施，就会使环境温度上升，从而导致相关的传动设备的轴承、控制电缆和电机温度上升，影响设备的运行周期。甚至发生安全事故。

2.4有效改善劳动环境

管道和设备保温后，按GB50264--2013、GB/T4272--2008等规范规定，其保温层的表面温度一般不应高于50℃。限制表面温度，是为防止操作人员被烫伤。此外，长期在超温条件下工作，势必会降低操作人员的专注度，增加事故发生概率。

3、保温结构的基本形式

保温和保冷统称为绝热，本文以保温为主进行相关叙述。通常保温结构由保温层和保护层组成.在埋地或相对潮湿环境下还需设置防潮层。保温层的结构形式按保温对象、保温材料特性、保温施工方式的不同，可分为捆扎、粘贴、缠绕、填充、拆卸、拼砌、喷涂、浇筑等多种结构形式。

图1所示为典型的单层捆扎型保温结构。由绝热层、捆扎带、保护层及识别层组成。该保温结构利用捆扎带将绝热保温材料捆扎在设备及管道的外表面，适用于各种绝热材料。采用这种保温结构，并通过设置各种形式的支撑件、钩钉等，可基本满足各类保温对象的保温要求。其捆扎带常用的材料有镀锌铁丝、镀锌钢带、胶合带等。对于保冷结构，可采用不锈钢和非金属材料捆扎。

4、保温工程的施工

4.1前期准备工作

4.1.1施工组织设计及开工条件

绝热工程施工前，应依据绝热工程设计内容。做好绝热工程的施工组织设计及施工方案。并报批。其一般应包含工程概况及特点，施工工艺，人员组织及平衡，各种规格材料清单及采购进度，材料存放及保管地点、时间，施工机具的准备，需要其它工序配合的进度要求，质量管理体系，安全技术措施，施工进度计划，竣工验收等。开工前.施工组织设计必须审批完成。对材料及其制品进行质量检查并符合要求，相关的设备及管道工程完成并验收合格.强度试验、严密性试验、防腐工程验收合格。相关支撑件、管道支吊架以及相关设备安装完成并验收合格，仪表接管等部件安装到位。

4.1.2绝热材料的采购和保管

按国家及化工系统施工图设计内容规定，设计文件（设计施工蓝图）内必须在设计说明及统计表中详尽说明绝热材料规格、型号以及主要物理、化学性能。主要包括：导热系数计算式或图表、容重、规格、抗压强度、最低最高使用温度、材料燃烧性能级别（即氧指数）、腐蚀性、耐蚀性、热稳定性等性能。对于不锈钢管道的保温材料还必须提供其氯化物、氟化物、硅酸根及鈉离子的含量，应符合GB/T17393--2008的有关规定。

绝热材料必须严格按设计文件的要求采购，严禁施工单位在未征得设计人员同意的情况下，随意更改相关参数并进行采购。例如，设计文件中规定软质绝热材料的容重为95kg/m3，施工单位擅自选购容重为155kg/m3。这不仅不符合国家相关规定，而且还增加管道或设备的自重，进而增加了承重支架和支吊架的材料，对管道应力计算的合理性以及支架的设置都是挑战，最终增加了费用。

4.2保温结构的施工工艺

保温结构的施工必须严格按设计文件以及施工组织设计进行。保温结构按保温对象及结构形式可分为捆扎、粘贴、缠绕、填充、拆卸、拼砌、喷涂、浇筑、嵌装等，其在GB50126--2008、GB/T4272--2008、GBJ126—1989、GB50185--2010、SH/rI'3010--2013等规范、标准中均有详细规定。本文对最常用的捆扎法施工工艺及相关要点进行大致介绍。

捆扎法施工，即先将绝热材料敷设于设备或管道表面，再用捆扎材料将其固定，然后敷设保护层的施工工艺。捆扎法施工具有施工简单、方便，施工周期短等优点，适用于各类绝热材料制品。对于大型设备或大口径管道。须依托支承件或保温钩钉来固定保温材料。

绝热层施工必须遵循施工的一般要求。即捆扎带不得采用螺旋式缠绕形式，必须按规范标准符合捆扎间距，且做到每块保温材料捆扎不少于二道：立式设备或大口径垂直管道，需按要求设置支承件，从支承件开始自下而上进行，然后进行环向捆扎或用铁丝网包裹捆扎：需热处理的设备或管道其保温层支承件应在制作单位焊接并处理完成：经常需要拆卸的部位，宜采用可拆卸的结构；绝热层施工时，同层应错缝，上下应压缝；支吊架、支座等须按设计文件进行保温；绝热材料采用硬质制品时，应留有伸缩缝；烟风道和传动设备可采用留置空气层的保温结构；对埋地的保温管道等，其外表面应设置防潮层。

保护层须紧贴绝热层。对于硬质的绝热材料，保护层轴向接缝可用咬接；对于软质的绝热材料，保护层轴向接缝可用插接或搭接，并用自攻螺丝或抽芯铆钉固定。插接用自攻螺丝或抽芯铆钉，搭接用抽芯铆钉连接，须布置在水平中心线下方15。～450范围内，缝1：3向下。环向接缝应采用搭接或插缝（室外用搭接）。膨胀部位的金属保护层应采用活动接缝，大型立式设备、储罐伸缩缝应采用S型挂接。

5、结语

总之，对于绝热工程应明确如下几点认识：

（1）不能忽视绝热工程中材料的供货质量，尤其对材料的导热系数、容重等指标。必须按设计文件执行。

（2）施工单位安装时必须严格按设计文件、相关标准和规范进行，严控偷工减料，必须严格按工序施工。

（3）对于绝热工程的验收、日常运行以及维护等各个环节，都必须引起足够的重视。

参考文献

[1]孙军，张贝克，吴重光.基于Agent的石油化工管道网络实时计算策略架构[J].计算机与应用化学，2015（9）：1085-1089.

[2]孙军.石油化工管道网络的实时计算策略及其应用研究[D].北京化工大学，2014.

（作者单位：福建福海创石油化工有限公司）