石油化工装置蒸汽管道配管设计要求及注意问题

冯杰荣

（广东政和工程有限公司湖北分公司，湖北 武汉 430075）

0 引言

蒸汽管道包括蒸汽凝液管道、蒸汽排液管道、蒸汽支管道以及蒸汽主管道，是石油化工产业中的公用工程管道，在产业生产中具有不可或缺的地位。高温和气液两相流是蒸汽管道实际运行中的主要特点，因此，基于蒸汽管道的特殊性，设计人员在进行蒸汽管道的设计时，需要对实际生产需求进行综合考虑，设计出来的蒸汽管道布置方案既要满足石油化工产业实际生产需求，又要确保其经济合理性及整齐美观性。在此基础上，还应注重蒸汽管道设计形式的创新与优化，以此保障蒸汽管道应用过程中的安全性、可靠性及便捷性，从而实现石油化工产业经济的最大化，促进我国石油化工产业蓬勃发展。

1 蒸汽管道的设计原则

蒸汽管道设计的质量与水平，直接影响着石油化工企业日常生产的安全性和经济性，关于蒸汽管道的设计原则，应以运行可靠、经济以及后期施工和维护便捷为主，具体内容为以下五点：（1）蒸汽管道的设计基础为短、直；（2）管道穿越的位置应远离易燃易爆等场所，同时尽量减少与公路、铁路、河流的交叉，如果不可避免的话，则需要制定相应的保护措施；（3）由于管道的自然弯角可以起到自然补偿的作用，因此在设计管道时，应充分利用这一优势，如果不能符合实际设计标准，可以用“∏”型补偿器代替，因为这种补偿器具有结构简单、成本低及运行可靠的特点；（4）如果需要在管道主管上接入支管，需要设置截断阀门，应用过程中当管道系统发生故障时，可以及时将发生故障的管道截断，为检修提供巨大的便利，同时还不会对全厂供热造成影响；（5）蒸汽管道需要设置疏水阀，设置位置为：第一，蒸汽管道的最低点；第二，被阀门截断的各蒸汽管道的最低点;第三，垂直升高管段前的最低点；第四，各直线管段之间增设一个疏水阀[1]。

2 石油化工装置蒸汽管道配管的主要设计形式和要求

2.1 管廊上蒸汽管道的设计

由于管廊上蒸汽管道错综复杂，其设计工作的难度也相对提高，需要设计人员在开展设计工作时综合考虑多方面因素，该管道具体设计形式为：1 000 kt/a。乙烯装置作为管廊上蒸汽管道设计中最常用的一种装置，这种装置设计简便，以三横五纵的形式对其进行布置，其中三根管廊可以分为四层管廊，而另外两根纵管廊同样可以分为四层管廊。根据我国出台的相关管廊配管设计规定，要求管廊一、二层的管道布置以工艺物料为主，第三层的管道布置以公用型工程管道为主，第四层管道的布置应以火炬管道、电气及仪表电缆槽板为主，通过这种布局提高管道的应用效率及安全性，其中以公用型工程管道为主的布置形式通常应用于纵横管廊内第三层的布置。这种乙烯装置包括四种压力等级的蒸汽，分别时超高压蒸汽、高压蒸汽、中压蒸汽以及低压蒸汽，在布置这四条蒸汽管道时应严格遵循相应的原则，以此保障管道的应用效率及安全性。具体设计方法及要求为：（1）就方便而言，可以利用管道的应力对“∏”形补偿器进行分析与计算，之后在靠近管廊的一侧对这四条蒸汽管道集中布置，这种设置方式有利于管道中热膨胀高温的吸收。在设置“∏”形补偿器的过程中，需要结合实际情形制定与之相符的设置规划，确保在优质的情况下，将其布置成为组式设置。如果管道的直径比较大或者温度过高需要得到较大补偿量时，应当将该管道设置在管廊的外侧；如果管道的直径较小或者温度较低时，才能将其设置在管廊的内侧，此时，工作人员需要根据实际情况进行相应的操作；（2）如果需要进行多层管廊的设置，应当将蒸汽管道设置在上层位置，尽量不低于第三层。倘若实属需要将蒸汽管道设置在三层以下时，应将其设置在管廊的外侧，一定要使该管道远离液态烃管道和低温管道，与这两种管道的距离应保持在500 mm以上，同时将蒸汽管道与液态烃管道和低温管道做好隔离措施，以此确保蒸汽管道应用的安全性。在设计的过程中，设计人员需要将横向热位移对蒸汽管道造成的影响考虑其中。同时，电气和仪表电缆槽板等也需要布置在上层，如果将这两项与蒸汽管道布置在同一层的话，则需要重点关注保温后距离的设计，通常而言，最小距离不得小于200 mm。通过对蒸汽管道配管设计要求的分析可以看出，在布置蒸汽管道时，管道之间距离的设计是保障管道操作安全的关键点[2]。

2.2 管廊上蒸汽管道排液装置的设计

蒸汽管道在应用的过程中需要面临两个问题，一个是高温蒸汽环境下会有液体产生，另一个是开车或暖管期间有凝液产生.在管廊上蒸汽管道的低点进行排液装置的设置，可以有效解决上述问题。正常情况下，超高压蒸汽管道在应用时不会有凝液产生，为此在实际设计中，并未进行相应规格凝液管道的设置，针对于开车或暖管期间出现的凝液问题，可以借助管道地点的排液设施将产生的凝液排出。高压蒸汽管道、中压蒸汽管道及低压蒸汽管道与超高压蒸汽管道的性质基本相同，均不会在正常生产中产生凝液，只有在暖管期间或者开车时才会产生大量的凝液，基于我国现有的技术手段，并未研发出对应压力等级的凝液管道，目前解决这个问题的方法便是在管道低点处设置相应的疏水设施。不仅如此，还应在蒸汽管道减压阀和调节阀处进行疏水设施的设置，实现各个环节的排水准备，以此保障石油化工生产的安全性[2]。

2.3 蒸汽支管的设计

通常在蒸汽管道主管的顶部接出支管，如果实际需要在支管上设置切断阀的话，应将切断阀设置在距离主管水平管最近的位置上，这样不仅可以避免液体存积，而且还能有效提高切断阀应用过程中的便捷性。同时，还应着重考虑蒸汽支管接出的位置，再沸器以及“∏”形补偿器均不适合蒸汽支管的接出；蒸汽支管还应避免紧邻具有灭火消防以及吹扫等用途的蒸汽管道。为了确保接出蒸汽支管的过程中不影响到蒸汽主管，须采用二阀组或三阀组。此外，考虑蒸汽支管应用过程中的便捷性和安全性，设计人员需要对蒸汽支管的布置进行合理的设计，一般需要在蒸汽支管的低点设置疏水设施或排液设施[4]。

2.4 蒸汽凝液管道布置

基于不同压力状态下，从蒸汽疏水阀排出的凝液水的压差存在着较大的差异性，出于便捷性与安全性的考量，通常将管廊中的凝液管道布置在与蒸汽管道相同的层面中。对于排出的凝结水，应根据其实际压力，将其接入与之压力相对应的回收总管中，千万不可贪图方便将其合并接入到相同的凝结水回收总管中。当然，如果从蒸汽疏水阀排出的凝液水的压力较小，不会对疏水阀的排水能力造成影响，那么则可以将这些凝液水合并接入到相同的回收总管之中。此外，在布置凝液回收总管管道时，需要格外注意一点，就是当蒸汽支管的管径大于或等于50 mm时，为了确保凝液排出过程中不受到任何阻碍，凝液需要顺着介质流向与回收总管成45°斜接到回收总管中；倘若蒸汽支管的管径在50 mm以下，凝液可以直接垂直接入到回收总管之中，同时在靠近主管支管水平管线上安置切断阀。

3 石油化工装置蒸汽管道配管设计的注意事项

3.1 注意地理结构及安装环境

不同的地理结构采用的蒸汽管道安装方式存在着一定的差异，因此，设计人员在进行蒸汽管道配管设计时，一定要充分结合地理结构的特殊性，对蒸汽管道进行针对性的设计，并结合实际情形，对设计方案进行合理调整。在设计的过程中，设计人员应尽量从架空安设的角度进行蒸汽管道的设计，尽量避免填埋或挖沟的形式，同时还需将管廊两侧蒸汽装置的设置情况考虑其中。此外，蒸汽管道在正常生产中会产生大量的热，致使管道温度升高，从而发生破裂、变形或膨胀的现象，这些问题与石油化工安全生产标准极为不符为了确保蒸汽管道的安全生产，设计人员在进行具体设计时还应注重管道材质的优化与管道使用质量的提升，不仅可以确保蒸汽管道实现高效的生产，而且还能够延长管道使用周期[5]。

3.2 提高管道设计的安全性

思虑周全是蒸汽管道设计人员必须具备的素质，将管道运行中可能出现的危险进行综合考量，进一步规避管道运行中的风险，以此提高管道生产过程中的安全性和运行效率。众所周知，石油化工产业属于高危险系数的行业，一旦生产过程中存在任何的纰漏，极有可能引发火灾，严重威胁到生产工人以及周边地区群众的生命安全和财产安全。管道材质对管道生产过程中的安全性具有非常大的影响，因此设计人员在进行管道设计时，需要对不同材质进行深入的分析与研究，然后结合实际需求选择优质且与之相符的材质，从而为设备安全、高效的运行提供强力保障。设计人员在进行具体设计时，应高度重视管道防火、防爆的设计，在既安全又便利的地方增设自动报警器和火警器装置[6]。

4 结语

综上所述，蒸汽管道作为石油化工产业生产过程中不可或缺的一部分，在进行蒸汽管道设计时，需要设计人员时刻秉持严谨、科学的态度，如数规避蒸汽管道生产过程中的所有安全隐患，从而确保石油化工产业高效、安全的生产。