侯貴軍

(東洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

淺談石油化工工藝裝置的蒸汽管道設(shè)置

侯貴軍

(東洋工程(上海)有限公司,上海 200122)

文章以1000kt/a乙烯裝置為例,簡(jiǎn)明、清晰地論述了石油化工工藝裝置管廊上蒸汽管道的設(shè)計(jì)思路;并對(duì)蒸汽管道排液裝置、蒸汽支管、蒸汽凝液管道的設(shè)置進(jìn)行了具體探討與論述。

石油化工工藝裝置 蒸汽管道 排液裝置 蒸汽支管 凝液管道

石油化工工藝裝置與技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和石油化工產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展取得了較大的進(jìn)步。蒸汽管道是石油化工裝置中的重要公用工程管道,對(duì)石化裝置的運(yùn)行與性能尤為重要。蒸汽管道具有高溫和汽液兩相流等特點(diǎn),在對(duì)蒸汽管道與蒸汽凝液管道進(jìn)行配管設(shè)計(jì)時(shí),不僅要考慮經(jīng)濟(jì)性、合理性、整潔性、美觀性,還要充分考慮蒸汽管道的設(shè)計(jì)要求,設(shè)計(jì)中,必須滿足蒸汽管道的應(yīng)力計(jì)算和蒸汽管架的設(shè)計(jì)要求。通過對(duì)這些因素的充分考慮,才能提高蒸汽管道配管設(shè)計(jì)的合理性,確保石油化工裝置的安全可靠運(yùn)行。

1 管廊上蒸汽管道的設(shè)計(jì)思路

在管廊上蒸汽管道的設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)綜合考慮各方面的影響性因素。本文以1000kt/a乙烯裝置為例,簡(jiǎn)明、清晰地論述管廊上蒸汽管道的設(shè)計(jì)思路。

1000kt/a乙烯裝置由五根管廊組成,五根管廊分為三橫和兩縱兩種設(shè)置方式。三橫管廊設(shè)置分為四層,分別為EL+5.500管廊、EL+8.500管廊、EL+ll.500管廊與EL+l4.500管廊;兩根縱管廊同樣設(shè)置為四層,分別為EL+7.000管廊、EL+l0.000管廊、EL+l3．000管廊與ELl6.000管廊。按照管廊配管設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定,該乙烯裝置管廊的1層與管廊的2層應(yīng)當(dāng)布置工藝物料管道,管廊的3層應(yīng)當(dāng)布置公用工程管道,管廊的4層應(yīng)當(dāng)布置火炬管道以及電氣和儀表電纜槽板。該乙烯裝置中的蒸汽管道屬于公用工程管道,應(yīng)當(dāng)設(shè)置在縱橫管廊的第3層。

1000kt/a石油化工工藝裝置主要包括13兆帕的超高壓蒸汽、4兆帕的高壓蒸汽、1.6兆帕的中壓蒸汽以及0.4兆帕的低壓蒸汽4種壓力等級(jí)的蒸汽。本節(jié)將分別對(duì)上述四種蒸汽管道的布置原則、設(shè)計(jì)思路與要求進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

首先,13兆帕的超高壓蒸汽、4兆帕的高壓蒸汽、1.6兆帕的中壓蒸汽以及0.4兆帕的低壓蒸汽這四條蒸汽管道布置時(shí),應(yīng)當(dāng)盡量靠近管廊的一側(cè),進(jìn)行應(yīng)力分析計(jì)算之后,可設(shè)置“Π”型補(bǔ)償器對(duì)管道的熱膨脹進(jìn)行有效的吸收。在設(shè)置“Π”型補(bǔ)償器時(shí),盡可能成組式設(shè)置,若管徑較大或溫度較高,需要較大補(bǔ)償量時(shí),將管道布置在管廊的外側(cè),若管徑較小或溫度不高,無需較大補(bǔ)償量時(shí),將管道布置在管廊的內(nèi)側(cè)。

其次,在多層管廊的管道布置中,應(yīng)當(dāng)將蒸汽管道布置在比較上層的位置,例如可以布置在第3層。對(duì)于只能布置在下層的蒸汽管道,應(yīng)當(dāng)將其布置在管廊的外側(cè),不能靠近液化烴管道、低溫管道。保溫后,管道之間的距離至少為500毫米,最好是將這些管道隔開布置。如果蒸汽管道與公用工程管道必須布置在同一層,那么,保溫后管道的間距至少為50毫米,還應(yīng)當(dāng)考慮蒸汽管道的橫向熱位移。

電氣與儀表電纜槽板通常是布置在蒸汽管道的同層或上層,大多情況下布置在第4層。如布置在同層,保溫后的距離應(yīng)在200毫米及以上;對(duì)于公用工程管道,最好是將其隔開布置;如果將公用工程管道布置在蒸汽管道的上層,保溫后管道的距離至少在500毫米及以上。

2 管廊上蒸汽管道排液裝置的設(shè)置

通常來講,蒸汽管道除高溫蒸汽外,很少甚至幾乎不產(chǎn)生液體,然而在開車及暖管階段,蒸汽管道會(huì)產(chǎn)生大量的凝液,因此,應(yīng)當(dāng)在管廊上蒸汽管道的低點(diǎn)處加設(shè)排液裝置和經(jīng)常疏水設(shè)施,將凝液排出。蒸汽主管進(jìn)入到裝置界區(qū)的切斷閥上游,應(yīng)加設(shè)排液設(shè)施或經(jīng)常疏水設(shè)施,方便閥門開啟。在蒸汽管道減壓閥、調(diào)節(jié)閥前,必須設(shè)置排液裝置和經(jīng)常疏水設(shè)施。

3 蒸汽支管的設(shè)置

蒸汽支管必須從主管的頂部引出,如果必須在蒸汽支管上設(shè)置切斷閥,那么應(yīng)當(dāng)將切斷閥設(shè)置在靠近蒸汽主管的水平管段上,且操作方便。嚴(yán)禁從滅火用途蒸汽管道、消防用途蒸汽管道包括吹掃用途蒸汽管道上引出支管;嚴(yán)禁從蒸汽管道的再沸器以及“Π”形補(bǔ)償器上引出支管。從主管的頂部接出的蒸汽支管應(yīng)當(dāng)采用二閥組或三閥組,以便隨時(shí)檢驗(yàn)蒸汽管道的泄漏情況。

蒸汽支管的低點(diǎn)需要設(shè)置排液裝置,或經(jīng)常疏水設(shè)施,最佳位置如下:(1)在蒸汽支管的最低點(diǎn)設(shè)置排液裝置,或設(shè)置經(jīng)常疏水設(shè)施;(2)在蒸汽支管減壓閥和調(diào)節(jié)閥之前設(shè)置排液裝置,或設(shè)置經(jīng)常疏水設(shè)施;(3)在蒸汽分水器以及蒸汽加熱設(shè)備的最低點(diǎn)設(shè)置排液裝置,或設(shè)置經(jīng)常疏水設(shè)施;(4)在經(jīng)常處于熱備用狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)汽管切斷閥之前的最低點(diǎn)設(shè)置排液裝置,或設(shè)置經(jīng)常疏水設(shè)施;(5)在蒸汽透平機(jī)、蒸汽泵以及換熱器的蒸汽進(jìn)汽管入口切斷閥前的最低點(diǎn)設(shè)置排液裝置,或設(shè)置經(jīng)常疏水設(shè)施。

4 蒸汽凝液管道的設(shè)置

通常而言,蒸汽凝液管道和蒸汽管道都是布置在管廊同一層的。如果蒸汽凝液管道上需要設(shè)置“Π”形補(bǔ)償器,“Π”形補(bǔ)償器應(yīng)當(dāng)水平設(shè)置,或?qū)⒘⒐茉O(shè)計(jì)成傾斜段,以避免水錘的影響。在布置蒸汽凝液管時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)凝液進(jìn)行分別回收,將超高壓蒸汽、高壓蒸汽、中壓蒸汽、低壓蒸汽等不同的疏水閥流出的凝液應(yīng)分別接到相對(duì)應(yīng)的凝液回收管中,不能出現(xiàn)混接。如支管直徑≥50毫米,應(yīng)當(dāng)順著介質(zhì)流向的45°將蒸汽支管傾斜接在蒸汽凝液回收總管的頂部;如支管直徑＜50毫米,可以將蒸汽支管垂直接在蒸汽凝液回收總管的頂部。

5 結(jié)語

綜上,管廊上蒸汽管道的設(shè)計(jì)思路,超高壓、高壓、中壓蒸汽以及低壓蒸汽這四條蒸汽管道的布置應(yīng)當(dāng)盡量靠近管廊的一側(cè),在多層管廊的管道布置中,應(yīng)當(dāng)將蒸汽管道布置在比較上層的位置,對(duì)于只能布置在下層的蒸汽管道,應(yīng)當(dāng)將其布置在管廊的外側(cè),電氣與儀表電纜槽板通常是布置在蒸汽管道的同層或上層。蒸汽管道在開車或暖管階段,很容易產(chǎn)生大量的凝液,必須要設(shè)置凝液設(shè)施,還應(yīng)當(dāng)在蒸汽管道的低點(diǎn)處加設(shè)排液裝置和經(jīng)常疏水設(shè)施。蒸汽支管必須從主管的頂部引出。

一言以蔽之,石油化工工藝裝置蒸汽管道配管設(shè)計(jì)具有高復(fù)雜性特點(diǎn),必須對(duì)各種影響性因素進(jìn)行全面而綜合的分析,分析這些因素對(duì)石油化工工藝裝置管道運(yùn)行的影響。在具體的設(shè)計(jì)中,我們應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)、利用不同壓力蒸汽的特性,充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的主觀能動(dòng)性與創(chuàng)造性,提高石油化工工藝裝置的科學(xué)性與合理性。

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