化工工藝管道的伴熱設(shè)計研究

徐智豪(四川達美盛工程設(shè)計有限公司，四川 成都 610200)

0 引言

化工工藝管道的伴熱設(shè)計是一個十分嚴謹?shù)倪^程，在設(shè)計過程中需要充分全面的考慮實際發(fā)展情況，致力于設(shè)計出最為合理方案，從而保證化工工藝的順利進行。化工工藝的管道伴熱形式眾多，具體選擇哪種伴熱形式需要根據(jù)實際情況而定。管道的伴熱組成部分也較為復雜，因此在進行設(shè)計的過程中要把握好各個設(shè)計環(huán)節(jié)，提高設(shè)計方案的可行性。設(shè)計人員應該從多方面入手，綜合實際情況對原有的設(shè)計模式進行革新，積極學習先進的設(shè)計理念，掌握化工工藝管道的伴熱設(shè)計的內(nèi)涵。

1 化工工藝管道伴熱的概述

從當前的實際發(fā)展情況來看，伴熱形式多種多樣，但是目前最為常見并且得到廣泛應用的伴熱形式主要分為三種，分別是夾套管、電伴熱帶以及伴管的使用，這三種形式各自有各自的優(yōu)點和缺點，具體選用哪種形式需要根據(jù)實際情況而定。對于這三種不同形式的伴熱來說，其伴熱載體分別為熱油、蒸汽以及熱水，在不同的情況下，所選用的伴熱形式具有唯一性的特點，換句話說就是在進行化工工藝作業(yè)的過程中，只能選擇唯一一種伴熱形式。在進行化工生產(chǎn)的過程中，伴管和夾套管的使用十分廣泛，因為這兩種伴熱形式的使用壽命較長，而且不需要投入過多的成本，因此受到了人們的廣泛歡迎。

2 化工工藝管道伴熱的組成分析

2.1 伴熱分配站

伴熱分配站最為主要的一個功能就是為整個伴熱提供相應的能量，在對伴熱分配站進行設(shè)計的過程中，一定要注意以下4個方面的問題。首先是要給分配站配備相應的框架，將二者進行搭配使用才能將分配站的作用充分發(fā)揮出來，值得注意的是，框架的設(shè)置一定要說滑動架。其次，要將分配站設(shè)置在低點的位置，并且為其配備疏水閥裝置。在具體的生產(chǎn)發(fā)展過程中，伴熱蒸汽的分配站不能與管道的伴熱站進行同時使用，二者只能任選其一。設(shè)計人員在對伴熱分配站進行設(shè)計的過程中要保證分配站的穩(wěn)定性，為了更好的提高分配站的穩(wěn)定性，應該盡可能的將其設(shè)計在靠近墻壁的一側(cè)。設(shè)計人員還需要對伴管的線路進行科學合理的分配，在能夠滿足實際使用需求的基礎(chǔ)上，盡可能的縮短伴管的管程，通過這樣的方式既能保證分配站的穩(wěn)定性，同時還能減少成本投入。

2.2 伴熱管道

對于伴熱管道來說，最為重要的組成部分就是化工工藝管道的伴熱設(shè)計，設(shè)計人員要具備較高的設(shè)計能力，并且在設(shè)計前期充分考慮實際情況，這樣才能保證化工工藝管道伴熱設(shè)計的科學合理性。在進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要抓住設(shè)計要點，如下五方面的內(nèi)容為伴熱設(shè)計中最為關(guān)鍵的五個點。

(1)在對供氣總管截止閥的位置進行設(shè)計的過程中要將其位置設(shè)置在主管的出口位置，如果將位置設(shè)置在其他地方將會影響供氣總管截止閥的正常運行，除此之外，還要在總管截止閥上安裝切斷閥。

(2)在對伴管進行設(shè)計的過程中，可能會出現(xiàn)伴管連接不暢的情況，為了避免這種情況，部分設(shè)計人員會在設(shè)計過程中添加彎頭設(shè)計，并且對原有的設(shè)計圖紙進行革新，雖然從表面上來看，通過添加彎頭的方式能夠解決連接不暢的問題，但是如果只是單純的添加彎頭會導致管道內(nèi)的阻力增加，而且在進行焊接的過程中可能會出現(xiàn)一些泄漏點。在此基礎(chǔ)之上，設(shè)計人員應該優(yōu)化彎頭的設(shè)計方式，適當?shù)奶砑悠渌O(shè)計來改善彎頭設(shè)計中存在的不足之處。

(3)在進行伴熱管道設(shè)計中，異徑管的使用非常廣泛。目前使用最多的兩種異徑管分別是同心異徑管以及偏心異徑管。同心異徑管適合應用在垂直管路上，因為其能夠指向不同直徑的管路。而偏心異徑管則比較適合應用在水平管路上，偏心異徑管的作用是能夠有效減少凝液的現(xiàn)象，同時還能夠?qū)Ω黜梾?shù)進行合理的控制，參數(shù)主要包括溫度參數(shù)、速度參數(shù)。

(4)設(shè)計人員在具體的設(shè)計過程中要充分考慮油品、蒸汽以及密封度的要求，如果實際情況對這些的要求都比較高，在具體的設(shè)計過程中則需要應用柱塞閥。柱塞閥的使用壽命要比截止閥長很多，之所以壽命長是因為柱塞閥一般都是由非金屬材料制成的，由于是非金屬因此不容易生銹，整個柱塞閥的密閉性和抗氧化性都非常好。

(5)管路設(shè)計中有很多重要組成部分，其中最為主要的就是三通管，三通管的應用能夠有效減少其氣體輸送過程中出現(xiàn)分叉的情況，設(shè)計人員在設(shè)計的過程中應該將三通管設(shè)置在向上的位置，這樣能夠有效減少凝液堵塞的情況。

3 化工工藝管道的伴熱設(shè)計分析

3.1 選用原則

在進行管道伴熱設(shè)計的過程中，設(shè)計人員一定要遵循相應的設(shè)計原則，這樣才能保證整個設(shè)計方案的科學合理性。在對伴管伴熱進行選擇的過程中要充分考慮凝固點溫度的情況，根據(jù)不同的溫度來選擇不同的伴管。在具體的設(shè)計過程中，如果介質(zhì)的凝固點低于100℃，在選擇伴管的過程中，則可以選擇半管半熱的方式。如果介質(zhì)的凝固點低于40℃，則可以選用溫水伴熱的方式，選用溫水拌熱的方式要保證溫水始終能夠呈現(xiàn)出緩慢流動的狀態(tài)。如果氣體在具體的傳輸過程中很容易發(fā)生凝固反應，而且會附著在管壁上，那么此時則可以采用蒸汽伴熱的方式，因為蒸汽伴熱的方式具有較高的熱量。

3.2 伴管介質(zhì)的選擇

在對伴管介質(zhì)進行選擇的過程中，要充分考慮實際情況，相較于其他設(shè)計環(huán)節(jié)，半管介質(zhì)的選擇較為簡單，目前最為常見的伴熱介質(zhì)分別為熱水、蒸氣以及介質(zhì)油。在進行伴熱介質(zhì)選擇時，要充分考慮伴熱的具體溫度，根據(jù)溫度才能選擇出最為合理的伴熱介質(zhì)。如果是整個操作溫度不高，而且對于熱量也沒有太大需求則可以采用熱水來作為伴熱介質(zhì)。如果在具體的操作過程中溫度始終低于150℃，而且只有在短時間內(nèi)需要熱量則可以采用蒸汽為伴管介質(zhì)。如果在具體的操作過程中需要大量的熱量，并且整個操作過程長時間處于高溫狀態(tài)下，那么則可以采用介質(zhì)油來作為伴管介質(zhì)?？偠灾?，在對伴管介質(zhì)進行選擇的過程中，一定要充分考慮實際情況以及對熱量的實際需求。

3.3 蒸汽伴管的設(shè)計要求

從目前的實際發(fā)展情況來看，伴熱管的加熱介質(zhì)一般都是蒸汽，蒸汽的壓力范圍在0.5～1.2MPa，絕大部分設(shè)計人員在前期進行設(shè)計的過程中都會直接將伴管的直徑設(shè)計為16～80mm之間，雖然這樣的參數(shù)設(shè)計能夠滿足具體的使用需求，但是想要更好的對材料進行節(jié)約，并且減少管壁的損失，則需要將伴管的直徑設(shè)計在20～30mm之間，這才是最符合實際情況的直徑設(shè)計。除此之外，整齊伴熱管的壓力并不是一成不變的，需要根據(jù)凝固點的變化而進行適當?shù)膲毫φ{(diào)整。

3.4 伴管工作圖的設(shè)計

在進行伴管工作圖設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要采用三維立體的設(shè)計方式，并且將相應的參數(shù)輸入到管道圖中，參數(shù)輸入完成以后則可以進行模擬操作。設(shè)計人員需要對應用在設(shè)計中的理論進行反復的核查，并且積極應用理論來對實踐進行驗證，從而保證整個設(shè)計方案的準確性。設(shè)計人員在進行模型設(shè)計的過程中不能在伴管的前后，除此之外，對于已經(jīng)設(shè)計好的管線、熱源以及熱介質(zhì)都要進行交叉實驗，通過該種方式才能選擇出最為合適的設(shè)計方案。

3.5 伴管熱補償設(shè)計

為了能夠更好的進行熱補償，設(shè)計人員在設(shè)計時應該每個20m左右就設(shè)置一個補償器，補償器的選擇也非常講究，目前使用較為廣泛的補償器分別是U型補償器和Ω型補償器，具體選用哪種形式的補償器需要根據(jù)實際情況而定。在對伴管的固定點進行設(shè)計的過程中要保證其不會對保溫結(jié)構(gòu)造成影響，扎帶捆扎的方式非常適合應用在伴管固定點上。

4 化工工藝伴熱設(shè)計應注意的問題分析

設(shè)計人員在進行化工工藝管道的伴熱設(shè)計過程中要重點關(guān)注一些關(guān)鍵的設(shè)計環(huán)節(jié)，并且在設(shè)計過程中重視以下幾個方面，這樣才能保證整個設(shè)計方案的科學合理性。首先值得注意的問題是，伴管的蒸汽應該始終是從主蒸汽管頂部引出的，如果伴管的蒸汽并沒有從主蒸汽管頂部引出或者是斷斷續(xù)續(xù)的頂部引出將會影響正常的生產(chǎn)運行。其次，在進行設(shè)計的過程中一定要在各個管道之間設(shè)置一個獨立的疏水閥裝置，采用這樣的設(shè)計能夠方便對管道進行拆裝，切斷閥應該設(shè)置在引出的位置，而且比較適合設(shè)置在水平管道上，采用這樣的設(shè)計模式能夠更好的對冷凝水進行集中性的排除。部分設(shè)計人員在進行設(shè)計的過程中會直接在疏水閥旁邊設(shè)置一個旁路閥，但是這樣的設(shè)計方式很容易導致氣震現(xiàn)象，因為蒸汽會出現(xiàn)不同程度的竄流，因此在具體的設(shè)計過程中不能在疏水閥旁設(shè)置旁路閥。目前部分設(shè)計人員很喜歡加入一些彎頭設(shè)計，尤其是U型彎頭，但是彎頭設(shè)計過多不僅會影響系統(tǒng)的正常運行，同時還會顯得整個系統(tǒng)過于雜亂，而且還會給后續(xù)的施工帶來很大難度，施工單位需要投入更多的成本。彎頭的設(shè)計會造成液阻和氣阻的問題，伴熱過程會出現(xiàn)能量分布不均的情況，如果長時間局部的熱量過高還會大大減低伴熱管道的使用壽命。

在進行管道的伴熱設(shè)計過程中國，蒸汽分配站和疏水站的合理布局顯得十分重要，如果設(shè)計不夠合理將會直接影響傳輸效率以及冷凝液體的正常排出。在設(shè)計的過程中應該以三米為半徑范圍，如果在范圍內(nèi)存在三個以上的伴熱點則需要根據(jù)實際情況設(shè)置相應的蒸汽分配站和疏水站，通過這樣的方式能夠保證能量傳輸?shù)暮侠硇浴?/p>

化工工藝管道的伴熱設(shè)計是一個較為復雜的過程中，其中任何一個細小的環(huán)節(jié)都會對最終的設(shè)計結(jié)果產(chǎn)生影響，因此設(shè)計人員一定要做好細節(jié)方面的設(shè)計工作，掌握設(shè)計要點，避免在設(shè)計過程中出現(xiàn)一些失誤。

5 結(jié)語

綜上所述，在對化工藝管道的伴熱進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員應該秉承相應的設(shè)計原則，并且充分考慮實際情況，提高方案設(shè)計的合理性。設(shè)計人員的思想應該與時俱進，積極學習先進的設(shè)計理念，對于原有的設(shè)計方式進行優(yōu)化和完善。對化工工藝管道的伴熱進行合理的設(shè)計能夠推動化工行業(yè)得到更好的發(fā)展，在此基礎(chǔ)之上，我國社會經(jīng)濟也能得到更加快速的發(fā)展。在未來的發(fā)展過程中，我國的設(shè)計手段還會不斷進步，從而更加高效的進行伴熱設(shè)計。