蒸汽和凝結(jié)水管道設(shè)計

1、蒸汽和凝結(jié)水管道設(shè)計國外石油工廠蒸汽系統(tǒng)的壓力大致分為10mpa、6.0mpa、4.0 mpa、2.0 mpa、1.0 mpa、0.6 mpa、和0.35 mpa,凝結(jié)水系統(tǒng)壓力大致分為0.350.07 mpa.國內(nèi)石油化工廠蒸汽系統(tǒng)的壓力大致分為10mpa、4.0mpa、1 mpa、0.3 mpa, 凝結(jié)水系統(tǒng)壓力大致分為0.3 mpa.表1是國內(nèi)常用的蒸汽和凝結(jié)水系統(tǒng)壓力表1 國內(nèi)常用的蒸汽和凝結(jié)水系統(tǒng)壓力系 統(tǒng)蒸汽,mpa排氣,mpa用 途高壓中壓低壓10.04.01.00.3410.3動力、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)動力、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)動力、加熱、吹掃加熱、滅火凝結(jié)水,mpa低壓03回收一般石油化

2、工裝置用蒸氣，主要用途為：動力用、加熱用、工藝用、吹掃用、滅火/消防用、稀釋用、事故用。（一） 蒸汽管道1 蒸汽管道的布置一般裝置的蒸汽管道，大多是架空鋪設(shè)，很少有管溝鋪設(shè)，不埋地鋪設(shè)。其主要原因是不易解決保溫層的防潮和吸收管道熱脹變形。由工廠系統(tǒng)進(jìn)入裝置的主蒸汽管道，一般布置在管廊的上層。（1）各種用途的蒸汽支管均應(yīng)自蒸汽主管的頂部接出，支管上的切斷閥應(yīng)安裝在靠近主管的水平管線上，以避免存液。（2）在動力、加熱及工藝等重要用途的蒸汽支管上，不得再引出滅火/消防，吹掃等其他用途的蒸汽支管。（3）一般從蒸汽主管上引出的蒸汽支管均應(yīng)采用二閥組。而從蒸汽主管或支管引出接至工藝設(shè)備或工藝管道的蒸汽管上

3、，必須設(shè)三閥組，即兩切斷閥之間設(shè)一常開的dn20檢查閥，以便隨時發(fā)現(xiàn)泄漏。（4）凡飽和蒸汽主管進(jìn)入裝置，在裝置側(cè)的邊界附近應(yīng)設(shè)蒸汽疏水器，在分水器下部設(shè)經(jīng)常疏水措施。過熱蒸汽主管進(jìn)入裝置，一般可不設(shè)分水器。（5）成組布置的蒸汽拌熱管，應(yīng)由蒸汽分管道（或稱集合管manifold）接出，分管道是由拌熱蒸汽供汽管供汽，拌熱蒸汽供汽管是由裝置內(nèi)的蒸汽主管上部引出或從各設(shè)備區(qū)專用拌熱蒸汽支管上部引出。當(dāng)蒸汽分管道的位置比蒸汽主管高時，可按圖1上部的圖形設(shè)計。當(dāng)蒸汽分管道的位置比蒸汽主管低時，可按圖1下部的圖形設(shè)計。（6）在蒸汽管道的u形補償器上，不得引出支管。在靠近u形補償器兩側(cè)的直管上引出支管時，支管

4、不應(yīng)妨礙主管的變形或位移。因主管熱脹而產(chǎn)生的支管引出點的位移，不應(yīng)使支管承受過大的應(yīng)力或過多的位移。 （7）直接排至大氣的蒸汽放空管，應(yīng)在該管下端的彎頭附近開一個6mm的排液孔，并接dn15的管子引至邊溝、漏斗等合適的地方，如圖2（a）所示。如果放空管上裝有消聲器，則消聲器底部應(yīng)設(shè)dn15的排液管與放空管相接，如圖2（b）所示。放空管應(yīng)設(shè)導(dǎo)向和承重支架。（8）連續(xù)排放或經(jīng)常排放的乏汽管道，應(yīng)引至非主要操作區(qū)和操作人員不多的地方。2 蒸汽管道的疏水（1） 由于散熱損失，蒸汽管道內(nèi)產(chǎn)生凝結(jié)水，若不及時排除，在管道改變走向處可能產(chǎn)生水擊，造成震動、噪聲甚至管道破裂。因此，蒸汽管道需要疏水。 一般有兩

5、種疏水方式： a.經(jīng)常疏水 在運行過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水通過疏水閥自動阻氣排水。 b.啟動疏水 在啟動，暖管過程中所產(chǎn)生的凝結(jié)水通過手動閥門排除。 下列蒸汽管道的各處應(yīng)設(shè)經(jīng)常疏水a(chǎn). 飽和蒸汽管道的末端、最低點、立管下端以及長距離管道的每隔一定距離；b. 蒸汽分管道下部；c. 蒸汽管道減壓閥、調(diào)節(jié)閥前；d. 蒸汽拌熱管末端。 下列蒸汽管道的各處應(yīng)設(shè)啟動疏水a(chǎn). 蒸汽管道啟動時有可能積水的最低點；b. 分段暖管的管道末端；c. 水平管道流量孔扳前，但在容許最小直管長度范圍內(nèi)不得設(shè)疏水點；d. 過熱蒸汽不經(jīng)常疏通的管道切斷前，入塔汽提管切斷閥前等。 根據(jù)石油化工管道布置設(shè)計通則（sh 3012-20

6、00）規(guī)定：a. 在蒸汽主管的末端應(yīng)設(shè)分液包；b. 水平鋪設(shè)的蒸汽主管道上的分液包的間隔，在裝置內(nèi)，飽和蒸汽宜為80m，過熱蒸汽宜為160m；在裝置外，順坡時宜為300m,逆坡時宜為200m。 根據(jù)資料和設(shè)計經(jīng)驗，蒸汽管道每隔90240m，在低點處和末端設(shè)分液包（或稱集液管）并疏水。過熱蒸汽管道只在開始暖管時產(chǎn)生凝結(jié)水，正常運行時不產(chǎn)生凝結(jié)水，故不須要設(shè)經(jīng)常疏水，只需在分液包下部設(shè)雙閥（或單閥）排液；而飽和蒸汽管的分液包，則應(yīng)在其側(cè)面引出管進(jìn)行經(jīng)常疏水，并在其底部設(shè)排液閥。凝結(jié)水分液包的型式及尺寸如圖3及表2所示。表2 凝結(jié)水分液包的尺寸蒸汽主管dn/mm分液包dn/mm分液包長a/mmc/m

7、me/mmg/mm無加強(qiáng)圈有加強(qiáng)圈5080100150200250300350400450500600505080100100100150150150150150150200200200200200200250250250250250250150150150200200200250250250250250250200200200200200200200200225250275300200200200250300350375425475525600184192198209219230242251252265277277當(dāng)蒸汽主管小于或等于dn80時，與主管徑相同；當(dāng)蒸汽主管徑dn100是為dn8

8、0如圖4所示。去疏水閥的管道，必須設(shè)置如圖所示的管卡。分液包的詳圖如圖5所示。（2） 蒸汽支管的低點一般應(yīng)根據(jù)不同情況設(shè)置啟動疏水或經(jīng)常疏水。當(dāng)蒸汽支管為間斷操作，或且在暖管過程產(chǎn)生凝結(jié)水時，可設(shè)排液閥做為啟動疏水，例如掃線用蒸汽和消防用蒸汽；當(dāng)蒸汽支管為連續(xù)操作或處于經(jīng)常待用狀態(tài)時，應(yīng)設(shè)疏水閥經(jīng)常疏水，例如蒸汽拌熱管的分管道和加熱爐滅火蒸汽分管道等。蒸汽管道應(yīng)設(shè)置疏水點的場合，大致歸納如下見表3和圖6。 表3 蒸汽管道設(shè)置疏水點的場合設(shè)置場所設(shè)置部位注（圖6）液囊處在管道液囊的下游側(cè)a.2，b.5，c.3停止流動部分在管道的末端的盲板或管帽（封頭）處a.1管道上關(guān)閉部分由主管至各設(shè)備區(qū)或單元

9、的支管根閥處或邊界切斷閥處b.1b.3，b.4流向改變處由于裝置的操作條件改變流向或管道走向改變c.2，c.4長管道直管長的水平管道，在u形或波紋管補償器的前面b.2，c.1，d.1d.4 （3） 蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算a. 蒸汽管道起動疏水的凝結(jié)水量： 式一 式中 w 凝結(jié)水量，kg/h； q 1 單位長度鋼管質(zhì)量或單個閥門質(zhì)量，kg/m或kg/個； q 2 單位長度鋼管或單個閥門的保溫材料質(zhì)量，kg/m或kg/個; c1 鋼管的比熱容，kj/(kgk)；對于碳素鋼可取c1=0.4689，合金鋼c1=0.4856；c2 保溫材料比熱容，kj/(kgk)，可近似地取c2=0.8374

10、；t1 鋼管升溫速度，/min；一般按5/min計算；t2 保溫材料升溫速度，/min；一般取t2=t1/2；i1，i2 操作壓力下過熱蒸汽的焓或飽和蒸汽的焓和飽和水的焓，kj/kg；n 管道長度或閥門數(shù)量，m或個。b. 蒸汽管道經(jīng)常疏水的凝結(jié)水量： 式二 式中 q 蒸汽管道單位長度散熱量，w/m。 其他符號同式一 。 (4)蒸汽疏水管徑一般可按表4選用。 表4 蒸汽疏水管的公稱直徑蒸汽主管5080100150200250300400500經(jīng)常疏水202020202020202525起動疏水20202025204025402540254025402540(5) 蒸汽管道的疏水管切斷閥應(yīng)選用閘閥

11、，當(dāng)蒸汽的表壓力大于或等于2mpa時，疏水管應(yīng)裝兩個串聯(lián)閘閥。3拌熱蒸汽供汽管的直徑（1）拌熱蒸汽供汽管的直徑是根據(jù)蒸汽主管的蒸汽壓力和分管道（或稱集合管）上引出的拌熱管根數(shù)確定的。一般可按圖7查取。 由拌熱管的總根數(shù)和供汽壓力定出的坐標(biāo)點，在點上面的線即為供汽管的直徑。（2）一般集合管的直徑均為dn80，其長度受安裝地點的通道及操作通道等限制，不應(yīng)超過3m。（3）確定夾套拌熱供汽管直徑時，一根蒸汽夾套拌熱管可按4根拌熱管考慮。（4）拌熱供汽管直徑不得比蒸汽主管直徑大。 圖7 拌熱蒸汽供汽管的直徑（二）蒸汽凝結(jié)水管道 為減少能耗，我國石油化工廠的蒸汽凝結(jié)水回收系統(tǒng)設(shè)施比較齊全。一般在裝置內(nèi)設(shè)凝

12、結(jié)水罐和泵，將凝結(jié)水送往動力站。也有設(shè)擴(kuò)容器，回收0.3mpa閃蒸蒸汽，并入0.3mpa蒸汽主管內(nèi)，大部分0.3mpa凝結(jié)水送往動力站。沒有回收價值或可能混入油品或其他腐蝕介質(zhì)的凝結(jié)水經(jīng)處理后排入污水管網(wǎng)。 蒸汽凝結(jié)水在流動過程中，因壓降而產(chǎn)生二次蒸汽，形成汽液混相流，當(dāng)流速增加或改變流向時會引起水擊，導(dǎo)致管道發(fā)生振動甚至破裂。所以，在確定凝結(jié)水管徑時，應(yīng)充分估計汽體的混相率，并應(yīng)留有充分的余量。同時，在布置凝結(jié)水管道時應(yīng)防止產(chǎn)生水擊。 蒸汽管道的布置：當(dāng)回收凝結(jié)水時，裝置內(nèi)凝結(jié)水管道多架空鋪設(shè)，一般布置在管廊上。從不同壓力的蒸汽疏水閥出來的凝結(jié)水應(yīng)分別結(jié)至各自的凝結(jié)水回收總管，例如從使用1mpa蒸汽加熱或拌熱的疏水閥出來的凝結(jié)水與使用0.3mpa蒸汽加熱或拌熱的疏水閥出來的凝結(jié)水，由于壓差較大，不應(yīng)接至同一凝結(jié)水回收總管。但是，蒸汽壓力雖不同、而疏水閥后的背壓較小且不影響低壓疏水閥的排水時，可合用一個凝結(jié)水回收總管。此時，各疏水閥出來的凝結(jié)水支管與凝結(jié)水回收總管相接處應(yīng)設(shè)止回閥以