大型石化企業(yè)外網供氧管道系統(tǒng)設計

大型石化企業(yè)外網供氧管道系統(tǒng)設計

我們公司是一家機械制造商，在80年代和90年代使用氧，主要依靠空分裝置生產氧氣，充分裝置氧氣瓶，然后傳輸?shù)讲煌能囬g，分散使用氣和氧的聯(lián)合流等復雜過程。該供氧系統(tǒng)投資大、操作復雜、維護保養(yǎng)難、效率低下、供氧壓力不足、流量不穩(wěn)且安全性較差,近十年我廠制造能力的不斷提高及周邊單位用氣量的增大,氧氣供應與生產需求量之間的矛盾日漸突出,基于周邊用氣量及我廠鉚焊、鑄工、下料等主要生產車間用氣的特點,設計一套以液氧儲罐為氣源的供氧系統(tǒng)即:一路以低壓供氧管道直接輸送至用氣車間,一路以高壓充裝管道輸送至充裝間。該系統(tǒng)不僅生產效率高、安全性好而且經濟成本相當?shù)?由原來的20幾人操作減至4人)。高壓供氧管路及液氧罐的設計、安裝均由供應廠家設計實施,現(xiàn)將廠區(qū)低壓供氧外網管路的設計闡述如下。1供氧管路及管路的選擇(1)用氧車間的供氧管路一般工作壓力在1.6MPa以下,屬于常溫、低壓操作的供氧管路,目前車間用氧的最大工作壓力為1MPa;(2)供氧管材、閥門及附件的選擇應根據(jù)氧氣工作壓力及《氧氣及相關氣體安全技術規(guī)程》選用。(3)管徑大小應滿足所有用氧車間同時使用時的最大用氣量。2氧氣設計流量2.1最大氮氣消耗量的確定四臺四割嘴的數(shù)控火焰切割機、一臺兩割嘴的數(shù)控火焰切割機、2-3把手工割炬,數(shù)控火焰切割機每只割嘴的最大氧氣消耗量是15m3/h,其工作壓力為0.8MPa;每只手工割嘴的最大氧氣消耗量為6m3/h(以3號割嘴割70mm鋼板計算),其工作壓力為0.4MPa其工作狀態(tài)下的氧氣流量為:Q=Q2(273+t)/2730P式中:Q為工作狀態(tài)下氣體流量,m3/hQ2為自由狀態(tài)下氣體流量,m3/h;t為工作狀態(tài)下氣體溫度,一般取t=30℃;P為工作狀態(tài)下氣體壓力MPa。2.2最大氧化壓的測定鉚焊車間兩臺機器手坡口機,其氧氣最大消耗量為7.84m3/h,工作壓力為0.8MPa6~8只手工割嘴,每只手工割嘴的最大氧氣消耗量為6m3/h(以3號割嘴),其工作壓力為0.4MPa;鑄工車間4~6只手工割嘴,每只手工割嘴的最大氧氣消耗量為10.5m3h(以5號割嘴割120mm鋼板計算),其工作壓力為0.5MPa。3管道系統(tǒng)的設計3.1非燃燒體支架的設置氧氣是一種助燃氣體,敷設供氧管道必須先考慮其安全性,根據(jù)用氧氣車間的地理位置及周圍建筑特點,供氧管道采用架空敷設,即:沿供暖管道走向,在原供暖支架上加高250mm,采用非燃燒體的支架。管材選擇,取決于管內所輸送介質的化學性質對管材的特殊要求,由于我廠氧氣源是由液氧經氣化器氣化后輸送至各個車間,氧氣溫度偏低,碳素鋼管在低溫條件下(-40℃)會變脆,架空敷設外表面腐蝕嚴重,故外網管道一律采用不銹鋼管,車間內采用碳素無縫鋼管。3.2計算管道和管道厚度的直徑和厚度3.2.1管道的直徑計算基于體積流量式中:d為管內徑,mm;Q為工作狀態(tài)下氣體體積流量,m3/h;V為氣體流速,m/s,氧氣流速取10m/s。3.2.2供氧管道不銹鋼管其中:δ為鋼管壁厚mm;PS為水壓試驗壓力MPa,(水壓試驗壓力等于1.5倍工作壓力);d為鋼管內徑mm;σs為常溫下材料的屈服強度MPa;(不銹鋼管為205.8MPa;碳鋼管為235.2MPa);ψ為焊縫減弱系數(shù)(無縫鋼管取1);C為管壁附加量mm,(對單面腐蝕管道C>2,對雙面腐蝕管道C>3)。全廠供氧管不銹鋼管管徑和壁厚的理論值為Φ54.48×2.24,根據(jù)不銹鋼管管徑、壁厚規(guī)格的標準及安全性,將管徑、壁厚修正為Φ60×3.0,即廠區(qū)外網供氧管道采用Φ60×3.0的不銹鋼管。按無縫鋼管規(guī)格標準下料車間、鉚焊車間、鑄工車間的供氧管分別修正為Φ48×3.5、Φ30×3.2、Φ28×3.2。3.2.3分離裝置及管道設置氧氣輸送需要恒穩(wěn)的壓力、較好的安全性以及維修時能及時切斷氣源的方便性,在主干管兩端分別設一只法蘭截止閥J41W-25P,且干管末端閥門之前設一套放氣裝置(DN15不銹鋼管、截止閥)及一壓力表(型號Y-100,其量程為0~2.5MPa),在氣化器出口處設一減壓閥Y43-25P,安全閥PN-20,一壓力表(型號Y-100,其量程為0~2.5MPa),每一支管入口處分別設一法蘭截止閥。廠區(qū)架空氧氣管道每隔80~100m應設有防雷、防靜電接地措施;廠房內氧氣管道應有防靜電接地措施,接地電阻小于10Ω。氧氣管道的法蘭、螺紋接口兩側應用導線作跨接,其電阻應小于0.03Ω。3.2.4試驗合格判斷標準管道安裝完畢之后,應進行強度試驗和嚴密性試驗。強度試驗,一般采用水壓試驗,其試驗壓力為1.5MPa,水應潔凈,試壓泵應無油,當壓力升至所要求的試驗壓力時,觀測10min,如壓力不降,再降至工作壓力進行外觀檢查,如無破裂、變形和滲水等現(xiàn)象,則認為試驗合格。嚴密性試驗,強度試驗合格后再作嚴密性試驗。采用氣壓試驗,其介質為氮氣,壓力升至1.0MPa,所有接口處涂肥皂水檢查,并觀測24h,如無缺陷且平均小時漏氣率不超過1%為合格。嚴密性試驗合格后,管道用氮氣吹刷,其流速度不小于20m/s,連續(xù)吹刷8h,所有管道都應吹刷到,在氣流出口處放一張白