化工管道設(shè)計(jì)

化工管道設(shè)計(jì)第1頁(yè)/共44頁(yè)一、設(shè)計(jì)原則1、統(tǒng)籌規(guī)劃合理布局:工藝,電氣,儀表管線。2、保證正常生產(chǎn)、滿足開（停）工及事故處理需要。3、運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)，充分利用能源:熱(冷)量充分利用。4、盡量集中布置便于安裝檢修:協(xié)調(diào)一致,便于操作。5、注意整齊美觀:排列整齊,清潔美觀。第一節(jié)設(shè)計(jì)原則及注意事項(xiàng)第2頁(yè)/共44頁(yè)二、注意事項(xiàng)1、物料管道（凡輸送原料,半成品,成品,廢料等的管線統(tǒng)稱為物料管道）避免死角。坡度為3/1000-5/1000,含固體結(jié)晶為1/100。根據(jù)物料的性質(zhì)來(lái)選擇管材。管道閥門選擇旋塞閥,球閥,截止閥。輸送腐蝕性介質(zhì)管道不得位于通道上方,法蘭連接處要裝護(hù)套,與其它管道保持一定距離,并略低一些。輸送易凝固的物料管道應(yīng)考慮吹掃和加熱保溫。防爆管道,易產(chǎn)生靜電管道應(yīng)注意安裝接地。第3頁(yè)/共44頁(yè)根據(jù)蒸汽用量和壓力選擇管材規(guī)格。坡度為5/1000。適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)應(yīng)設(shè)置疏水器放水孔。適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)應(yīng)設(shè)置膨脹器。蒸汽加熱設(shè)備的冷凝水應(yīng)盡量回收。選定保溫材料及保溫層厚度。選定支架形式及其跨度。2、蒸汽管道第4頁(yè)/共44頁(yè)充分考慮綜合利用,盡量減少污水排放。合流式分流式。根據(jù)廢水不同成分和組成,選擇管道材料。廢水中含有可燃性溶劑,應(yīng)導(dǎo)入窨井回收。污水管道啟閉器常選用旋塞或球閥。污水管道坡度為1/1000。3、污水管道第5頁(yè)/共44頁(yè)4、真空管線.真空管道盡量短,避免過(guò)多曲折。.真空管道坡度為3/1000,避免死角。.真空管道啟閉器常選用旋塞或球閥。.應(yīng)有足夠的強(qiáng)度及抗腐蝕能力。5、壓縮空氣管線.壓縮空氣應(yīng)先進(jìn)入儲(chǔ)氣罐,析出夾帶的油和水。.儀表,分析用壓縮空氣,應(yīng)經(jīng)過(guò)除塵,脫水。.壓縮空氣管道坡度為4/1000。.壓縮空氣管道啟閉閥常用球閥。第6頁(yè)/共44頁(yè)一、管道和管件的公稱壓力及公稱直徑系列1、管道和管件的公稱壓力系列碳鋼在200℃,合金鋼在250℃以下,最大的允許工作壓力(表壓),稱為公稱壓力PN(MPa）。2、管道和管件的公稱直徑系列以外徑表示鋼管的直徑，稱為公稱直徑DN(mm)同一公稱直徑的鋼管,外徑相同,但內(nèi)徑隨壁厚而異。

第二節(jié)

管件選擇與管徑計(jì)算

第7頁(yè)/共44頁(yè)耐酸陶瓷:耐酸,但強(qiáng)度低,熱穩(wěn)定性差。玻璃鋼:耐酸堿,耐高溫,強(qiáng)度高。硬聚氯乙烯:耐腐蝕,耐酸堿,電絕緣。聚四氟乙烯:耐腐蝕,耐酸堿,摩擦系數(shù)小。二、材質(zhì)與常用管道種類1、材質(zhì)1)金屬類：耐溫范圍大,耐壓力高,有一定的耐腐蝕性。2)非金屬類：耐腐蝕性好,品種多,資源豐富。第8頁(yè)/共44頁(yè)2、常用管道種類1)鋼管

.有縫鋼管:鋼板卷焊而成,強(qiáng)度低,可靠性差。.無(wú)縫鋼管:由管坯熱軋而成,耐高溫,高壓。2)有色金屬管常見的是銅管和黃銅管,鉛管和鉛合金管,鋁管和鋁合金管,都無(wú)縫管,用作換熱管,真空管及輸送酸性物料。3)非金屬管品種繁多如硬聚氯乙烯,聚四氟乙烯,玻璃鋼。第9頁(yè)/共44頁(yè)1、焊接:施工方便,可靠不漏,成本低,盡量用焊接,管徑大于32mm電焊,管徑小于32mm氣焊。2、螺紋連接:連接簡(jiǎn)單,拆裝方便,成本低,但連接可靠性低,不宜用于易燃易爆有毒管線。3、法蘭連接:連接強(qiáng)度高,拆裝方便,密封可靠但費(fèi)用高,用于大管徑,密封要求高的管道。4、承插連接:用于供排水管,陶瓷管,水泥管。5、卡箍連接:金屬插入非金屬管后卡箍箍緊。三、管道連接第10頁(yè)/共44頁(yè)1)旋塞:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,阻力小,但密封面易磨損。2)閘閥:流體阻力小開關(guān)力小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜密封面易損。3)截止閥:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,開關(guān)力大,密封性能差。4)節(jié)流發(fā):外形小,重量輕,調(diào)節(jié)性能好,用于低溫高壓。四、常用閥門和閥件的選擇及閥門的標(biāo)注2、常用閥門和閥件的選擇1、閥門的標(biāo)準(zhǔn)、型號(hào)和標(biāo)志:JB308-75規(guī)定。第11頁(yè)/共44頁(yè)5)球閥:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,開關(guān)力小,外形小,重量輕,阻力小。6)止回閥:介質(zhì)不能倒流。7)減壓閥:通過(guò)閥瓣時(shí)產(chǎn)生阻力,造成壓力損失。8)安全閥:壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí),自動(dòng)開啟泄壓。9)隔膜閥:隔膜夾于閥體與閥蓋之間,增加了密封強(qiáng)度。10)疏水閥:自動(dòng)排出管道中的冷凝水。11)管道過(guò)濾器:Y型過(guò)濾器,用于疏水器前,或儀表前。第12頁(yè)/共44頁(yè)1、管徑選擇:當(dāng)輸送流體的能力一定時(shí),管徑的大小直接影響到經(jīng)濟(jì)效益。管徑大:管壁,重量,閥門,管件加大,保溫,基建費(fèi)增加。管徑小:流速增加,阻力增大,動(dòng)力消耗大輸送費(fèi)增加。2、流速選取:液體流速一般不超過(guò)3m/s氣體流速一般不超過(guò)100m/s具體選擇時(shí)可從附錄五中選取五、流速選擇與管徑計(jì)算

第13頁(yè)/共44頁(yè)3、管徑計(jì)算：長(zhǎng)管道要校核壓力降,不符合要求調(diào)整流速和管徑。4、管道壓力降計(jì)算計(jì)算壓力降的目的是為了選擇合適的泵,壓縮機(jī),鼓風(fēng)機(jī)等輸送設(shè)備和校核選擇流速或管徑。用公式計(jì)算比較麻煩,工程上常用算圖計(jì)算壓力降。14

d:管徑為(mm)Q:流體的體積流量(m3/s)V:流體的平均流速（m/s）第14頁(yè)/共44頁(yè)一、管道隔熱第三節(jié)

管道隔熱與熱補(bǔ)償

1.管道隔熱的一般規(guī)定（1）熱力管道及其附件，凡表面溫度大于50oC以上時(shí)，須考慮隔熱，隔熱后的管道外表溫度不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值：（2）室外架空敷設(shè)的非干燥氣體管道及附件，又處于0oC以下溫度時(shí)，應(yīng)考慮防凍。室外管道，當(dāng)溫度≥25oC時(shí)為60oC，當(dāng)氣溫<25oC時(shí)為40oC。室內(nèi)管道，當(dāng)操作地點(diǎn)按25oC考慮時(shí)為50oC。第15頁(yè)/共44頁(yè)（4）所有可能在0oC以下的煤氣管及氣體氣體管道的排水管必須進(jìn)行隔熱防凍。（3）室外架空敷設(shè)的冷煤氣管道，有處于0oC以下可能時(shí)，一般應(yīng)按以下規(guī)定隔熱、防凍。當(dāng)室外氣溫為0到-10oC時(shí)，DN<300的管道應(yīng)做隔熱防凍。當(dāng)室外氣溫為-10到-20oC時(shí)，DN<500的管道應(yīng)做隔熱防凍。當(dāng)室外氣溫為-20以下時(shí)，所有管道應(yīng)進(jìn)行隔熱防凍。第16頁(yè)/共44頁(yè)2、保溫材料選擇

密度小，在450kg/m3以下機(jī)械強(qiáng)度大，一般可承受0.3MPa以上；導(dǎo)熱系數(shù)小，350℃以下時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)小于0.14W/m·K,化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕，耐火，膨脹??；能耐一定溫度，對(duì)潮濕，水分的寢室有頂?shù)牡挚沽?；價(jià)格便宜，易于施工。按導(dǎo)熱系數(shù)λ（W/m·K）劃分為：

一級(jí)隔熱材料λ≤0.08；二級(jí)隔熱材料

0.08-0.116；三級(jí)隔熱材料0.116-0.174

；四級(jí)隔熱材料0.174-0.209第17頁(yè)/共44頁(yè)3、常用保溫材料的特性與應(yīng)用范圍保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加而增加。在高溫管道可先包覆耐熱性較高的保溫材料,然后再敷以導(dǎo)熱系數(shù)較小的保溫材料。參考：HG/T20683—2005第18頁(yè)/共44頁(yè)4、隔熱層厚度的選擇隔熱層厚度的計(jì)算較為復(fù)雜，隨厚度的增加，管道熱量損失可以減少，但隔熱的投資費(fèi)和折舊費(fèi)卻在增加，一次需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算來(lái)去頂最適宜的厚度。

Dw：管道或圓柱形設(shè)備的外徑，mm；λ：隔熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/m·K；t1：管道或圓柱形設(shè)備的外表面溫度，oC；q：最大允許熱損失，W/m（可參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)）第19頁(yè)/共44頁(yè)1)隔熱形式:除一般絕熱隔熱外,有時(shí)還采用夾套保溫或伴熱管保溫,物料凝固點(diǎn)(或熔點(diǎn))＜50℃時(shí)采用伴熱管保溫,＞150℃采用夾套保溫。2)熱載體的選擇:常用的熱載體有熱水,蒸汽,煙道氣,熱空氣,高溫時(shí)用聯(lián)苯混合物,熔鹽。5、隔熱形式及熱載體的選擇第20頁(yè)/共44頁(yè)1、管道的熱變形與熱應(yīng)力二、管道的熱補(bǔ)償管道的熱膨脹,冷縮：ΔL=α·LΔt若管道不能自由伸縮,將產(chǎn)生熱應(yīng)力。應(yīng)力大小可由下式計(jì)算:σ=Eε=αEΔtΔL：線形熱膨脹或體積熱膨脹值；α：材料膨脹系數(shù)；Δt：溫度變化E：材料彈性模量；α：材料膨脹系數(shù)；Δt：溫度變化第21頁(yè)/共44頁(yè)2）補(bǔ)償器補(bǔ)償：自然補(bǔ)償達(dá)不到要求時(shí),要采用補(bǔ)償器補(bǔ)償，常見的補(bǔ)償器有Π形和U形兩種。Π形補(bǔ)償器應(yīng)用最多，優(yōu)點(diǎn)耐壓可靠,補(bǔ)償能力大，制造方便，缺點(diǎn)尺寸大，流體阻力大，安裝時(shí)要預(yù)拉伸或預(yù)壓縮。1）自然熱補(bǔ)償：利用管道部置時(shí)的自然彎曲來(lái)吸收熱伸長(zhǎng)量，此彎段稱自然熱補(bǔ)償器。有L形有Z形，自然熱補(bǔ)償可不用補(bǔ)償器，簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。2、管道的熱補(bǔ)償?shù)?2頁(yè)/共44頁(yè)一、管道支架類型和作用第四節(jié)

管架的設(shè)計(jì)

1.固定式支架：在管道上不允許有任何的位移，緊卡在或固定在牢固的生根架上。一般使用在熱管、冷管上直線很長(zhǎng)的場(chǎng)合，為防止熱膨冷縮位移量過(guò)大，在固定管架之間須設(shè)置補(bǔ)償器或利用管道拐彎自然補(bǔ)償。2.活動(dòng)支（吊）架：該支（吊）架用于管道的正常支撐，這種支（吊）架在支撐面上允許有縱向和橫向的移動(dòng)，是配管使用比較多的一種，根據(jù)管道允許跨度，確定其位置。第23頁(yè)/共44頁(yè)3.導(dǎo)向支架：又叫限位移支架，只限于某個(gè)方向的位移，一般僅允許軸向移動(dòng)，不允許橫向移動(dòng)。多用于設(shè)備入口，鑄鐵閥門的兩側(cè)，以避免產(chǎn)生彎距；還用于波形伸縮器，高管伸縮器的直管線上，以保持軸向位移。4.彈簧支（吊）架：利用彈簧的伸長(zhǎng)或壓縮，伴隨管道垂直位移起支撐作用。一般布置在垂直管道的兩側(cè)和頂端，如水平管道受垂直管道的影響有上下位移的場(chǎng)合需要用彈簧支架。各種支架類型、配件及圖示參考：HG/T21629-1999管架標(biāo)準(zhǔn)圖第24頁(yè)/共44頁(yè)二、管架寬度計(jì)算W=f?n?S+AW：管架總寬度，m；f：安全因素，按工藝流程圖估計(jì)管數(shù)時(shí)，取f=1.5，按施工工藝圖估算時(shí)，f=1.2；S：管道的平均距離，一般S=0.3，當(dāng)管徑<0.25m時(shí)，取S=0.25；n：管件根數(shù)；A：擴(kuò)建需要的預(yù)留寬度，需要仔細(xì)考慮，一般為0.7m。W一般為6-8m，大于9m時(shí)要采用雙層管架。管架寬度也收起下面布置的設(shè)備和通道影響。第25頁(yè)/共44頁(yè)三、管道支吊架載荷計(jì)算不同支（吊）架形式、管道走向及閥門控制等，有不同的計(jì)算方法，可參考相關(guān)資料，如工程力學(xué)等。abABCG：承受的載荷，NQ：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的基本載荷，N/m

確定管道支架時(shí)要預(yù)先考慮管道支架的載荷水平直管無(wú)集中負(fù)荷時(shí)第26頁(yè)/共44頁(yè)三、管間距1.各種情況的管間距可查相關(guān)手冊(cè)，間距確定的一般考慮原則為：無(wú)法蘭不保溫或保溫、保冷管道，其突出部分凈距離不小于80mm；有法蘭的不保溫管道，其突出部分的凈距離不小50mm；法蘭相錯(cuò)的管道，按大管道上有法蘭與小管道無(wú)法蘭考慮間距；管道最突出部分距墻壁或柱邊的凈空不小于100mm第27頁(yè)/共44頁(yè)3.并排管道上并排安裝用手輪操作的閥門時(shí)，管間距離處考慮法蘭大小及凈距離外，還要考慮手輪大小及其凈距離（一般選100mm），采用兩者中較大值。4.管道通過(guò)人行道時(shí)，最低點(diǎn)離地面不小于2m；離公路不小于4.5m；離鐵路不小于6m；離廠交通干線一般為5m。2.管道最突出部分距管架梁端部距離不小100mm，距管架柱距離也不小于100mm第28頁(yè)/共44頁(yè)一、幾種常見設(shè)備的工藝配管1、泵的管道布置：泵的吸入管要短,直,阻力小，入口安裝臨時(shí)過(guò)濾器（有永久除外）。第五節(jié)

生產(chǎn)系統(tǒng)管道布置要求

吸入管的直徑不應(yīng)小于泵的入口，入口進(jìn)泵為水平方向時(shí)，入口管道應(yīng)配置偏心異徑管，取頂平安裝，以免形成氣袋。泵的排出管一般均按止回閥，旁路管。往復(fù)泵,齒輪泵,旋渦泵在排出管設(shè)安全閥。蒸汽泵,計(jì)量泵,非金屬泵入口處設(shè)過(guò)濾器。第29頁(yè)/共44頁(yè)1)管口方位

人孔：設(shè)在安全方便的操作側(cè)，面對(duì)過(guò)道。

回流孔：設(shè)置在配管區(qū)180°的地方。

塔頂出汽孔：靠近人孔的操作平臺(tái)。

再沸器接口:雙出口盡量對(duì)稱,避開塔封液板。

儀表口:溫度計(jì)壓力計(jì)液位計(jì)在操作平臺(tái)上方。

2)塔的配管塔平面配管:人孔的90°、270°扇區(qū)不排管。塔立面配管:主要反映管道,平臺(tái)的標(biāo)高走向。2、塔的管道布置第30頁(yè)/共44頁(yè)1)管口方位

3、容器的管道布置立式容器:分操作側(cè)面和配管側(cè)面,操作側(cè)面有加料孔,視鏡,壓力表,溫度計(jì)；人孔,氣孔在頂部出料孔在底部。臥式容器:液體,氣體進(jìn)口在一端的頂部,液體出口在另一端的底部,蒸汽出口則在液體出口的頂上,人孔可在頂上,側(cè)面或封頭中心。第31頁(yè)/共44頁(yè)立式容器:2)管道布置臥式容器:兩設(shè)備一般不用直管連接。進(jìn)料管設(shè)在設(shè)備前部。出料管在底部中心引出。管口大多在一條直線上。閥門大多裝在管口上。第32頁(yè)/共44頁(yè)1)管口布置和流體流動(dòng)方向4、換熱器的管道布置2)換熱器的配管管殼式換熱器已標(biāo)準(zhǔn)化,有系列產(chǎn)品可供使用但管口大小,方位和安裝結(jié)構(gòu)由設(shè)計(jì)人員決定。管箱面對(duì)操作通道，封頭對(duì)管廊。儀表，閥門應(yīng)靠進(jìn)換熱器，能在通道上操作。換熱器兩端和法蘭周圍應(yīng)留出足夠空間。第33頁(yè)/共44頁(yè)1、管道上放空管道最高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置放空閥。管道最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排空閥。放空管直徑一般取DN20-40。2、設(shè)備上放空放空管裝在頂部能將氣體放盡的位置。排空管裝在底部能將液體放盡的位置。放空管直徑一般取DN20-50。二、放空第34頁(yè)/共44頁(yè)三、取樣:取樣口應(yīng)設(shè)在操作方便,有代表性的地方,應(yīng)裝兩個(gè)閥,易采用針形閥,高溫取樣應(yīng)設(shè)冷卻器。四、吹洗:吹洗管分半固定和固定兩種,半固定為一短管,在吹洗時(shí)臨時(shí)接上軟管通入吹洗介質(zhì)。起動(dòng)頻繁時(shí)應(yīng)設(shè)置雙閥,特殊要求應(yīng)設(shè)置雙閥。五、雙閥的設(shè)置:第35頁(yè)/共44頁(yè)管道布置圖又稱配管圖或管道安裝圖，它表示車間內(nèi)外設(shè)備間管道的連接，閥門，管件及控制儀表等安裝情況的詳圖，連同工藝管道一覽表、管架表一起供施工安裝使用。第六節(jié)

管道布置圖

第36頁(yè)/共44頁(yè)一、有關(guān)資料準(zhǔn)備1、帶控制點(diǎn)工藝流程圖:滿足工藝要求。2、總平面圖:了解公用工程車間位置。3、車間建筑圖:了解門,窗,柱,梁,樓梯位置。4、車間設(shè)備布置圖:以設(shè)備布置平剖面圖為據(jù)。5、設(shè)備圖:根據(jù)設(shè)備管口安裝不同管道與管件。6、梁板布置圖和節(jié)點(diǎn)詳圖:管道穿過(guò)樓板位置。二、管道及配件安裝設(shè)計(jì)的圖例代號(hào)

參考相關(guān)資料GB140-141-9第37頁(yè)/共44頁(yè)三、管道布置圖的內(nèi)容及表示方法1、平、剖面配管圖1:25、1:50、1:100。

1)平、剖面配管圖的表示方法

①建筑物,構(gòu)筑物,墻,柱,門,窗,孔,洞,溝,坑用細(xì)實(shí)線畫出,標(biāo)注總體,定位,高度尺寸。②細(xì)實(shí)線畫出設(shè)備的輪廓