蒸汽和凝結(jié)水管道設計

PAGEPAGE4蒸汽和凝結(jié)水管道設計國外石油工廠蒸汽系統(tǒng)的壓力大致分為10Mpa、6.0MPa、4.0MPa、2.0MPa、1.0MPa、0.6MPa、和0.35MPa,凝結(jié)水系統(tǒng)壓力大致分為0.35~0.07MPa.國內(nèi)石油化工廠蒸汽系統(tǒng)的壓力大致分為10Mpa、4.0MPa、1MPa、0.3MPa,凝結(jié)水系統(tǒng)壓力大致分為0.3MPa.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、發(fā)電機動力、汽輪機、發(fā)電機動力、加熱、吹掃加熱、滅火凝結(jié)水,MPa低壓0．3回收一般石油化工裝置用蒸氣，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。蒸汽管道蒸汽管道的布置一般裝置的蒸汽管道，大多是架空鋪設，很少有管溝鋪設，不埋地鋪設。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自蒸汽主管的頂部接出，支管上的切斷閥應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采用二閥組。而從蒸汽主管或支管引出接至工藝設備或工藝管道的蒸汽管上，必須設三閥組，即兩切斷閥之間設一常開的DN20檢查閥，以便隨時發(fā)現(xiàn)泄漏。（4）凡飽和蒸汽主管進入裝置，在裝置側(cè)的邊界附近應設蒸汽疏水器，在分水器下部設經(jīng)常疏水措施。過熱蒸汽主管進入裝置，一般可不設分水器。（5）成組布置的蒸汽拌熱管，應由蒸汽分管道（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備區(qū)專用拌熱蒸汽支管上部引出。當蒸汽分管道的位置比蒸汽主管高時，可按圖1上部的圖形設計。當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，支管不應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，不應使支管承受過大的應力或過多的位移。（7）直接排至大氣的蒸汽放空管，應在該管下端的彎頭附近開一個φ6mm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，則消聲器底部應設DN15的排液管與放空管相接，如圖2（b）所示。放空管應設導向和承重支架。（8）連續(xù)排放或經(jīng)常排放的乏汽管道，應引至非主要操作區(qū)和操作人員不多的地方。蒸汽支管的低點一般應根據(jù)不同情況設置啟動疏水或經(jīng)常疏水。當蒸汽支管為間斷操作，或且在暖管過程產(chǎn)生凝結(jié)水時，可設排液閥做為啟動疏水，例如掃線用蒸汽和消防用蒸汽；當蒸汽支管為連續(xù)操作或處于經(jīng)常待用狀態(tài)時，應設疏水閥經(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。蒸汽管道應設置疏水點的場合，大致歸納如下見表3和圖6。表3蒸汽管道設置疏水點的場合設置場所設置部位注（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管道上關閉部分由主管至各設備區(qū)或單元的支管根閥處或邊界切斷閥處B.1．B.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.1~D.4蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算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；q1單位長度鋼管質(zhì)量或單個閥門質(zhì)量，kg/m或kg/個；q2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/(kg·k)；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/(kg·k)，可近似地取C2=0.8374；△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202020~2520~4025~4025~4025~4025~4025~40(5)蒸汽管道的疏水管切斷閥應選用閘閥，當蒸汽的表壓力大于或等于2MPa時，疏水管應裝兩個串聯(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)設施比較齊全。一般在裝置內(nèi)設凝結(jié)水罐和泵，將凝結(jié)水送往動力站。也有設擴容器，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，當流速增加或改變流向時會引起水擊，導致管道發(fā)生振動甚至破裂。所以，在確定凝結(jié)水管徑時，應充分估計汽體的混相率，并應留有充分的余量。同時，在布置凝結(jié)水管道時應防止產(chǎn)生水擊。蒸汽管道的布置：當回收凝結(jié)水時，裝置內(nèi)凝結(jié)水管道多架空鋪設，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設止回閥以防壓力波動的相互影響。為減少壓降，凝結(jié)水支管應在凝結(jié)水回收總管上部順介質(zhì)流向呈45°斜接，并在靠近總管的支管水