蒸汽和凝结水管道设计

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蒸汽和凝合水管道设计 国外石油工厂蒸汽系统的压力大致分为10Mpa 、6.0MPa 、4.0 MPa 、2.0 MPa 、1.0 MPa 、0.6 MPa 、和0.35 MPa,凝合水系统压力大致分为0.35~0.07 MPa. 国内石油化工厂蒸汽系统的压力大致分为10Mpa 、4.0MPa 、1 MPa 、0.3 MPa, 凝合水系统压力大致分为0.3 MPa. 表1是国内常用的蒸汽和凝合水系统压力
用。

（一） 蒸汽管道
1． 蒸汽管道的布置
一般装置的蒸汽管道，大多是架空铺设，很少有管沟铺设，不埋地铺设。

其主要缘由是不易解决保温层的
防潮和吸取管道热胀变形。

由工厂系统进入装置的主蒸汽管道，一般布置在管廊的上层。

（1）各种用途的蒸汽支管均应自蒸汽主管的顶部接出，支管上的切断阀应安装在靠近主管的水平管线上，以
避开存液。

（2）在动力、加热及工艺等重要用途的蒸汽支管上，不得再引出灭火/消防，吹扫等其他用途的蒸汽支管。

（3）一般从蒸汽主管上引出的蒸汽支管均应接受二阀组。

而从蒸汽主管或支管引出接至工艺设备或工艺管道
的蒸汽管上，必需设三阀组，即两切断阀之间设一常开的DN20检查阀，以便随时发觉泄漏。

（4）凡饱和蒸汽主管进入装置，在装置侧的边界旁边应设蒸汽疏水器，在分水器下部设经常疏水措施。

过热
蒸汽主管进入装置，一般可不设分水器。

（5）成组布置的蒸汽拌热管，应由蒸汽分管道（或称集合管Manifold ）接出，分管道是由拌热蒸汽供汽管供
汽，拌热蒸汽供汽管是由装置内的蒸汽主管上部引出或从各设备区专用拌热蒸汽支管上部引出。

当蒸汽分管道的位置比蒸汽主管高时，可按图1上部的图形设计。

当蒸汽分管道的位置比蒸汽主管低时，可按图1下部
的图形设计。

（6）在蒸汽管道的U 形补偿器上，不得引出支管。

在靠近U 形补偿器两侧的直管上引出支管时，支管不应
阻碍主管的变形或位移。

因主管热胀而产生的支管引出点的位移，不应使支管承受过大的应力或过多的位移。

（7）干脆排至大气的蒸汽放空管，应在该管下端的弯头旁边开一个φ6mm 的排液孔，并接DN15的管子引
至边沟、漏斗等合适的地方，如图2（a ）所示。

假如放空管上装有消声器，则消声器底部应设DN15的排液
管和放空管相接，如图2（b ）所示。

放空管应设导向和承重支架。

（8）连续排放或经常排放的乏汽管道，应引至非主要操作区和操作人员不多的地方。

2． 蒸汽管道的疏水
（1） 由于散热损失，蒸汽管道内产生凝合水，若不刚好解除，在管道变更走向处可能产生水击，造成振
((图2 直接排大气的蒸汽放空管
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动、噪声甚至管道裂开。

因此，蒸汽管道须要疏水。

一般有两种疏水方式：
a.经常疏水 在运行过程中所产生的凝合水通过疏水阀自动阻气排水。

b.启动疏水 在启动，暖管过程中所产生的凝合水通过手动阀门解除。

下列蒸汽管道的各处应设经常疏水
a. 饱和蒸汽管道的末端、最低点、立管下端以及长距离管道的每隔确定距离；
b. 蒸汽分管道下部；
c. 蒸汽管道减压阀、调整阀前；
d. 蒸汽拌热管末端。

下列蒸汽管道的各处应设启动疏水
a. 蒸汽管道启动时有可能积水的最低点；
b. 分段暖管的管道末端；
c. 水平管道流量孔扳前，但在容许最小直管长度范围内不得设疏水点；
d. 过热蒸汽不经常疏通的管道切断前，入塔汽提管切断阀前等。

依据《石油化工管道布置设计通则》（SH 3012-2000）规定：
a. 在蒸汽主管的末端应设分液包；
b. 水平铺设的蒸汽主管道上的分液包的间隔，在装置内，饱和蒸汽宜为80m ，过热蒸汽宜为160m ；
在装置外，顺坡时宜为300m,逆坡时宜为200m 。

依据资料和设计阅历，蒸汽管道每隔90~240m ，在低点处和末端设分液包（或称集液管）并疏水。

过热蒸汽管道只在起先暖管时产生凝合水，正常运行时不产生凝合水，故不须要设经常疏水，只需在分液包下部设双阀（或单阀）排液；而饱和蒸汽管的分液包，则应在其侧面引出管进行经常疏水，并在其底部设排液阀。

凝合水分液包的型式及尺寸如图3及表2所示。

当蒸汽主管小于或等于DN80时，和主管径相同；当蒸汽主管径DN ≥100是为DN80如图4所示。

去疏水阀的管道，必需设置如图所示的管卡。

分液包的详图如图5所示。

图4 凝结水分液包
蒸汽主管 、蒸汽主管 ≥
去疏水
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分液包中污物拆开法兰盖排除图5 分液包
（2） 蒸汽支管的低点一般应依据不同状况设置启动疏水或经常疏水。

当蒸汽支管为间断操作，或且
在暖管过程产生凝合水时，可设排液阀做为启动疏水，例如扫线用蒸汽和消防用蒸汽；当蒸汽支管为连续操作或处于经常待用状态时，应设疏水阀经常疏水，例如蒸汽拌热管的分管道和加热炉灭火蒸汽分管道等。

蒸汽管道应设置疏水点的场合，大致归纳如下见表3和图6。

（3） 蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算 a. 蒸汽管道起动疏水的凝合水量：
式一 式中 W 凝合水量，
kg/h ；
q 1 单位长度钢管质量或单个阀门质量，kg/m 或kg/个；
q 2 单位长度钢管或单个阀门的保温材料质量，kg/m 或kg/个; C 1 钢管的比热容，kJ/(kg ·k)；对于碳素钢可取C 1=0.4689，
合金钢C 1=0.4856；
C 2 保温材料比热容，kJ/(kg ·k)，可近似地取C 2=0.8374； △t 1 钢管升温速度，℃/min ；一般按5℃/min 计算； △t 2 保温材料升温速度，℃/min ；一般取△t 2=△t 1/2；
i 1，i 2 操作压力下过热蒸汽的焓或饱和蒸汽的焓和饱和水的焓，KJ/kg ； n 管道长度或阀门数量，m 或个。

b. 蒸汽管道经常疏水的凝合水量： 式二
式中 Q 蒸汽管道单位长度散热量，W/m 。

其他符号同式一 。

(4)蒸汽疏水管径一般可按表4选用。

(5) 蒸汽管道的疏水管切断阀应选用闸阀，当蒸汽的表压力大于或等于2MPa 时， 疏水管应装两个串联闸阀。

3．拌热蒸汽供汽管的直径
（1）拌热蒸汽供汽管的直径是依据蒸汽主管 的蒸汽压力和分管道（或称集合管）上引出 的拌热管根数确定的。

一般可按图7查取。

由拌热管的总根数和供汽压力定出的坐标点 ，在点上面的线即为供汽管的直径。

（2）一般集合管的直径均为DN80，其长度受安
装地点的通道及操作通道等限制，不应超过3m 。

（3）确定夹套拌热供汽管直径时，一根蒸汽夹套
拌热管可按4根拌热管考虑。

（4）拌热供汽管直径不得比蒸汽主管直径大。

图7 拌热蒸汽供汽管的直径
（二）蒸汽凝合水管道
W =
q 1c 1 t 1+q 2c 2 t 2×60n
n i 1 - i 23.6Q W = 0供汽压力，MPa 拌热管总数量，根
图6 蒸汽主管设置疏水的场合
(d)
(a)
与设备区C .4
为削减能耗，我国石油化工厂的蒸汽凝合水回收系统设施比较齐全。

一般在装置内设凝合水罐和泵，将
凝合水送往动力站。

也有设扩容器，回收0.3MPa闪蒸蒸汽，并入0.3MPa蒸汽主管内，大部分0.3MPa凝合Array水送往动力站。

没有回收价值或可能混入油品或其他腐蚀介质的凝合水经处理后排入污水管网。

蒸汽凝合水在流淌过程中，因压降而产生二次蒸汽，形成汽液混相流，当流速增加或变更流向时会引起
水击，导致管道发生振动甚至裂开。

所以，在确定凝合水管径时，应充分估计汽体的混相率，并应留有充分
的余量。

同时，在布置凝合水管道时应防止产生水击。

蒸汽管道的布置：
当回收凝合水时，装置内凝合水管道多架空铺设，一般布置在管廊上。

从不同压力的蒸汽疏水阀出来的凝合水应分别结至各自的凝合水回收总管，例如从运用1MPa蒸汽加热或
拌热的疏水阀出来的凝合水和运用0.3MPa蒸汽加热或拌热的疏水阀出来的凝合水，由于压差较大，不应接
至同一凝合水回收总管。

但是，蒸汽压力虽不同、而疏水阀后的背压较小且不影响低压疏水阀的排水时，可
合用一个凝合水回收总管。

此时，各疏水阀出来的凝合水支管和凝合水回收总管相接处应设止回阀以防压力
波动的相互影响。

为削减压降，凝合水支管应在凝合水回收总管上部顺介质流向呈45°斜接，并在靠近总管的支管水平管
段上设切断阀。

成组布置的蒸汽拌热管，其疏水阀后凝合水管应集中接至凝合水集合管，集合管和凝合水回收总管之间的
图9 拌热管的疏水与集合管的连接管道，可称为回水管。

当集合管标高高于凝合水回收总管时，可按图8上部图形设计；当集合管标凹凸于凝
合水回收总管时，可按图8下部图形设计。

拌热管的疏水和集合管的连接，一般如图9所示。

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