工艺管道伴热设计
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工艺管道伴热设计
第一节伴热方式及其选用
一、伴热类型
伴管、夹套管和电热带三种类型。
在加热保护管道的周围,如果有蒸汽管路或者有防火、防爆要求的介质,则应采用伴管或夹套管类型。如果加热保护系统周围无蒸汽管路,而且介质没有防火、防爆的要求,可用电热带保护。生产中用得比较多的是蒸汽伴管。
1、装置中的工艺管道常用的伴热介质有下列四种:
(1)热水:适用干在操作温度不高或不能采用高温伴热的介质的条件下,作为伴热的热源;(2)蒸汽:一般用于管内介质的操作温度小于150℃的伴热;
(3)热载体:一般用于管内介质的操作温度大于150 ℃的夹套的伴热系统。常用的热载体有重柴油或馏程大于300℃馏分油,联苯-联苯醚或加氢联三苯等;
(4)电热:电伴热不但适用于蒸汽伴热的各种情况而且适用于热敏性介质管道,能有效地进行温度控制,防止管道温度过热;适用于分散或远离供汽点的管道或设备以及无规则外型的设备(如泵)的伴热。
2、工艺管道伴热方式有四种:
(1)??内伴热管道伴热:伴热管安装在工艺管道(即主管)内部,伴热介质释放出来的热量,全部用于补充主管内介质的热损失;
(2)??外伴热管伴热:伴热管安装在工艺管道外部,伴热管放出的热量,一部补充主管(即被伴热管)内介质的热损失,另一部分通过保温层散失到四周大气中。当伴热所需的传热量较大(主管温度大于150℃)或主管要求有一定的温升时,需要多管伴热,或采用传热系数大的传热胶坭,填充在常规的外伴热管与主管之间,使它们形成一个连续式的热结合,这样的直接传热优于一般靠对流与辐射的传热;
(3)??夹套伴热:夹套伴热管即在工艺管道的外面安装一套管,类似管套式换热器进行伴热;
(4)??电伴热:电伴热带安装在工艺管道外部,利用电阻体发热来补充工艺管道的散热损失。
二、下列管道应采用伴热
1、在环境温度下,需从外部补充管内介质的热损失,以维持输送液体温度的管道。
2、?在输送过程中,由于热损失产生凝液而引起腐蚀或影响正常操作的气体管道。
3、在操作过程中,由于压力突然下降而自冷,可能导致结冰堵塞或管道剧冷脆裂的管道。
注意:当伴热蒸汽凝结水不回收时,表中最大允许有效伴热长度可延长20%。
五、伴热蒸汽引入及凝结水排出要求:
1、伴热管必须从主蒸汽管或蒸汽分配管顶部引出,并靠近引出处设切断阀,切断阀宜设置在水平管道上。
2、每根伴热管宜单独设疏水阀,不宜与其他伴管合并疏水。
3、伴管疏水阀宜选用本体带过滤器型,否则宜在疏水阀前设置“Y”型过滤器。
4、通过疏水阀后不回收的冷凝水,宜集中引入一汽水分离器内,将废汽高空排放,冷凝水应引至排水沟。
5、为防止蒸汽窜入凝结水管网使系统背压升高,干扰凝结水系统正常运行,疏水阀组不宜设置旁路阀。
6、伴热蒸汽应从高点引入,沿被伴热管由高向低敷设,凝结水应从低点排出,应尽量减少“U”型弯,以防止产生气阻和液阻。
7、在密闭凝结水系统中,凝结水返回管宜顺介质流向45°斜接在凝结水回收总管的顶部。
8、在敞开凝结水系统中,疏水阀排出的凝结水宜采用汽水分离器经冷却后排至下水系统。
9、在3米半径范围内如有三个或三个以上供汽点或排凝点时,则应在该处设蒸汽分配管或冷凝水集合管,并应在分配管或集合管上设置接头。
六、蒸汽外伴热管安装的一般要求
1、被伴管为水平敷设时,伴管应安装在被伴管下方一侧或两侧;被伴管为垂直敷设而伴管等于或多于二根时,宜沿被伴管四周均匀敷设。
2、伴热管经过阀门、管件时,应沿其外形敷设,且宜避免或减少“U”形。
3、?当主管要求伴热而支管不要求伴热时,该支管上的第一个切断阀(靠近主管处)应予伴热。
4、被伴热的管道上的取样阀、放气阀、扫线阀和排液阀等均应伴热。
5、伴热管连接应采用焊接。
6、在经过被伴管的阀门、法兰等处可采用法兰或活套连接。(规范GB 50235—97第条“伴热管经过主管法兰时、伴热管应相应设置可拆卸的连接件。”)
7、伴热管可不设低点排液阀。
8、?当伴热管在允许伴热长度内出现“袋形”弯时,以米计的累计上升高度,不宜大于蒸汽压力与疏水阀出口压力差值(以MPa计)的40倍。
9、伴管固定点宜采用扎带捆扎固定,不得直接焊在被伴管上。规范GB 50235—97第条规定:弯头部位的伴热管绑扎带不得少于三道,直伴热管绑扎点间距应符合下表的规定。
直伴热管绑扎点间距(mm)
10、对不允许与主管直接接触的伴热管,在伴热管与主管间应有隔离垫。当主管为不锈钢管,伴热管为碳钢管时,隔离垫宜采用氯离子含量不超过50×10-6(50ppm)的石棉垫,并应采用不锈钢丝等不引起渗碳的物质绑扎。
七、伴热管热补偿要求
1、除能自然补偿外,伴管直管段应每隔20~30m设一个补偿器,补偿器可采用“U”型、“Ω”或螺旋缠绕型。
2、伴管随被伴管转弯作自然补偿时,伴管固定点的设置应使被伴管的保温结构不受损坏。
蒸汽夹套管安装的一般要求:
(1)??夹套管的内管应采用无缝钢管,套管可采用无缝钢管或焊制钢管;
(2)??在夹套中与内管连接的零件材质应与内管相同;
(3)??当套管与内管材质不同,而两者热胀差异产生的热应力超过其许用应力时,则可改用同种材质或线膨胀系数相近的材质;
(4)??每节夹套管的管段长度不宜超过6m;夹套管的内管应采用定距板定位;
(5)??夹套管的热补偿计算应符合下列要求:
1)??当套管与内管的温差大或材质不同时,应对夹套管系进行温度应力校核;
2)??夹套管管系热应力按SHJ41-91《石油化工企业管道柔性设计规范》的要求进行计算;
(6)??当夹套管水平敷设要求有坡度时,夹套内介质流向应与坡向一致,蒸汽应由套管上部引入,冷凝水由套管下部排出;供汽管及排凝管应分别设切断阀;
(7)??套管管段间连接处的水平跨越管宜在底部切线方向进出;夹套管法兰处的跨越管应采用法兰连接;
(8)??法兰式夹套管(即内管焊缝隐蔽型夹套管)的内管焊缝应100%探伤;
(9)??每一夹套管伴热系统应单独设置疏水阀。