石化输油管道设计中蒸汽伴热的应用

【摘 要】在使用伴热的管道中，大部分的输油管道都是使用蒸汽伴热的方式，蒸汽伴热在石化输油管道中应用的非常广泛。本文对管道伴热的设计以及伴热方式的选用做了简单的分析，重点阐述了夹套管伴热、内伴热以及外伴热三种方式应该注意的问题和要求，希望能对我国石油化工的设计以及施工起到一些帮助。

【关键词】石化输油；蒸汽；伴热；设计

伴热的作用是为了控制管道内的温度，蒸汽伴热作为一种有效的管道保温措施已经广泛应用于化工工建建设中。伴热的介质有很多种类型，较为常见的有蒸汽、电热等，伴热的方式有内伴热和外伴热等，本文重点对蒸汽伴热进行阐述。

一、管道伴热的设计以及伴热方式的选用

（一）管道伴热的设计

设计管道伴热时要考虑管内的热损失，以维持所需的操作温度，不考虑管内介质的升温，要注意以下几点：

①输送时由于热损失管内介质产生凝液，会发生腐蚀或不能正常运行的问题。

②停止运行时热损失会导致管内介质温度降低，介质不能放净而出现凝固。

③管内介质压力下降而自冷，可能会出现冻结进而堵塞的问题。

④由于热损失可能会析出结晶。

⑤热损失会导致管内介质的粘度增强，系统的阻力加大，进而达不到最小允许的输送量。

（二）伴热方式的选用

蒸汽伴热管通常使用0.3-1.0MPa的饱和蒸汽作为加热的介质，蒸汽伴热管的半径通常为9-12.5毫米。当输送物料的凝固点低于50度时，使用压力为0.3MPa的蒸汽伴热管；当高于50度时使用0.3-1.0MPa的单根或多根伴热管；当高于150度时，要使用蒸汽夹套管进行加热。

二、伴热的方式

（一）夹套管伴热。

在石化输油管道中蒸汽伴热的应用，使用较少的一种方式是夹套伴热，这里简单介绍一下安装的要求。

①夹套管可以分为两种，分别是内管和套管，内管的材质必须是无缝钢管，套管可以不采用无缝钢管，但是强度一定要满足相关要求；与内管连接的零件要尽量与内管的材质相同，如果材质不同时，要使用膨胀系数尽量相近的材质。

②管道的布置决定了夹套管的管段长度，另外也受到内管和套管热膨胀量的影响，通常情况下最好不要超过6米，当要求水平敷设的夹套管有坡度时，管内介质的走向要与坡度相同。

③套管的上部用来引入蒸汽管道，下部连接凝结水管道，两者之间最好安置切断设施；布置夹套管时要尽量避免死角和U形弯，如果U形弯避免不了应在管道的低点安置一个排液阀门。

④夹套管之间的蒸汽管的串联方式最好是跨接管，最好的连接方式是法兰连接，其内管焊缝要百分之百探伤；跨接管的连接要避免积液和堵塞的情况发生，同时还要注意跨接管的安装空间，弯管处最好采用煨弯弯头。

⑤在夹套管的密集位置要安置蒸汽分配站以及疏水站，也可以与附近相同操作压力的蒸汽伴热结合起来考虑。

⑥当夹套管的内管和套管两者间温度相差过大或者材质不同时，要进行应力校核。

（二）内伴热管。

①内伴热管的直径

伴热管道内介质的粘度和流速决定了内板热管的直径，在介质温度和伴热管道直径不变的基础上，介质的粘度越大，内伴热管的直径也就越大，随着介质的流速增大而减小，计算内伴热管直径的公式为。

②内伴热管的蒸汽消耗量

内伴热管的伴热长度通常情况是在150米到200米之间，内伴热管的蒸汽消耗量为同直径外伴热管蒸汽消耗量的百分之九十。

（三）外伴热管。

①外伴热管直径计算：

（1）圆形保温结构：

圆形保温结构把保温壳当做一个圆管，其中包含了主管道和伴热管道，圆形保温结构还分为单根管伴热和双根管伴热。

在伴热计算中，忽略了主管道通过保温壳散失的热量，热损失公式为；伴热管外径计算公式为；计算伴热管的根数的公式为n≥。

（2）非圆形保温结构：

软性材质的保温材料加入粘合剂，制成的类似圆形的异形保温管壳，安装时候经紧扎，使它成为非圆形的异形保温结构。石化输油管道中使用非圆形保温结构的蒸汽伴热管时，保温材料与管道之间的加热空间不能使用其它保温材料来进行填充，可以使用传热性质的胶泥进行填充，否则会减弱管道的保温能力；如果要使用某种软性材质的保温材料就要在管道外进行包扎，可以使用铁丝或是铁丝网，保证足够的加热空间。

②蒸汽消耗量：

蒸汽伴热消耗量与管道的热损失、饱和水的焓以及饱和正确的焓有直接的联系，计算的公式为。

③安装设计的要求：

（1）蒸汽伴热要从主蒸汽管道的上部用支管引出，同时在支管管道底部的附近安置一个切断阀，切断阀的位置最好在水平的管道上。

（2）蒸汽伴热中的伴热管都要有各自的疏水设施，尽量不要出现共同使用一个疏水设施的情况发生。

（3）疏水阀的选择尽量要自带过滤器的，如果没有就要在疏水阀上安置一个过滤器；通过疏水阀后的凝结水，要集中进行排放。

（4）疏水阀最好不要设置旁通管道，因为蒸汽管道中的蒸汽如果进入凝结水管道就会导致系统的背压上升，进而会影响到凝结水管道的正常工作。

（5）蒸汽伴热管道应该从高点引入到主管道中，沿着被伴热的管道，从高点向低点敷设，这样凝结水就会直接排出，在设计管道的过程中，要尽量避免出现U形弯，能够防治气阻和液阻的产生。

（6）封闭的凝结水管道中，返回管道要尽可能顺着管道内介质的方向45度连接到凝结水回收的主管道上；非封闭的凝结水管道中，疏水阀排出的水要经过汽水分离的设备，冷却之后再排到排水系统。

（7）在直径六米之内的辐射范围中，当有三个以上的伴热点或回收点时，要安置疏水站或蒸汽分配站。

三、总结

通过上述分析能够看出，蒸汽伴热在石化输油管道设计中占有非常重要的地位，蒸汽伴热的施工便捷、操作容易、成本较低，能够有效的保证装置的正常运行，今后发展的趋势也会越来越好。

参考文献：

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