蒸汽和凝结水管道设计.doc

1、蒸汽和凝结水管道设计蒸汽和凝结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,凝结水系统压力大致分为0.350.07 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, 凝结水系统压力大致分为0.3 MPa.表 1 是国内常用的蒸汽和凝结水系统压力表 1国内常用的蒸汽和凝结水系统压力系蒸排用途统汽,MPa气,MPa高压10.04动力、汽轮机、发电中压4.01机低压1.00.3动力、汽轮机、发电0.3机动力、加热、吹扫加热、灭火凝

2、结水,MPa低压03回收2一般石油化工装置用蒸气， 主要用途为： 动力用、加热用、工艺用、吹扫用、灭火 /消防用、稀释用、事故用。（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。 其主要原因是不易解决保温层的防潮和吸收管道热胀变形。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，以避免存液。（ 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采用二阀组

3、。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， 必须设三阀组， 即两切断阀之间设一常开的 DN20 检查阀，以便随时发现泄漏。（4）凡饱和蒸汽主管进入装置，在装置侧的边3界附近应设蒸汽疏水器， 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。

4、（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，支管不应妨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）直接排至大气的蒸汽放空管，应在该管下端的弯头附近开一个 6mm 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。如果放空管上装有消声器，则消声器底部应设 DN15 的排液管与放空管相接，如图 2（b）所示。放空管应设导向和承重支架。4（ 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。3/4 管子煨弯另一种接法备用接头用管帽封住21

5、根据需要的规最小格装大小头1管时，在此装排水9（用三通代弯头）8如集合管封死拌才装疏水器热集合管的位置比供汽主管高拌热集合管接法的与集合位置比供管立式集合管的比汽主供热管低另一种接法主管高，的相同最小根据需要的规格装大小头图1成组布置的蒸汽拌热管1- 供汽主管； 2- 拌热蒸汽供汽； 3-2 长短管； 4-6 长短管； 5-3 集合管；6-6 长短管； 7-2 长短管； 8-1 3/4 大小头； 9- 带丝堵 3/4 排掖阀5消声器排液管排液管(图2直接排大气的蒸汽放空管62 蒸汽管道的疏水（1）由于散热损失，蒸汽管道内产生凝结水，若不及时排除，在管道改变走向处可能产生水击，造成震动、噪声甚至

6、管道破裂。因此，蒸汽管道需要疏水。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结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结水通过手动阀门排除。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一定距离；b.蒸汽分管道下部；c. 蒸汽管道减压阀、调节阀前；d.蒸汽拌热管末端。下列蒸汽管道的各处应设启动疏水7a. 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。根据石油化工管道布置设计通则

7、 （ 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。根据资料和设计经验，蒸汽管道每隔90240m，在低点处和末端设分液包（或称集液管）并疏水。过热蒸汽管道只在开始暖管时产生凝结水，正常运行时不产生凝结水， 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。凝结水分液包的型式及尺寸如图 3 及表 2 所示。8表 2凝结水分液包的尺寸蒸汽主分液包分

8、液E管DN/mm包长C/mm /mmG/DN/mmA/mm无有 mm加加强强圈圈50502001502001848050200150200200192100802001502002001981501002002002002002092001002002002002502192501002002002003002303001502502502003502423501502502502003752514001502502502254252524501502502502504752655001502502502755252776001502502503006002779去疏水去疏水去疏水去疏水图3凝

9、结水分液包1- 总管 DN；2- 分液包 dN；3- 闸阀； 4-4 长短管；5- 闸阀； 6-DN25短管长 100mm；7- 无缝三通蒸汽主管、10蒸汽主管当蒸汽主管小于或等于 DN80 时，与主管径相同；当蒸汽主管径 DN100 是为 DN80 如图 4 所示。去疏水阀的管道， 必须设置如图所示的管卡。分液包的详图如图 5 所示。11分液包接疏水阀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根据不同情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结水时，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，

10、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。表3蒸汽管道设置疏水点的场合设置场设置部位注（图 6）12所液囊处在管道液囊的下游侧停止流 在管道的末端的盲板或管帽动部分 （封头）处管 道 上 由主管至各设备区或单元的关 闭 部 支管根阀处或边界切断阀处分流向改由于装置的操作条件改变流变处向或管道走向改变长管道直管长的水平管道，在 U 形或波纹管补偿器的前面A.2，B.5，C.3A.1B.1B.3，B.4C.2，C.4B.2，C.1， D.1D.4来管与设备区 C相接主汽蒸自B.3B.2B.1B.4与设备区 A相接

11、A.2A.1与设备区 B相接(a)B.5(b)C.3D.1C.4D.3D.2C.2D.4C.1(C)(d)图6蒸汽主管设置疏水的场合13（3）蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算nW =q1 c1t1+q2c2t260i1-i2a. 蒸汽管道起动疏水的凝结水量：式一式中W凝结水量， 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;C1钢管的比热容，kJ/(kgk) ；14对于碳素钢可取 C1，=0.4689合金钢 C1；=0.4856C2保温材料比热容，kJ/(kgk)，可近似地取 C2=0.8374；

12、 t1钢管升温速度， /min；一般按 5/min 计算； t2保温材料升温速度，/min；一般取 t2=t1/2；i1，i2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。W=3.6Qi1 - i2 nb.蒸汽管道经常疏水的凝结水量：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。表4蒸汽疏15水管的公称直径蒸 58100150200250300400500汽 0 0主管经 2220202020202525常 0 0疏水起 2220202525252525动60N 汽00254040404040

13、4080 管疏50D 供管40汽0供根5管N汽水量， 30DN40供数D汽管总5供管 20DN2(5) 蒸汽管道的疏热水管切断阀应选用闸阀，拌102MPa 时，当蒸汽的表压力大于或等于00.71.42.12.8疏水管应装两个串联闸供阀汽压力。，MPa 3拌热蒸汽供汽管的直径（ 1）拌热蒸汽供汽管的直径是根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16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

14、，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）蒸汽凝结水管道为减少能耗，我国石油化工厂的蒸汽凝结水回收系统设施比较齐全。 一般在装置内设凝结水罐和泵，将凝结水送往动力站。 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 凝结水送往动力站。没有回收价值或可能混入油品或其他腐蚀介质的凝结水经处理后排入污水管网。蒸汽凝结水在流动过程中，因压降而产生二次蒸汽，形成汽液混相流， 当流速增加或改变流向时会引起水击，导致管道发生振动甚至破17裂。所以，在确定凝结水管径时，应充分估计汽体

15、的混相率，并应留有充分的余量。同时，在布置凝结水管道时应防止产生水击。蒸汽管道的布置：当回收凝结水时，装置内凝结水管道多架空铺设，一般布置在管廊上。从不同压力的蒸汽疏水阀出来的凝结水应分别结至各自的凝结水回收总管，例如从使用 1MPa 蒸汽加热或拌热的疏水阀出来的凝结水与使用 0.3MPa 蒸汽加热或拌热的疏水阀出来的凝结水，由于压差较大， 不应接至同一凝结水回收总管。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， 可合用一个凝结水回收总管。 此时，各疏水阀出来的凝结水支管与凝结水回收总管相接处应设止回阀以防压力波动的相互影响。为减少压降，凝结水支管应在凝结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，其疏水阀后凝结水管应集中接至凝结水集合管， 集合管与凝结水回收总管之间的管道， 可称为回水管