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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2014,24(4)
化工装置设备及管道防冻设计要点分析
段中华“张洪伟中国五环工程有限公司武汉430223
摘要寒冷地区化工装置设备及管道的防冻安全问题是一项值得设计方、业主方共同关注的重要课题。
结合工程设计经验,根据防冻设计源头控制的原理,从多方面多角度去寻求设备及管道防冻设计要点,为设备
及管道防冻设计找到行之有效的方法和措施。
关键词化工设备管道防冻
北方的寒冷地区,合理的管道防冻设计对于相连
化工装置的正常运行尤为重要。由于管道防冻设
(3)工艺介质为易燃、易爆的液体介质,其
计失误而造成系统或装置停车的案例时有发生,泵房内也不能开沟。此类情况可采取防火隔离
由此带来的后果轻者停车检修、整改、疏通,重(分区)、单独布置、增加固堰、监控和安全连锁
者管道、管件以及设备冻坏,进而给生产带来重等措施来解决。
大的经济损失,这种由小小的防冻问题而引起的
以上三种方式都能较好地解决设备的防冻问
重大生产事故是应该避免发生的。
题,同时也可将泵所需的冷却水管道引入泵房内
下面,笔者从几个方面来分析和论述化工装这样冷却水管道的防冻问题也得到较好的解决
置管道防冻设计需要注意的问题。
利用管廊封闭布置
1设备布置
对于露天布置的设备,可利用装置管廊或全
厂管廊下方的空间将泵及转动设备集中封闭布置。
在北方寒冷地区,化工装置中合理的设备布
备布其布置方式、措施及优势同1条所述。
置尤为重要,在国家现行有关规范的许可下,从
管道防冻设计出发,有针对性地对设备进行优化
3半封闭布置
布置,可降低化工装置中管道的防冻设计难度。
框架中的设备防冻,可采用半封闭的设备布
1.1利用框架封闭布置
置方式(将冬季的主导风向侧封闭),从而实现半
封闭布置的防冻设计。
对于装置框架内EL0.000层布置的设备,可
利用框架第一层的局部空间,在方便检修的前鋆1.4蒸汽冷凝液回收系统的布置
下将泵及转动设备集中封闭布置,分为以下三种
蒸汽冷凝液回收系统应布置在尽可能低的地
情况进行考虑。
方,便于蒸汽冷凝液的回收与利用。
(1)工艺介质为比空气轻的易然、易爆的介2管道布置
质(气体),其泵房内可开水沟(收集泵房内地表
面冲洗污水用),沟与泵房外的污水收集井相连2.1蒸汽及冷凝液管道的防冻设计要点
(沟在泵房外是封闭的,有防冻功能)。
(1)蒸汽冷凝液回收总管宜坡向冷凝液回收
(2)工艺介质为比空气重的易燃、易爆的介设备,管道设计尽量减少“液袋”的出现。
质(气体),其泵房内则不能开沟。此时,可利用
(2)冷凝液回收总管高度的设计应充分考虑
土建的自然坡度坡向泵房内一側,在低点设一处疏水器的“背压率”问题是否能够满足要求。
或多处带水封的地漏(室内),用来收集泵房内的
(3)疏水器组不宜设旁路,见图1。
地表面冲洗污水,地漏管线与泵房外污水收集井
(4)疏水器组应设置可检测疏水器是否工作的
*段中华:高级工程师,副主任工程师。1986年毕业于原化工部职工大学化工工艺管道及施工安装专业。主要从事化工装置布置及工
艺管道布置的设计、技术管理等方面的工作。联系电话:(027)81926993,E-mal:duanzhonghua(@cwcec.com。
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2014,24(4)
段中华等化工装置设备及管道防冻设计要点分析
水管
水器
图1疏水器组示意图
回水管
检测阀(布置在疏水阀的下游),见图1。
图4上水与回水连通管示意图
(5)疏水器及其前后切断阀宜采用法兰连接
面形式,见图1。
上水主管
2.2放空与导淋管道的防冻设计要点
北方寒冷地区化工装置开车实例表明,包括
蒸汽管在内的易冻介质管线上的导淋阀均出现过
封
冻结或者冻坏的现象。因此,在设计和施工中,
一定要保证易冻介质管道上的放空与导淋用切断
图5支管与主管连接示意图
管长度不宜超过100mm。对于承插焊阀门来说,2.4公用物料站的新鲜水及蒸汽的防冻设计要点
两道焊缝之间的长度取值50mm是可行的,见图
凡是有易燃、易爆工艺介质存在的化工装置,
对于法兰阀门来讲,其配对法兰最好为对通常需要设置公用物料站,公用物料站在消防及
兰,这样可以做到配对法兰与主管根部补强件之交全检修等方面的作用是不可或缺的。在正常运
间直接焊接,保证两者之间距离最短,见图3。
行中,公用物料站的使用很少,蒸汽(盲端死角
管道
处多数凝结成冷凝液)新鲜水处于静止状态,而
旦遇到低温的环境,此类管线盲端死角极易冻
结。因此在进行蒸汽、新鲜水管道的设计时必须
要考虑管道的防冻设计问题,特别是框架布置的
人DN25引淋
生产装置,要尽量减少管线死角,避免冻结隐患。
新鲜水管道防冻设计见图6,应尽可能减小各
图2有短管的导淋示意图
个支管与总管之间的距离,新鲜水总管在被伴热
管道
的条件下,支管可避免冻结,各支管不需要伴热。
ELX. XXX
DN25引淋
新鲜水
图3无短管的导淋示意图
ELX. XXX
2.3循环冷却水的防冻设计要点
(1)循环冷却水总管的防冻措施一般采用在
上水管和回水管的末端设连通管的形式,连通管
图6新鲜水防冻设计示意图
距总管末端(育板)最近,见图4。连通管自身的
同理,蒸汽管道防冻设计见图7。通过将支管
防冻可用伴热管来解决,或用微开阀门的方式,切断阀门与主管之间的距离设置成最短,可有效
保持管道内小流量常流水以达到防冻的目的。
解决管道的防冻问题。不同的是在蒸汽总管低点
(2)循环冷却水总管在无法加连通管的部位,处应设置疏水阀组,在高点处设置放空阀(放空
可利用支管靠近总管末端(言板)连接,尽量消阀门微开,保持管道内蒸汽适当流动),蒸汽总管
除死角,防止管道端部冻结,见图5。
可不需要伴热,各支管也不需要伴热。