中压蒸汽管道设计浅谈.pdf

管故求
石油化工设计
Petrochemical Design
201027(1)45~47
中压茶汽管道设计谈
郭平
天淖辰鑫石化工程设计有限公司,天津大港300270
摘要:合中石化股份公司天分公司1Ma乙旆及配套项目中2根中压蒸汽管道迓计,计了中
压蒸汽管道设计的管道材质选择及璧厚计算;各种补偿器的忧缺点,并详介绍了旋转补偿器的结构、工
作原理;分折了几种隔热管托的适用条件及如何合理选用隔热管托;根据温降合理确定保温层鲇拘及保
温层厚度等技术问题。
关键词:中压蒸汽管道;补偿器;隔热管托;复合保温层
中石化股份公司天津分公司1Mva乙烯及配DN450的蒸汽管道在此运行参数下采用20G的
套项目中,热电工程输送至炼油工程有2根中压材质已稳定运行9年的成功经验最终采用20C。
蒸汽管道。管道輪送能力152h~200h,设计1.2管道壁厚
压力4.2MPa,设计温度450℃(设计范固:热电工
管道壁厚讦算按《火力发电厂汽水管道设计
程界区至炼油工程界区)。蒸汽管道采用高压锅技术规定》?中按直管外径计算
炉用无缝钢管(GB5310),规格为d610mmx
S。={pDe/(2([o]'n+p))}
26mm,材质为20碳素钢,全长2396m,管道采用
S。=S+C=S_+AS.
架空敷设。该工程热电工程界区送出条件为操作
A=m/(100-m
压力4.0MPa,操作温度:430℃:炼油工程界区接式中:S。一直管最小壁厚,m;
收条件为:操作压力3.7MPa,操作温度400℃。
p设计压力,MPa;
D。一管子外径,mm
1管道的材质选择及壁厚计算
o]一在设计温度下材料的许用应力,MPa;
管道的材质选择
许用应力修正系数
管道材料应根据管道级别、设计温度、设计压
Y一温度对计算管子壁厚公式的修正系
力和介质特殊要求等设计条件,以及材料的加工
数,铁素体钢482℃以下时Y=0.4;
性能、焊接性能和经济合理性等选用。本设计管
a考虑腐蚀等附加厚度,mm;
道设计温度450℃,操作温度430℃,管道材料可
S.一直管的计算壁厚
采用合金钢,或在控制使用温度的前提下采用20
C一直管壁厚负偏差的附加值,mm;
G。由于采用合金钢会大大增加工程造价,因此根
A一直管壁厚负偏差系数;
据《火力发电厂汽水管道设计技术规定》?中规
m一管子允许的壁厚负偏差。
本设计管道外径610mm,在450℃设计温
定:20C的推荐使用温度为-20℃~430℃,若要
求使用寿命不超过20年,使用温度可提高到450度下材料的许用应力61MPa,腐蚀附加厚度
℃,但使用其间应加强金属监督,该规程在条文说
收稿日期:2009-03-16。
明中特别强调了此条规定是在原基础上修改的,
作者简介:郭平,女,天津人,1996年毕业于西安建筑
并作了详细说明。设计人员经详细计算在满足炼
科枝大学供热和通风及空调工程专业,学士,エ程师,
油工程使用条件下使热电工程送出温度小于430
主要从事暖通热工专业的设计工作。联系电话:022
℃的情况下,并根据天津石化公司目前已有的
-63804061-6441;E-mail:guoping541@163.com
石油化工设计
第27卷
1.5mm,管子负偏差-15%,经计算管道壁厚26的俯视图。旋转补偿器通过两个旋转筒和L力臂
mm。管道标准采用CB5310,值得注意的是现行形成力偶,使大小相等,方向相反的一对力,由力
规范中GB5310中所列管道最大规格仅530,要臂环绕着Z轴中心旋转,以达到力偶两側直管段
求负偏差10%,而本设计管道规格610,由于国上产生的热膨胀量的吸收,旋转补偿器具有以下
内几家大型钢铁厂设备比较落后,不能保证其几个特点:1)补偿距离长:蒸汽管道一般按200
10%的负偏差,因此要根据生产厂现有制造条件500m设计安装一组即可(同时要根据自然地形
确定其负偏差。
确定);2)无内压推力;3)密封性能好:由于密封型
式为径向密封的工作原理,不产生轴向位移,压力
2补偿器的选用
越高密封效果越好。
该工程中炼油工程界区接收条件为:操作压
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力3.7MP,热电工程界区送出条件为:操作压力
4.0MPa,其间只允许有0.3MPa压降,故本设计
补偿器选择需满足安全、经济并符合压降要求。
2.1方型补偿器
方型补偿器在蒸汽管道热补偿上是一种常用
方式,其优点是安全性较高,正常运行中无需维
图1旋转补偿器结构示意
护,但管径较大时占地面积较多。经计算本设1-旋转管;2-减摩定心轴承;3ー密封压盖:4ー密封座
5-压贤双头螺栓;6一密封材料;7锥体连接管
全长2396m,如果60m设一个方型补偿器,共需
设置40个方型补偿器,同时方型补偿器的外伸臂
旋转筒
长达11m,每个补偿器按4个弯头计算,共计160
热胀方向
个弯头,由于外伸臂而加长的管道有880m,管线
旋转角度
压降为0.367MPa,无法满足压降要求。
热胀方向
2.2球形补偿器
图2Ⅱ型组合补偿器立体图
球形补偿器的优点是补偿能力大,占据空间
Hー补偿器高;Lー力偶臂长
小,流体阻力小,可任何方向折曲。本设计若采用
球形补尝器,根据地形特点等需要安装12组球形
热胀方向
补偿器,球形补偿器的外伸臂7.5m,压降为0.25
MPa,可以满足要求;但是,球形补偿器存在侧向位
热胀方向胀△L"结
开
移、容易泄漏、后期保养费用高,同时在高压状态
下进行补漏又带来安全问题,目前国内尚无可靠
图3型组合补偿器平面图
的生产厂家,一直以来均依赖进口来满足需求,而
0一摩擦角;M-补偿距离
进口球形补偿器不仅价格为国产球型补偿器的2“设计中结合地形情况全线需采用11组旋转
3倍,供货周期也长达15个月。
补偿器,弯头总数63个,经计算其压降为0.25
2.3旋转补偿器
MPa,满足用户用汽要求,同时旋转补偿器供货周
旋转补偿器是进十年发展起来的一种新型补期仅两个月,且价格仅为进口球型补偿器的三分
偿器,具有成熟的专利技术。其主要结构有四部之一,因此本设计确定采用旋转补偿器。
分组成:旋转筒、密封压盖、密封座外套、锥体连接
管(见图1)。旋转补偿器的布置有很多种方式,3管托选用
这里就旋转补偿器典型的Ⅱ型组合形式阐述一下
管托热损失约占整个管道热损失的24%,因
旋转补偿器的工作原理,见图2、图3,图3为图2此选用隔热管托,以降低热损耗。目前隔热管托