國外石油工廠蒸汽系統的壓力大致分為10mpa、6.0mpa、4.0 mpa、2.
0 mpa、1.0 mpa、0.6 mpa、和0.
35 mpa,凝結水系統壓力大致分為0.35~0.07 mpa.
國內石油化工廠蒸汽系統的壓力大致分為10mpa、4.0mpa、1 mpa、0.3 mpa, 凝結水系統壓力大致分為0.3 mpa.
表1是國內常用的蒸汽和凝結水系統壓力
表1 國內常用的蒸汽和凝結水系統壓力
一般石油化工裝置用蒸氣,主要用途為:動力用、加熱用、工藝用、吹掃用、滅火/消防用、稀釋用、事故用。
(一) 蒸汽管道
1. 蒸汽管道的布置
一般裝置的蒸汽管道,大多是架空鋪設,很少有管溝鋪設,不埋地鋪設。其主要原因是不易解決保溫層的防潮和吸收管道熱脹變形。
由工廠系統進入裝置的主蒸汽管道,一般布置在管廊的上層。
(1)各種用途的蒸汽支管均應自蒸汽主管的頂部接出,支管上的切斷閥應安裝在靠近主管的水平管線上,以避免存液。
(2)在動力、加熱及工藝等重要用途的蒸汽支管上,不得再引出滅火/消防,吹掃等其他用途的蒸汽支管。
(3)一般從蒸汽主管上引出的蒸汽支管均應採用二閥組。而從蒸汽主管或支管引出接至工藝裝置或工藝管道的蒸汽管上,必須設三閥組,即兩切斷閥之間設一常開的dn20檢查閥,以便隨時發現洩漏。
(4)凡飽和蒸汽主管進入裝置,在裝置側的邊界附近應設蒸汽疏水器,在分水器下部設經常疏水措施。過熱蒸汽主管進入裝置,一般可不設分水器。
(5)成組布置的蒸汽拌熱管,應由蒸汽分管道(或稱集合管manifold)接出,分管道是由拌熱蒸汽供汽管供汽,拌熱蒸汽供汽管是由裝置內的蒸汽主管上部引出或從各裝置區專用拌熱蒸汽支管上部引出。當蒸汽分管道的位置比蒸汽主管高時,可按圖1上部的圖形設計。當蒸汽分管道的位置比蒸汽主管低時,可按圖1下部的圖形設計。
(6)在蒸汽管道的u形補償器上,不得引出支管。在靠近u形補償器兩側的直管上引出支管時,支管不應妨礙主管的變形或位移。因主管熱脹而產生的支管引出點的位移,不應使支管承受過大的應力或過多的位移
(7)直接排至大氣的蒸汽放空管,應在該管下端的彎頭附近開乙個φ6mm的排液孔,並接dn15的管子引至邊溝、漏斗等合適的地方,如圖2(a)所示。如果放空管上裝有消聲器,則消聲器底部應設dn15的排液管與放空管相接,如圖2(b)所示。放空管應設導向和承重支架。
(8)連續排放或經常排放的乏汽管道,應引至非主要操作區和操作人員不多的地方。
2. 蒸汽管道的疏水
(1) 由於散熱損失,蒸汽管道內產生凝結水,若不及時排除,在管道改變走向處可能產生水擊,造成震動、雜訊甚至管道破裂。因此,蒸汽管道需要疏水。
一般有兩種疏水方式:
a.經常疏水在執行過程中所產生的凝結水通過疏水閥自動阻氣排水。
b.啟動疏水在啟動,暖管過程中所產生的凝結水通過手動閥門排除。
下列蒸汽管道的各處應設經常疏水
a. 飽和蒸汽管道的末端、最低點、立管下端以及長距離管道的每隔一定距離;
b. 蒸汽分管道下部;
c. 蒸汽管道減壓閥、調節閥前;
d. 蒸汽拌熱管末端。
下列蒸汽管道的各處應設啟動疏水
a. 蒸汽管道啟動時有可能積水的最低點;
b. 分段暖管的管道末端;
c. 水平管道流量孔扳前,但在容許最小直管長度範圍內不得設疏水點;
d. 過熱蒸汽不經常疏通的管道切斷前,入塔汽提管切斷閥前等。
根據《石油化工管道布置設計通則》(sh 3012-2000)規定:
a. 在蒸汽主管的末端應設分液包;
b. 水平鋪設的蒸汽主管道上的分液包的間隔,在裝置內,飽和蒸汽宜為80m,過熱蒸汽宜為160m;在裝置外,順坡時宜為300m,逆坡時宜為200m。
根據資料和設計經驗,蒸汽管道每隔90~240m,在低點處和末端設分液包(或稱集液管)並疏水。過熱蒸汽管道只在開始暖管時產生凝結水,正常執行時不產生凝結水,故不須要設經常疏水,只需在分液包下部設雙閥(或單閥)排液;而飽和蒸汽管的分液包,則應在其側面引出管進行經常疏水,並在其底部設排液閥。
凝結水分液包的型式及尺寸如圖3及表2所示。
表2 凝結水分液包的尺寸
當蒸汽主管小於或等於dn80時,與主管徑相同;當蒸汽主管徑dn≥100是為dn80如圖4所示。去疏水閥的管道,必須設定如圖所示的管卡。分液包的詳圖如圖5所示。
(2) 蒸汽支管的低點一般應根據不同情況設定啟動疏水或經常疏水。當蒸汽支管為間斷操作,或且在暖管過程產生凝結水時,可設排液閥做為啟動疏水,例如掃線用蒸汽和消防用蒸汽;當蒸汽支管為連續操作或處於經常待用狀態時,應設疏水閥經常疏水,例如蒸汽拌熱管的分管道和加熱爐滅火蒸汽分管道等。蒸汽管道應設定疏水點的場合,大致歸納如下見表3和圖6。
表3 蒸汽管道設定疏水點的場合
(3) 蒸汽管道的疏水量可按下列公式估算
a. 蒸汽管道起動疏水的凝結水量:
式一式中 w 凝結水量,kg/h;
q 1 單位長度鋼管質量或單個閥門質量,kg/m或kg/個;
q 2 單位長度鋼管或單個閥門的保溫材料質量,kg/m或kg/個;
c1 鋼管的比熱容,kj/(kg·k);對於碳素鋼可取c1=0.4689,
合金鋼c1=0.4856;
c2 保溫材料比熱容,kj/(kg·k),可近似地取c2=0.8374;
△t1 鋼管公升溫速度,℃/min;一般按5℃/min計算;
△t2 保溫材料公升溫速度,℃/min;一般取△t2=△t1/2;
i1,i2 操作壓力下過熱蒸汽的焓或飽和蒸汽的焓和飽和水的焓,kj/kg;
n 管道長度或閥門數量,m或個。
b. 蒸汽管道經常疏水的凝結水量:
式二 式中 q 蒸汽管道單位長度散熱量,w/m。
其他符號同式一
(4)蒸汽疏水管徑一般可按表4選用。
表4 蒸汽疏水管的公稱直徑
(5) 蒸汽管道的疏水管切斷閥應選用閘閥,當蒸汽的表壓力大於或等於2mpa時,
疏水管應裝兩個串聯閘閥。
3.拌熱蒸汽供汽管的直徑
(1)拌熱蒸汽供汽管的直徑是根據蒸汽主管
的蒸汽壓力和分管道(或稱集合管)上引出
的拌熱管根數確定的。
一般可按圖7查取。
由拌熱管的總根數和供汽壓力定出的座標點
,在點上面的線即為供汽管的直徑。
(2)一般集合管的直徑均為dn80,其長度受安
裝地點的通道及操作通道等限制,不應超過3m。
(3)確定夾套拌熱供汽管直徑時,一根蒸汽夾套
拌熱管可按4根拌熱管考慮。
(4)拌熱供汽管直徑不得比蒸汽主管直徑大圖7 拌熱蒸汽供汽管的直徑
(二)蒸汽凝結水管道
為減少能耗,我國石油化工廠的蒸汽凝結水**系統設施比較齊全。一般在裝置內設凝結水罐和幫浦,將凝結水送往動力站。也有設擴容器,**0.
3mpa閃蒸蒸汽,併入0.3mpa蒸汽主管內,大部分0.3mpa凝結水送往動力站。
沒有**價值或可能混入油品或其他腐蝕介質的凝結水經處理後排入汙水管網。
蒸汽凝結水在流動過程中,因壓降而產生二次蒸汽,形成汽液混相流,當流速增加或改變流向時會引起水擊,導致管道發生振動甚至破裂。所以,在確定凝結水管徑時,應充分估計汽體的混相率,並應留有充分的餘量。同時,在布置凝結水管道時應防止產生水擊。
蒸汽管道的布置:
當**凝結水時,裝置內凝結水管道多架空鋪設,一般布置在管廊上。
從不同壓力的蒸汽疏水閥出來的凝結水應分別結至各自的凝結水**總管,例如從使用1mpa蒸汽加熱或拌熱的疏水閥出來的凝結水與使用0.3mpa蒸汽加熱或拌熱的疏水閥出來的凝結水,由於壓差較大,不應接至同一凝結水**總管。但是,蒸汽壓力雖不同、而疏水閥後的背壓較小且不影響低壓疏水閥的排水時,可合用乙個凝結水**總管。
此時,各疏水閥出來的凝結水支管與凝結水**總管相接處應設止回閥以防壓力波動的相互影響。
為減少壓降,凝結水支管應在凝結水**總管上部順介質流向呈45°斜接,並在靠近總管的支管水平管段上設切斷閥。
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