化工工艺管道的伴热设计与伴热改造设计研究

王姣 张延辉

陕西思盟节能工程科技有限责任公司 710021

摘要：文章简述了化工工艺管道的伴热设计基本原则，同时，从蒸汽分配设计、热水分配设计、热水伴热设计这几方面入手，提出了一种化工工艺管道的伴热设计方案，并结合某企业实例，结合该伴热设计内容阐述了伴热改造设计方案，确保完成改造后的伴热设备既可以沿用原本的蒸汽伴热，也能够使用热水伴热。

关键词：化工工艺管道；伴管伴热；蒸汽伴热；热水伴热

引言：化工生产中所产生的能源消耗普遍维持在偏高程度，为了避免生成更为严重的环境问题，并体现出对国家节能环保号召的积极响应，展开原工艺装置的优化改造是必然选择。此时，由于伴热改造在降低能源消耗方面有着较好成效，因此受到重点关注与应用。

一、化工工艺管道的伴热设计基本原则分析

电伴热、夹套伴热、伴管伴热为化工装置中常见的几种伴热设计形式，其中，对于电伴热来说，普遍在需要保温处理工艺介质的温度不高的条件下具有更为理想的适用性，此时介质温度更多维持在30-120℃的范围；针对距离蒸汽源设备相对较远的管道与设备构件，或是防火防爆现实要求偏低的管道与设备构件，也可以选用电伴热。对于夹套伴热来说，其适用条件为介质凝固点始终维持在50-100℃范畴内。对于伴管伴热来说，一般在介质凝固点始终维持在50℃以下的条件下具有更为理想的适用性，规定要求针对环境温度高于输送气体介质露点的管道要选用伴管伴热^[1]。进行对比来看，在电伴热模式下，可以获得更高的能量利用率（普遍为80%-90%），也可以在一定范围内实现对伴热温度的微调；从搭建施工、运行与后续维护的角度来看，电伴热模式也拥有较为理想的优势，但是耗电量偏高。因此，应当切实参考使用场景落实对化工工艺管道的伴热设计方案的选择与设定。三种工艺中，伴管伴热模式的安全性更强，使用更为普遍。

结合伴热介质的差异，可以将伴管伴热细化为蒸汽伴热与热水伴热两种。相比较来看，蒸汽伴热在当前化工工艺管道的伴热设计中更为常见，其应用在基于工艺要求而保持在重力自流状态的管道、基于操作要求而促使易凝介质长时间维持在停滞状态的管道^[2]。

二、化工工艺管道的伴热设计及其优化方案分析

（一）蒸汽分配设计

在主蒸汽管道的顶部位置进行管道的配置，并将切断阀加设在水平管道靠近主蒸汽管道的位置，依托这样的方式，能够确保在阀门转入关闭状态的条件下，也不会出现积液问题，维护主蒸汽管道的正常运行。实际运行过程中，蒸汽会转入蒸汽分配装置的集合管内，在集合管结构包含着的分支疏水阀的支持下，针对待回收的蒸汽凝液，引导其向着凝液总管流动并实现回收；针对不需要回收处理的凝液，引导其汇聚在一起并实现集中性的排放。在蒸汽凝液向着凝液总管流动并实现汇聚的过程中，如果使用的管径保持在不低于DN50的情况下，那么在进行伴热站凝液管处理时，应当保持凝液管中凝液流动方向呈现出45°的水平，即凝液管需要保持斜向45°插入总管。在此基础上，为了保证后续的优化改造可以在更加便捷的条件下展开，应当将备用口（数量1-2个）提前预留在集合管上。

一般于被伴热管道的高点位置引入多个分支伴热管道，以此实现对蒸汽集合管区域引出的多个分支蒸汽实施工艺管道伴热。在此过程中，维持铺设的顺序为由高至低，并对U型管道的应用数量落实严格管控，以此达到降低伴热管道堵塞（气阻或是液阻）问题发生的概率，促使伴热现实成效可以维持在预想状态。将多个疏水阀分别加设在各个伴热分支回到凝液回收装置集合管的前方位置，而为避免凝液系统内进入蒸汽，严禁设置旁路。另外，为了保证后续的优化改造可以在更加便捷的条件下展开，应当将备用口（数量1-2个）提前预留在凝液回收装置中。

（二）热水分配设计

在热水总管的底部位置引出热水分配装置，同时在紧邻热水总管根部的位置加设切断阀构件；如果要分离处理热水系统以及热水分配装置，那么为了避免产生液体结冰（管道被冻裂）问题，则需要尽可能缩短管道盲区。实际运行过程中，热水在进入热水分配装置后会直接转移至集合管内；该集合管下方设置排凝，且为了保证后续的优化改造可以在更加便捷的条件下展开，应当将备用口（数量1-2个）提前预留在集合管上。一般在热水分配装置引入多个伴热分支管道并连接至被伴热管道，以此实现工艺管道伴热。在此过程中，维持铺设的顺序为由高至低，并将放空口加设在所有分支管道的顶点区域，降低气袋生成的同时，实现对伴热介质持续顺畅流通的有效维护。为了方便后续的优化改造应当将备用口（数量1-2个）提前预留热水回收装置中。

（三）热水伴热设计

对于热水伴热装置而言，其总体结构设计与蒸汽伴热装置的总体结构设计维持在极为相似水平，在实际的设计与构建过程中，需要着重把控以下要点内容：（1）不需要将疏水阀构件加设在热水伴热装置内，这与蒸汽伴热装置的设计与构建有所差异。（2）伴热介质在进入伴热装置的过程需要伴热介质总管的支持，在此过程中，主要参考伴热介质本身性质、种类的差异性，分别在不同的管道位置引出。（3）根据伴热介质所具备的不同之处，伴热分支将伴热介质引入伴热管道过程中选取的位置也具有差异性。（4）要将放空口加设在热水分支管道中

^[3]。

（四）伴热改造设计

某企业出于对生产经济性的考量，计划将蒸汽伴热转换为热水伴热。此时，原有的管道设备可以满足热水介质的操作要求，因此针对与被伴热管道距离较近的伴热管道不需要实施更换处理，只需要对蒸汽伴热装置实施优化改造即可。在此过程中，出于对后续运行稳定性的考量，要求完成改造后的伴热设备既可以沿用原本的蒸汽伴热，也能够使用热水伴热。

针对这些要求，在针对蒸汽分配装置展开优化改造的过程中，可以在其中增设一组热水分配装置；在针对凝液回收装置展开优化改造的过程中，可以在其中增设一组热水回收装置集合管。将管道加设在热水分配装置中的设计方案如前文所述，热水回收装置的设计与构建也利用上文方案实施，并在集合管的底部位置新增排凝口。对于在此过程中新增设的热水集合管，利用原蒸汽分支与相应集合管上引出的分支实施连接处理，并将切断阀构件设置在中间位置。依托这样的优化改造处理，相关人员可以在实际的操作过程中，利用对控制阀门开关状态的调整与变更，即可实现对伴热介质的随时性切换，且整个操作流程的简单程度与灵活水平更加理想。

对上述改造方案展开深入性分析可以了解到，当凝液集合管与热水及集合管的连接中间位置存在排凝阀，以此承担起放空口的任务，现场操作方便程度更高，不仅可以结合现实需求灵活完成对伴热介质的切换，还可以达到有效处理管道生锈结垢等问题发生的效果，改造方案整体的成效更为理想。

总结：综上所述，在当前的化工生产实践中，为了体现出对国家节能环保号召的积极响应，在低能耗生产工艺与方法探究方面投入了更多精力，并主动结合生产现实情况展开原工艺装置的优化改造。这一过程中，伴热设计与伴热改造设计受到更多关注与推广应用，实现对生产中产生能源消耗量的降低，还可以促使化工生产成本同时表现出下降的趋势，因此有着极高的工艺探究及推广价值。

参考文献：

[1]徐清华.化工工艺管道的伴热设计与伴热改造设计[J].当代化工,2021,50(04):996-999.

[2]吕高锋,孟元甲,李新艳.化工工艺管道蒸汽伴热管线的设计[J].化工设计通讯,2021,47(03):16-17.

[3]邓春雷,张鑫,姜岱坤.化工工艺管道的伴热设计研究[J].化工管理,2018(18):96-97.