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化工管道电伴热系统怎么设计施工介绍

伴热的工作原理是利用伴热媒体散发一定的热量,通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失,达到升温、保温或防冻的要求。管道常用的伴热介质包括热水、蒸汽、热载体和电热,管道的伴热方式有4种:内伴热管伴热、外伴热管伴热、夹套伴热及电伴热。蒸汽外伴热系统因蒸汽取用方便、冷凝潜热大、温度易于调节、施工及维修方便,是化工生产中一种主要的保温方式。

1 系统构成

蒸汽外伴热系统主要由蒸汽总管、蒸汽引入管、蒸汽分配站、蒸汽伴管、疏水站、凝结水引出管以及凝结水总管组成,示意图见图1。

2 伴热蒸汽的温度

蒸汽外伴热系统伴热蒸汽温度应该高于被伴热管道30℃以上,如果使用了导热胶泥,则伴热蒸汽的温度应该高于被伴热管道10℃以上。

3 蒸汽伴管管径及根数

蒸汽伴管的管径宜为Φ10、Φ12、DN15、DN20或DN25,伴管根数不宜超过4根。

图1 蒸汽外伴热系统示意图

如果环境温度、伴热蒸汽的操作条件、保温材料的导热系数及放热系数与第61页表1一致,则蒸汽伴管根数和管径可按表1确定。

例如,某地区环境温度为11.4℃,已知被伴热管的公称直径为DN80,被伴热介质的维持温度为120℃,伴热蒸汽的温度为151℃,查表1可知,伴热管根数及公称管径n×DN为2×15,即伴热管的根数为2根,伴热管的管径为DN15。

如果环境温度、伴热蒸汽的操作条件、保温材料的导热系数及放热系数与表1不一致,且保温采用硬质或半硬质圆形保温材料制品时,伴管管径及根数可按式(1)和第61页式(2)计算。四川保温

表1 蒸汽伴热管根数和管径

式中:d为伴管的计算外径,m;K为热损失的附加系数,取值为1.15~1.25;t为被伴热介质需维持温度,℃;ta为环境温度,取历年年平均温度的平均值,℃;λ为保温材料的导热系数,W/(m·k);D0 为保温层的外径,m;Di为保温层的内径,m;α为保温层外表面向大气的放热系数,W/(m2·K);αi为保温层内加热空间空气向保温层的放热系数,W/(m2·K);αt为伴管向保温层内加热空间的放热系数,W/(m2·K);tst为伴管介质温度,℃;n为伴管根数,根;d0为伴管的实际外径,m。

4 伴热的有效长度

蒸汽伴管沿被伴热管的有效伴热长度(包括垂直管道)可按表2确定。如果凝结水无需回收,则有效伴热长度可以增加20%,如果使用导热胶泥,则应减少20%。

5 蒸汽分配站和疏水站

1)蒸汽分配站和疏水站的设置

在3m半径范围内如有3个或3个以上的伴热点及回收点时,蒸汽外伴热系统应设置蒸汽分配站和疏水站。当按式(3)计算出的“S”值超过16时,应设置2个或2个以上蒸汽分配站和疏水站。蒸汽分配站和疏水站的设置应统一考虑,布局合理,并方便操作和维修。

表2 蒸汽伴管最大允许有效伴热长度

2)蒸汽分配站和疏水站管径的确定

“S”值按式(3)计算,计算时应包括备用接头的管径和数量。

式中:S为蒸汽分配站伴管总根数,根;A为DN15、Φ12以及Φ10伴管的数量;B为DN20伴管的数量;C为DN25伴管的数量。

蒸汽分配站的蒸汽分配管及蒸汽引入管的公称直径按式(3)计算出“S”值,并按表3确定。蒸汽保温管道施工

表3 蒸汽分配站的管径

疏水站集合管及凝结水引出管的公称管径按式(3)计算出“S”值,并按表4确定。

表4 疏水站的管径

6 伴管结构型式

伴管的结构见第62页图2。当被伴热介质为热敏性物料或被伴热管与伴热管会产生接触腐蚀时,应采用带隔离块的伴管结构,见第62页图3。经常处于重力自流或停滞状态的易凝介质管道,宜采用带导热胶泥的伴管结构,见第62页图4、图5。

7 管道布置

1)蒸汽分配站

蒸汽分配站的位置应使伴前管尽量短,同一蒸汽分配站最短的伴管的长度应该大于最长的伴管长度的7/10。

蒸汽引入管应从蒸汽总管的顶部引出,并在引出的地方安装切断阀,切断阀宜设在水平管道上并便于操作。切断阀宜采用截止阀。白铁皮通风管道保温安装

蒸汽分配站可水平或垂直安装,蒸汽引入管应从侧面或顶部接入蒸汽分配站。

分配站应该预留1个~2个备用接头,备用接头应配置阀门,并用螺纹管帽或法兰盖封闭。

当蒸汽分配站的接头较多时,为缩短分配管的长度,伴管上的阀门可错开布置。

蒸汽分配站的低点应设置疏水阀、切断阀和排液管。

2)疏水站

疏水站的位置应使伴后管道尽量短。

在密闭凝结水系统中,公称直径≥DN50凝结水的引出管,宜顺介质流向45℃接入凝结水总管的顶部。如果是敞开的凝结水系统,则排出的凝结水宜采用汽水分离器冷却,然后排入下水系统。

疏水站可水平或垂直安装,凝结水引出管可从侧面或顶部接出疏水站。

疏水站应预留1个~2个备用接头,备用口应配置阀门,并用螺纹管帽或法兰盖封闭。

疏水站宜安装在最低的位置,疏水站集合管的管底宜高出地坪500mm。

当疏水站的接头较多时,为缩短疏水站集合管的长度,伴管上的阀门可错开布置。

疏水站的低点应设置切断阀和排液管。

3)蒸汽伴管

蒸汽伴管的伴前及伴后段尽量多根成排布置,以方便保温及支架设置。

蒸汽伴管应在管道需要伴热部位的最高点处引入,再延被伴热管道从高到低进行敷设。凝结水从最低处排走,蒸汽伴管应尽量减少“U”形弯,防止气阻和液阻的产生。如出现“U”形弯,在最大允许伴热长度内累计上升高度应小于表5中规定的数值。

表5 蒸汽伴管允许“U”形弯累计上升高度

每根蒸汽伴管必需设置独立的供气阀和疏水阀组,为了避免蒸汽窜入凝结水管网使系统背压升高,疏水阀组不应设置旁路阀。

如果主管伴热,而支管不伴热,则支管上的第1个切断阀应该进行伴热。管道保温铝皮施工

被伴热管道上的取样阀、排液阀、放空阀、扫线阀等应伴热。

被伴热管道上需经常拆卸维修的部位,其蒸汽伴管应安装活接头或法兰连接。

如果蒸汽伴管无法进行自然补偿,直管段应每隔20m~30m设置1个热量补偿器。

伴管经过阀门或管件时,应沿其外形敷设,且尽量避免或减少“U”形弯。

蒸汽伴管的标准布置见图6及图7。

图6 被伴管水平敷设

图7 被伴管垂直敷设

8 伴热系统材料

1)管材及连接方式

蒸汽外伴管一般采用无缝钢管。当输送管为不锈钢时,伴管的材质应为低碳钢;当输送管为铝管时,伴管的材质应为不锈钢。对于阀门、过滤器、仪表等不规则形状表面应使用Φ10、Φ12的紫铜管及不锈钢管。其中,紫铜管适用于设计温度不超过200℃且周围环境条件及工艺物料允许使用的场合。

无缝钢管及不锈钢管的连接方式为焊接,在经过被伴管的阀门、法兰等处可采用法兰或活接头连接;蒸汽分配站、疏水站上的分支宜采用半管接头或焊接支管台。蒸汽伴管改变方向时,宜采用现场煨弯;Φ10、Φ12的紫铜管及不锈钢管,宜采用卡套式接头连接。

2)疏水阀的选用

蒸汽外伴管用疏水阀可采用热静力型或热动力型。选用热动力型疏水阀时,凝结水管道的背压不应超过上游压力的80%;凝结水就地排放时,宜选用定温排放的热静力型疏水阀。

疏水阀宜选用内置过滤网型,否则应在疏水阀前设Y型过滤器。

疏水阀宜内置止回阀或具备止回功能,否则应在疏水阀后设止回阀。

3)紧固材料

蒸汽伴管常用紧固材料为退火镀锌钢丝及镀锌钢带。当管道为不锈钢管时,应采用304不锈钢丝或304不锈钢带。

4)保温材料

蒸汽外伴热系统管道保温宜选用硬质或半硬质圆形保温材料制品。如选用软材料时,应在伴管与保温层之间加铁丝网,以保证加热空间。当蒸汽外伴管采用不锈钢管时,保温材料应不含氯离子或使氯离子的含量控制在允许范围内。

设计好蒸汽外伴管系统并不简单,必须从几个方面综合考虑,做到合理设计,为系统可靠、安全、稳定运行提供有力的保证。


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