杜艷剛

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

工藝管道排凝放空的設計優(yōu)化

杜艷剛

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司，廣東 廣州 510655)

結合某石油化工儲運設施設計建設經驗，論及了工藝管道排凝放空設計的基本原則。以離心泵入口，公共管廊，埋地及蒸汽伴熱凝液回收站管道為例，闡述了離心泵入口至出口第一道切斷閥處高點應設放空；公共管廊上管道應避免開孔放空排凝；埋地管道盡量不要在低點設排凝；蒸汽凝液回收站應在疏水閥前設置切斷及導淋閥。

排凝放空；離心泵；全廠管廊；蒸汽伴熱站；埋地管道

在石油，石化，化工等工廠管道布置設計中，受廠區(qū)總平面及設備布置的限制，很難保證管道步步高或步步低的設計，因此在管道的布置設計中常常出現(xiàn)液體聚集低點或氣相積聚高點。根據(jù)《石油化工金屬管道布置設計規(guī)范》[1]，管道的高點或低袋應根據(jù)操作、檢修要求設置放空或放凈。而《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》[2]指出管道的高點與低點均應分別備有排氣口與排液口。是否所有管道局部高點或低點都應設置放空或排凝，還是根據(jù)操作與檢修要求設置，本文結合大型儲運罐區(qū)設計，現(xiàn)場服務及運行的經驗，就管道放空排凝設計的基本原測及平常容易忽視的問題，談談經驗看法，以在后期工藝管道設計中進行優(yōu)化。

1 管道排凝放空的基本原則

對于管道布置系統(tǒng)的高點或液袋，首先應根據(jù)工藝要求設定放空和低點排凈，例如界區(qū)雙閥之間，調節(jié)閥或流量計前，易聚合的介質管道低點等都應設置導淋，而用于氣，液封的高點低袋就不必設導淋放空；其次根據(jù)介質的特性要求，對于涉及到可燃，有毒介質如SHA，SHB類[3]，應在管道上盡量減少或避免開孔放空或排凝，以減少工藝介質的跑冒滴漏帶來的人身傷害或火災危險，除非工藝或設備運轉需要，此時排出的介質都應采取相應的回收處理措施，或進入火炬系統(tǒng)，或物理化學吸收轉化等；最后根據(jù)管道的走向及管徑設置，一般當管徑小于或等于DN40時，不設置。

2 典型工藝管道中排凝放空的設計

2.1 離心泵入口管道上放空排凝

圖1 離心泵出口高點放空的設置

Fig.1 Setting of emptying valve at the inlet of Centrifugal pump

離心泵是一種通用的流體輸送機械，它靠葉輪以一定轉速旋轉產生離心力將流體介質輸送出去。在離心泵的運轉過程中如果入口管道中含有過多氣休，容易出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，汽蝕發(fā)生時，金屬表面受到連續(xù)的水錘作用，這個連續(xù)的局部沖擊負荷會使材料的表面逐漸產生疲勞損壞，引起金屬表面的剝蝕[4]。因此離心泵在啟動時需排除設備儲罐至離心泵葉片最高處管道間的氣體。離心泵在啟動前會關閉泵出口閥，然后打開入口閥灌泵。 因此在泵入口管道始端至泵出口第一道切斷閥處凡存在氣體積聚的地方都應設置放空，以排走管道內氣休，如圖1，需在離心泵出口的高點設置了放空閥，另外在系統(tǒng)低點應設置排凝如圖1右，保證泵體維修時能排凈管道介質。

2.2 管廊上管道排凝放空

圖2 管廊上管道排凝及放空設置Fig.2 Setting of discarge and emptying valve on the public corridor

在大型工廠中，?？梢娺B接全廠各功能裝置或公用工程間的管廊。受廠區(qū)地勢，不同走向管廊連接，跨馬路通消防車需要以及管道熱脹冷縮的π彎等導致管道高低走向，如圖2，為保證下方消防車的通過，管廊在局部進行了抬高，導致管道出現(xiàn)了局部高點或低袋。對于公用介質管道如氮氣，水，空氣等可根據(jù)需要設定排凝放空；對于介質為可燃，易毒介質，除工藝特殊要求，不要設置放空排凝，如果水壓試驗需要，由施工方現(xiàn)場完成，試壓完成后恢復原狀。因為在管道的開工，運行，維修時，并不需要放空或排凝，實際是通過蒸汽，水，空氣，氮氣，工藝介質等吹掃或置換來完成。相反，每增加一處放空或排凝，就會多一處跑冒滴漏的危險，給平常的運行，巡檢帶來極大的安全隱患和不便。

2.3 埋地跨馬路管道低點排凝設計

如下圖3，在管道設計中不可避免的遇到穿馬路部分，此埋地管道的排凝如設計在管道的最下部，需要設置閥門井，對于可燃，有毒介質還需防止氣體的積聚，不僅施工成本高，平常的巡檢維修都會有較大的安全風險。較好的做法是此低點不設置排凝，而在管道出地面處設置預留孔，當需要清空管道時可通過外置泵或連通循環(huán)及介質置換的方式排除管道低點處積液。

圖3 某埋地管道排凝設計

Fig.3 Setting of discarge valve on the burried pipe

2.4 蒸汽伴熱凝液回收站排凝管道的設計

蒸汽伴熱分配站及凝液回收站是工廠管道蒸汽伴熱中常見設施，設計的好壞直接影響設備的使用壽命。例如，在蒸汽管道運行中如果凝液不及時排放，會引起水擊與氣液兩相流，前者會對設備如疏水閥，止回閥等設備造起沖擊，影響壽命；后者會造成管道振動及工廠噪音[5]。如圖4，蒸汽伴熱凝液回收站的設計，左圖的設計按流向為疏水閥過后為導淋閥再加切斷閥，此設計缺點為如疏水閥損壞，則需到蒸汽分配站處關閉此根管道的切斷閥，但切斷閥至疏水閥間的蒸汽及凝液無法排凈，管道仍處待壓狀態(tài)，強行拆開疏水閥會造成蒸汽及凝液飛濺，極易引起事故，同時伴管會短暫停熱。較優(yōu)的做法如圖右，設計順序為切斷閥后加導淋，再加疏水閥導淋切斷閥，當疏水閥損壞時，關閉第一道與最后一斷切斷閥，打開第一道導淋，泄壓和排凝然后拆疏水閥，此時原伴熱管還處于工作狀態(tài)；當需要檢查疏水閥是否處于正常工作狀態(tài)時，只需關閉第二道切斷閥，打開第二道排凝閥，如有凝液析出，說明疏水閥工作正常；此種設計的優(yōu)勢還有當伴熱剛投入使用時，可打開第一道導淋閥，排除管道內雜物與空氣，避免堵塞疏水閥且利于蒸汽伴管傳熱。

圖4 某蒸汽伴熱凝液回收站設計

Fig.4 Setting of discarge valve on the steam condensate recycling station

3 結論

(1)管道的放空排凝設置首先應以工藝要求設定為基準；其次根據(jù)介質性質及設備運行要求；最后根據(jù)管道的走向及施工檢修要求設定。

(2) 離心泵的入口管道至泵出口第一道切斷閥，凡遇到氣體積聚高點，都應設置放空或其它措施保證管道不積氣；對可燃，有毒介質的埋地管道，低點處盡量不要設排凝，當口徑較小，一般低于DN400時盡量采用置換或吹掃方式排除管道內介質；當口徑DN500以上時可以在管道出地面時開設預留孔(有毒介質除外)，需要時采用外置泵等形式排除管道內積液；全廠公共管廊上可燃，有毒介質管道避免開孔設置放空，排凝，除非工藝特殊要求；蒸汽凝液回收站疏水閥前應設置一道切斷閥及排液閥。

[1] 中國石油化工集團公司配管設計技術中心站.SH 3012-2011, 石油化工金屬管道布置設計規(guī)范[S].北京：中國石化出版社，2011.

[2] 中華人民共和國原化學工業(yè)部.GB 50316-2008, 工業(yè)金屬管道設計規(guī)范[S]..北京： 中國計劃出版社,2008.

[3] 中國石油化工集團公司施工技術淄博站.SH3501-2011, 石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規(guī)范[S]. 北京：中國石化出版社,2011.

[4] 張 浩, 王建建. 離心泵汽蝕分析及優(yōu)化措施[J]. 廣州化工，2013,41(17):169-171.

[5] 張德姜.王懷義.劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設計手冊 第二篇 管道器材[M]. 北京:中國石化版社, 2009: 671.

(本文文獻格式：杜艷剛.工藝管道排凝放空的設計優(yōu)化[J].山東化工，2017，46(14)：149-150，154.)

Optimization of Discharge and Emptying of Process Pipeline

DuYangang

(HQC (GUANGYE) Co., Ltd., Guangzhou 510655，China)

Combining with the experience of design and construction of a petrochemical storage and transportation facilities, discussing the basic principles of the drainage and discharge setting for process pipeline. Taking the layout of process pipe on the centrifugal pump inlet, the public corridor, the buried and the steam condensate recovery station as an example to illustrate the emptying valve at the high point should be set from the centrifugal pump inlet to the first cutting off valve of the outlet;The process pipe on the public corridor and the buried should be avoid the hole for discharge and emptying as far as possible; The first cut-off vavlve and discharge valve for the steam condensate recycling station should be set in the front of the trap valve.

discharge and emptying;centrifugal pump; plant corridor; steam heating station; Buried pipeline

2017-05-07

杜艷剛(1985—),湖北漢川人，工程師，華南理工大學獲碩士?，F(xiàn)從事工藝管道設計工作。

TQ086

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1008-021X(2017)14-0149-02