大型煤化工企業(yè)管廊上火炬管道配管設(shè)計

大型煤化工企業(yè)管廊上火炬管道配管設(shè)計

在中國的許多大型煤礦公司中，火炬管道的配管是將污染最嚴重的排放場所。同時，火炬系統(tǒng)的配管也是煤化機制的重要組成部分，也是所有煤礦裝置的連接節(jié)點。一般來說,火炬系統(tǒng)的配管主要分布在管廊上,通過架空敷設(shè)的方式布置而成,但是由于煤化工企業(yè)內(nèi)的火炬種類較多,尤其是存在較多的高壓富氫火炬,在配管長度較長的前提下,極易出現(xiàn)火災(zāi)爆炸風(fēng)險,因此對火炬管道的配管進行具體設(shè)計十分重要1綜合考慮了可靠性管道管道的設(shè)計1.1配管的布置原則目前,在各行業(yè)的管道設(shè)計中都必須遵循經(jīng)濟合理的基本理念,這也是管道設(shè)計未來的發(fā)展趨勢。在化工企業(yè)內(nèi),配管設(shè)計是管廊設(shè)計的核心,因此,經(jīng)濟合理的進行配管設(shè)計十分重要,需要盡可能的減少配管的占地面積,同時也要盡可能減少管道的往返次數(shù),進而使得配管設(shè)計的投資降低(1)配管應(yīng)與盡可能多的設(shè)備相連接。一般來說,配管主要布置于廠房管廊內(nèi)的邊緣位置,采用長方形布置的方式且平行于管廊的兩側(cè),由于管廊的兩側(cè)布置有較多的設(shè)備,因此這種設(shè)計理念能有效的降低配管的占地面積,從而降低配管投資。(2)配管不宜與廠方內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備及控制設(shè)備進行直接連接,否則將使其長度增加,進而使配管投資增加,一般情況下,配管與生產(chǎn)設(shè)備及控制設(shè)備之間主要是通過輔助管道進行連接(3)配管的支柱需要進行合理設(shè)計,使其既保持一定的間距,能使管道通過,又能滿足配管的受力要求。1.2組合布置于管廊中的管道(1)同側(cè)進出的大口徑配管應(yīng)盡可能布置于管廊中的管架柱子位置處,不同側(cè)進出的大口徑配管應(yīng)盡可能布置于管廊中的中間柱子位置處,這樣可使的配管受力均衡(2)對于長度較短的配管可以進行組合配置敷設(shè),對于長度較長的配管可以敷設(shè)于管廊的兩側(cè),這樣可使的管道的敷設(shè)長度縮短,進而降低配管投資;(3)火炬配管設(shè)計必須充分考慮管廊內(nèi)的設(shè)備分布情況,配管管口位置設(shè)計合理,同時布管應(yīng)做到緊湊可行1.3排液罐的作用文章研究的高壓富氫火炬隸屬國內(nèi)某大型煤化工企業(yè),其火炬系統(tǒng)的流程如下圖1所示。(1)排液罐的設(shè)置。在該企業(yè)中,火炬系統(tǒng)管道的管徑都相對較大,部分管道的管徑超過了1m,同時,該企業(yè)中火炬管道的長度相對較長,管廊無法與火炬管道等高,由于設(shè)計要求火炬管道內(nèi)不能產(chǎn)生積液,因此在管廊內(nèi)應(yīng)合理布置配液罐,否則,在廢氣在高溫排放之后會沉積大量的液體,這部分液體在高速流動的狀態(tài)下會在火炬管道內(nèi)產(chǎn)生嚴重的水錘現(xiàn)象,由液體產(chǎn)生的巨大沖擊力會使火炬管道產(chǎn)生嚴重的振動現(xiàn)象,進而產(chǎn)生較為嚴重的安全事故。排液罐的主要作用是對產(chǎn)生的液體進行收集,防止產(chǎn)生管道振動。(2)管道集水包的設(shè)置。目前,我國化工企業(yè)使用的排液罐收集管道的管徑都相對較小,在火炬管道產(chǎn)生的凝液較多的前提下,收集管將無法快速凝液,進而引發(fā)火炬管道振動問題,因此需要設(shè)置專門的管道集水包。所謂的管道集水包指的是一節(jié)短管,其尺寸相對較大,能較好的起到快速收集凝液的作用。(3)端部氮氣吹掃和緊急補氮系統(tǒng)。對于高壓富氫火炬而言,在化工企業(yè)正常運行時,管道內(nèi)將儲存有少量的排放氣,排放氣的存在可能會使管道產(chǎn)生負壓現(xiàn)象,為了防止這種狀況的出現(xiàn),需要在管道的末端安裝氮氣吹掃系統(tǒng)和緊急補氮系統(tǒng),維持管道內(nèi)的壓力狀態(tài)。(4)排液罐底部排污管設(shè)計。排液罐底部的排污采用密閉系統(tǒng)收集送至污水系統(tǒng)。2介紹西伯利亞管道的類型和設(shè)計要點2.1火炬配管要求在該煤化工企業(yè)中火炬總管的種類如表1所示,從表1可以看出,該企業(yè)內(nèi)的火炬種類相對較多,高壓富氫火炬和低壓富氫火炬的操作溫度相對較高,所以對火炬配管提出了較高的要求。2.2種類型管道的設(shè)計要點在該煤化工企業(yè)內(nèi),除上述介紹的火炬總管外,其配管主要可以分為三種類型,分別是工藝管道、蒸汽管道以及吹掃管道,這三種類型管道的功能、設(shè)計要點及設(shè)計優(yōu)勢如表2所示,同時在對這三種配管進行設(shè)計時也需要注意表2中的相關(guān)事項3全廠火裝置的具體設(shè)計3.1地下管道的劃分該煤化工企業(yè)內(nèi)管廊的總長度為826m,管廊內(nèi)的管道均采用雙柱梁式管架進行架空敷設(shè),兩相鄰管架之間的距離為12m,為了節(jié)約管廊空間,同時達到美觀的目的,將管廊內(nèi)的管道分為三層。在該管廊內(nèi)共有7根火炬總管,將其全部放置于管廊三層結(jié)構(gòu)的上層管架上,管廊的斷面如圖2所示。3.2配管方案設(shè)計從文章介紹中可以看出,該管廊的長度相對較長,由于整個管廊分了三層,所以,固定點之間的距離不易過長,否則會使管道所受的推力增加,造成管道受力不均,同時,固定點之間的距離也不易過短,否則會產(chǎn)生較多的“П”型彎,造成管道所受阻力增加在配管方案方面,目前常見的配管設(shè)計方案有兩種,分別是:(1)7根火炬總管分為7組,且同時都采用“П”型補償器,補償器與補償器之間采用嵌套的方式連接,使其朝向統(tǒng)一。通過應(yīng)力校核發(fā)現(xiàn),該種方案配管所受推力為15t,可滿足設(shè)計要求。(2)該種方案與第一種方案基本類似,區(qū)別在于補償器的朝向不同,此時需要在管廊外增加多根立柱,增加的立柱主要起到輔助支撐的作用。通過對兩種方案的綜合分析可以發(fā)現(xiàn),如果采用第二種方案,則需要在管廊外預(yù)留出一定的空間用于布置輔助立柱,這使得整個火炬配管的設(shè)計難度和投資費用都得到了不同程度的增加,因此相對而言,第一種方案更加有優(yōu)勢,因此在此次設(shè)計中選擇第一種方案,該種方案的設(shè)計總圖如圖3所示。3.3管狀電源的類型設(shè)計目前,常見的補償器類型有兩種,分別是“П”型補償器和波紋管補償器,兩種類型補償器的優(yōu)缺點對比情況如表3所示。3.4排液罐位置設(shè)計不合理一般情況下,煤化工企業(yè)管廊中排液罐的容積相對較大,在此次設(shè)計中也不例外,如果排液罐位置設(shè)計不合理,則會造成排液罐占據(jù)較大空間,并擋住管廊通道。因此,在對排液罐進行布置設(shè)計時,為了達到配管設(shè)計方便且不占據(jù)太大空間的目的,一般將排液罐靠近管柱設(shè)計安裝,這樣既可以使得管柱支撐小管道,也可以防止排液罐擋住管廊通道。3.5火炬總管無坡度影響設(shè)計支護在對管道支座進行設(shè)計時,如果采用標(biāo)準(zhǔn)支座,則其高度不可被調(diào)節(jié),如果設(shè)計的支座高度較高,火炬總管受坡度影響,則會使管道的受力持續(xù)增加,設(shè)計支座高度較低,則無法充分發(fā)揮支座的功能,因此,在此次設(shè)計中使用高度可調(diào)節(jié)支座。該種高度可調(diào)節(jié)支座可以降低支座與管道之間的摩擦力,防止對管道產(chǎn)生損壞,其次高度在1700mm以下進行自由調(diào)節(jié),簡單實用。4固定點間距及配管設(shè)計對煤化工企業(yè)內(nèi)火炬系統(tǒng)的配管進行合理的設(shè)計,即可以保障廢氣充分排出,又可以達到企業(yè)安全運行的目的,因此,火炬系統(tǒng)配管設(shè)計是煤化工企業(yè)安全生產(chǎn)的安全屏障。通過本文火炬系統(tǒng)配管的設(shè)計研究,得出了以下三條結(jié)論:(1)由于煤化工企業(yè)內(nèi)的火炬類型眾多,且某些火炬的操作溫度相對較高,使得火炬系統(tǒng)的配管設(shè)計要求相對較高,如果配管設(shè)計不合理,則會使配管的壽命嚴重下降,進而引發(fā)各種風(fēng)