大型煤化工企业管廊上火炬管道配管设计

大型煤化工企业管廊上火炬管道配管设计

在中国的许多大型煤矿公司中，火炬管道的配管是将污染最严重的排放场所。同时，火炬系统的配管也是煤化机制的重要组成部分，也是所有煤矿装置的连接节点。一般来说,火炬系统的配管主要分布在管廊上,通过架空敷设的方式布置而成,但是由于煤化工企业内的火炬种类较多,尤其是存在较多的高压富氢火炬,在配管长度较长的前提下,极易出现火灾爆炸风险,因此对火炬管道的配管进行具体设计十分重要1综合考虑了可靠性管道管道的设计1.1配管的布置原则目前,在各行业的管道设计中都必须遵循经济合理的基本理念,这也是管道设计未来的发展趋势。在化工企业内,配管设计是管廊设计的核心,因此,经济合理的进行配管设计十分重要,需要尽可能的减少配管的占地面积,同时也要尽可能减少管道的往返次数,进而使得配管设计的投资降低(1)配管应与尽可能多的设备相连接。一般来说,配管主要布置于厂房管廊内的边缘位置,采用长方形布置的方式且平行于管廊的两侧,由于管廊的两侧布置有较多的设备,因此这种设计理念能有效的降低配管的占地面积,从而降低配管投资。(2)配管不宜与厂方内的生产设备及控制设备进行直接连接,否则将使其长度增加,进而使配管投资增加,一般情况下,配管与生产设备及控制设备之间主要是通过辅助管道进行连接(3)配管的支柱需要进行合理设计,使其既保持一定的间距,能使管道通过,又能满足配管的受力要求。1.2组合布置于管廊中的管道(1)同侧进出的大口径配管应尽可能布置于管廊中的管架柱子位置处,不同侧进出的大口径配管应尽可能布置于管廊中的中间柱子位置处,这样可使的配管受力均衡(2)对于长度较短的配管可以进行组合配置敷设,对于长度较长的配管可以敷设于管廊的两侧,这样可使的管道的敷设长度缩短,进而降低配管投资;(3)火炬配管设计必须充分考虑管廊内的设备分布情况,配管管口位置设计合理,同时布管应做到紧凑可行1.3排液罐的作用文章研究的高压富氢火炬隶属国内某大型煤化工企业,其火炬系统的流程如下图1所示。(1)排液罐的设置。在该企业中,火炬系统管道的管径都相对较大,部分管道的管径超过了1m,同时,该企业中火炬管道的长度相对较长,管廊无法与火炬管道等高,由于设计要求火炬管道内不能产生积液,因此在管廊内应合理布置配液罐,否则,在废气在高温排放之后会沉积大量的液体,这部分液体在高速流动的状态下会在火炬管道内产生严重的水锤现象,由液体产生的巨大冲击力会使火炬管道产生严重的振动现象,进而产生较为严重的安全事故。排液罐的主要作用是对产生的液体进行收集,防止产生管道振动。(2)管道集水包的设置。目前,我国化工企业使用的排液罐收集管道的管径都相对较小,在火炬管道产生的凝液较多的前提下,收集管将无法快速凝液,进而引发火炬管道振动问题,因此需要设置专门的管道集水包。所谓的管道集水包指的是一节短管,其尺寸相对较大,能较好的起到快速收集凝液的作用。(3)端部氮气吹扫和紧急补氮系统。对于高压富氢火炬而言,在化工企业正常运行时,管道内将储存有少量的排放气,排放气的存在可能会使管道产生负压现象,为了防止这种状况的出现,需要在管道的末端安装氮气吹扫系统和紧急补氮系统,维持管道内的压力状态。(4)排液罐底部排污管设计。排液罐底部的排污采用密闭系统收集送至污水系统。2介绍西伯利亚管道的类型和设计要点2.1火炬配管要求在该煤化工企业中火炬总管的种类如表1所示,从表1可以看出,该企业内的火炬种类相对较多,高压富氢火炬和低压富氢火炬的操作温度相对较高,所以对火炬配管提出了较高的要求。2.2种类型管道的设计要点在该煤化工企业内,除上述介绍的火炬总管外,其配管主要可以分为三种类型,分别是工艺管道、蒸汽管道以及吹扫管道,这三种类型管道的功能、设计要点及设计优势如表2所示,同时在对这三种配管进行设计时也需要注意表2中的相关事项3全厂火装置的具体设计3.1地下管道的划分该煤化工企业内管廊的总长度为826m,管廊内的管道均采用双柱梁式管架进行架空敷设,两相邻管架之间的距离为12m,为了节约管廊空间,同时达到美观的目的,将管廊内的管道分为三层。在该管廊内共有7根火炬总管,将其全部放置于管廊三层结构的上层管架上,管廊的断面如图2所示。3.2配管方案设计从文章介绍中可以看出,该管廊的长度相对较长,由于整个管廊分了三层,所以,固定点之间的距离不易过长,否则会使管道所受的推力增加,造成管道受力不均,同时,固定点之间的距离也不易过短,否则会产生较多的“П”型弯,造成管道所受阻力增加在配管方案方面,目前常见的配管设计方案有两种,分别是:(1)7根火炬总管分为7组,且同时都采用“П”型补偿器,补偿器与补偿器之间采用嵌套的方式连接,使其朝向统一。通过应力校核发现,该种方案配管所受推力为15t,可满足设计要求。(2)该种方案与第一种方案基本类似,区别在于补偿器的朝向不同,此时需要在管廊外增加多根立柱,增加的立柱主要起到辅助支撑的作用。通过对两种方案的综合分析可以发现,如果采用第二种方案,则需要在管廊外预留出一定的空间用于布置辅助立柱,这使得整个火炬配管的设计难度和投资费用都得到了不同程度的增加,因此相对而言,第一种方案更加有优势,因此在此次设计中选择第一种方案,该种方案的设计总图如图3所示。3.3管状电源的类型设计目前,常见的补偿器类型有两种,分别是“П”型补偿器和波纹管补偿器,两种类型补偿器的优缺点对比情况如表3所示。3.4排液罐位置设计不合理一般情况下,煤化工企业管廊中排液罐的容积相对较大,在此次设计中也不例外,如果排液罐位置设计不合理,则会造成排液罐占据较大空间,并挡住管廊通道。因此,在对排液罐进行布置设计时,为了达到配管设计方便且不占据太大空间的目的,一般将排液罐靠近管柱设计安装,这样既可以使得管柱支撑小管道,也可以防止排液罐挡住管廊通道。3.5火炬总管无坡度影响设计支护在对管道支座进行设计时,如果采用标准支座,则其高度不可被调节,如果设计的支座高度较高,火炬总管受坡度影响,则会使管道的受力持续增加,设计支座高度较低,则无法充分发挥支座的功能,因此,在此次设计中使用高度可调节支座。该种高度可调节支座可以降低支座与管道之间的摩擦力,防止对管道产生损坏,其次高度在1700mm以下进行自由调节,简单实用。4固定点间距及配管设计对煤化工企业内火炬系统的配管进行合理的设计,即可以保障废气充分排出,又可以达到企业安全运行的目的,因此,火炬系统配管设计是煤化工企业安全生产的安全屏障。通过本文火炬系统配管的设计研究,得出了以下三条结论:(1)由于煤化工企业内的火炬类型众多,且某些火炬的操作温度相对较高,使得火炬系统的配管设计要求相对较高,如果配管设计不合理,则会使配管的寿命严重下降,进而引发各种风