《石油化工装置空冷器管道设计研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油化工装置空冷器管道设计研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石油化工装置空冷器管道设计研究 摘要:介绍了石油化工装置水平鼓风式空冷器布置与管道设计方法，管道支撑方法和检修通道的设置等内容;结合实际项目与相关文献和标准规范，对设计过程中遇到的问题和解决方法做了论述。关键词:空冷器;布置;管道设计;支吊架空冷器主要由管束、风机、构架三个基本部分和百叶窗、梯子、平台等辅助部分组成。其以环境空气作为冷却介质，与水冷相比，空冷节约用水，操作费用低，即使风机出现故障仍可保持30%40%的自然冷却能力，因此空冷器被广泛用于炼油、化工和电力等行业。1空冷器布置某石化项目的空冷器均为水平鼓风式，参考规范1要求，集中布置在装置管廊的上方以充分利用空间。布置时分为独立的三组
2、，中间留出通道方便操作人员通行，也可以避免集中布置时，在布置方向上产生较大的热膨胀量;采用鼓风式的通风方式时，出口的风速较低，上风向侧空冷器排出的热风易被下游空冷风机抽回，形成热风循环的可能性较大。为降低热风循环对空冷器性能的影响，所有空冷器的管束和鼓风机安装在同一高度，使吸风断面处于同一水平上。同时，在满足工艺流程顺序的前提下，尽量将高温流体的空冷器布置在全年最小频率风向的上侧，减少其出口热风对其它空冷器的影响;此外，布置时将风机配套电机的安装方位取齐，以方便电气专业接线和检修，平面布置图如图1所示。项目所用空冷器构架长度为11700mm，而主管廊构架宽度13500mm，布置时将空冷器构架靠
3、管廊一侧，使其一边落在管廊构架柱子上;在另一侧留出通道和检修场地，其柱子可以根据需要升高，作为空冷器入口管道的支撑。当管廊与空冷器构架宽度一样时，为支撑空冷器平台和进出口管道，需要单独设置立柱;而采用本文的布置方法，可以利用管廊构架升起作为支撑，减少悬挑结构的使用;同时由于管廊构架比空冷构架宽1800mm，又可以避免管廊立柱升起时碰到空冷器检修平台。管廊两侧的地面预留的空地和冷换设备管束抽出区均可作为空冷器吊装检修区。为了方便管束的检修和百叶窗角度的调节，每组空冷器的四周均设置了宽800mm的平台，空冷器电机的检修平台则直接利用管廊1900m平台。空冷平台与管廊平台间采用直梯相连接，利用管廊已
4、有斜梯通向地面，作为安全疏散通道。2空冷器管道设计及支撑21入口管道图2空冷器入口管道布置空冷器入口的管道布置应考虑流体的均匀分配，当物料为气液两相流时，可安装阀门来调节流量，并且可作为检修时的切断阀使用。使用阀门来均匀分配流量时，虽然管道不需要严格的对称布置，但工况不稳定时需要经常调节阀门，并且阀门自重会增加管嘴受力，阀门自身也会增加管道的压力降。空冷器进出口管道上不宜设置切断阀，工艺介质为气液两相流流体时，入口管道宜采用对称形式的流程2。通常，推荐空冷器入口管道采用图2所示方法布置34。图2(a)方法由于两相流在管内流动时，气体流动比液体快，在光滑的转弯处，流体有沿着外壁流动的趋势，这种方
5、法在改变流向时采用了异径三通和管帽，且异径三通水平放置，以便使液相分布均匀。图2(b)方法以等径三通分支，分支后的水平管上使用偏心大小头进行变径，在最后一个弯头到下一分支之间设直管段，用于稳定流体的流动状态，达到分配均匀的目的。22出口管道一般情况下，空冷器的出口各支管也应对称布置，但当空冷出口介质为液相时，均匀分配通常不太重要，也可采用一根集合管汇合，并布置在空冷器下方;另外，空冷器出口管道的布置应特别注意，避免与梁、柱等构筑物发生碰撞。23管道柔性设计与支吊架管道柔性设计和设置支吊架的主要目的是减少空冷器管嘴所受力矩和力，使其符合制造厂或相关标准的要求。增加管道柔性常见的方法是改变管道走向
6、，从而提高管道通过自身形变吸收热涨冷缩和其他位移形变的能力;而设置支架，将集合管支撑于其上，可有效减少管道自重对管嘴的作用力。管道的支撑方法常根据现场情况进行设计，空冷器入口管道的支撑，应尽量利用别处已有管架，例如将空冷自身构架向上延伸，或者依托空冷器平台生根做管架进行支撑;出口管道可制作倒门型支架生根于通道下，或三角支架生根于通道立柱的一侧。一般来说，进出口总管距离空冷器最近的一个管架宜设为弹簧支吊架，但具体情况需要通过应力分析计算后来确定。24实例某项目丁烷异构装置共有空冷器10台，其中产品冷凝器操作压力较高，且出入口均为气液两相流，为满足物流的均匀分配和管道柔性等的要求，采取了如图3所示
7、管道布置方式。该空冷器共2片管箱，管道布置相对简单，主管自位于EL1100m平台的换热器来，将构架立柱升高增设横梁对其支撑，采用对称形式均匀分为四股物流进入管束，入口的分支管道跨过空冷平台时，其管底至平台间留出了2200mm的空间，方便人员通过;出口也采用了相同的管道布置方法，采用顶平大小头进行变径，在升高的立柱间设置横梁对管道进行支撑。装置中丙烷塔冷凝器的工艺流程比较复杂，管道布置需要考虑的因素较多。首先，丙烷塔冷凝器有10个管箱，管嘴数量为20个，不能使用完全对称式的管道布置方法。管道自塔顶到空冷入口的距离较长且不保温，考虑到可能出现凝液及均匀分配的需要，管道布置时参考手册4中3片空冷器入
8、口管道的布置方法，尽量使管道对称。管道的设计模型如图4所示，自塔顶来的DN300主管首先分为两个对称的支管，支管继续分为两个，其中一个支管直接变径至DN150与一片管箱上的两个管口相连，而另一个支管则继续向下逐级缩径与分支，直到与空冷管束的管嘴相连，在需要变径处使用底平大小头以保证没有低点，可利用管廊和空冷构架向上延伸，或者在平台外沿设置一排立柱，在它们之间设置横梁作为管道的支撑;正常工况下，该空冷的出口为纯液相，故采用了较简单的管道布置方式，出口管通过平台下方直接进入主管汇合，主管的支撑则利用立柱生根做三角支架。3结论通过运用标准规范进行空冷器的布置与管道设计，应根据实际情况灵活调整方案。空冷器布置时采用主构架比空冷构架宽的方法，方便升高主构架立柱作为支撑。空冷器出、入口的管道布置应考虑流体的均匀分配，采用对称形式的管道布置。参考文献1中华人民共和国工业和信息化部SH30112011石油化工工艺装置布置设计规范S北京:中国石化出版社，20112中华人民共和国工业和信息化部SH/T31222013炼油装置工艺管道流程设计规范S北京:中国石化出版社，20133中华人民共和国工业和信息化部SH30122011石油化工金属管道布置设计规范S北京:中国石化出版社，20114王怀义，张德姜石油化工管道安装设计便查手册M北京:中国石化出版社，2014
