蒸汽供热管道设计部分要点

  蒸汽在工业行业中用途广泛，可当作热源加热、保温；吹扫设备、防堵、疏通、消防灭火；消毒杀菌；在食品加工行业，过热蒸汽有时候用来烹饪和烘干、脱水；蒸汽还可拿来做功（比如作为动力），用于蒸汽轮机、发电机等。

  蒸汽根据压力、温度能分为：饱和蒸汽、过热蒸汽。根据蒸汽压力不同分为：低压蒸汽（P＜1.0MPa）、中压蒸汽（1.0 MPa≤P＜4.0 MPa）、高压蒸汽（4.0 MPa≤P＜12.0 MPa）、超高压及以上蒸汽（12.0 MPa≤P＜27.0 MPa）。

  在选择管径时，要根据蒸汽的需求量。当管径太大的时候，就会增多投资，加大热损失，同时也会增加冷凝水。当管径太小的时候，就会造成蒸汽使用点的压力，蒸汽流量不足，最后使水锤和冲蚀的现象发生。因此在选择管径的时候，不能过大或者过小。

  利用管道的自然弯曲管段来吸收管道的热伸长变形就是自然补偿。一般布置成Ｌ形、Ｚ形及空间立体弯３种类型作自然补偿。自然补偿的布置原则有：

  （１）当弯管转角小于１５０°时，采用自然补偿，大于１５０°则不得采用该补偿方式。

  （２）在进行自然补偿的时候，通常情况下其管道臂长小于２５ｍ，弯曲应力应当低于８０ＭＰａ。

  （３）在对管道进行布置的时候，尽可能在管道弯曲的基础上使用自然补偿，如果该补偿方式与实际情况不适应，那么需要使用合适的补偿器。

  一般情况下，比较常用的补偿器有方形补偿器、套筒补偿器、波纹管补偿器等，其中方形补偿器使用最为普遍。方形补偿器是用无缝钢管煨弯或弯头焊接制成。优点是制造方便，轴向推力相对比较小，后期需要维修的工作量较少，在运行时十分可靠；但是其不足是单向外伸臂相对来说较长，会占用比较大的面积，使用时要增设支架。

  （１）蒸汽管道补偿器尽量采用方形补偿器，如果实际情况无法使用这种补偿器，会考虑选择使用其他方式的补偿器。

  （２）在设置方形补偿器时，最好设置在两固定支架之间的中心位置。如因为地方限制不可能把方形补偿器布置在两固定支架之间的中心点上，较短一边直线管道的长度不宜小于该段全长的１／３。

  （４）方形补偿器安装时一般要预拉伸，当介质温度小于２５０0Ｃ时，预拉伸值为计算热伸长量的５０％；当介质温度为２５０￣４００0Ｃ时，预拉伸值为计算热伸长量的７０％。

  为使蒸汽管道在运行时安全可靠，设计阶段对管道的设计要不断优化，符合安全生产、保证供应、经济合理和保护环境的要求，合理的设计不仅能提高生产效率，也可增加经济效益。技术人员在设计时，要严格遵循现行的相关规范的要求，保证管道设计的安全性、合理性。

  管道应力计算的目的是保证管道系统在各种工况下具有足够的柔性，防止管道因热胀冷缩、端点附加位移、管道支承设置不当等造成以下问题：管道应力过大或金属疲劳引起管道破坏；管道连接处发生泄露；管道推力过或/和力矩过大，使与其相连的设备产生过大的应力或变形，影响设备的正常运行；管道推力或/和力矩过大引起管道支吊架破坏。

  由于蒸汽管道在输送过程中热量损失，管道内会产生凝结水，若不及时排除，在管道改变走向处可能产生水击，造成振动、噪声甚至管道破裂。

  因此，蒸汽管道需要设置疏水设施。一般设置在管道的末端、最低点；长距离输送的蒸汽管道每隔一段距离均需设置疏水。疏水阀安装地点示意图可参考下图进行设置。

  水平管道支吊架材料最大间距应满足强度和刚度条件。强度条件是控制管道自重弯曲应力不大于设计温度下许用应力的一半。刚度条件是限制管道自重产生的弯曲挠度，装置内管道设计挠度不应大于15mm；装置外管道的挠度不应大于38mm。

  管道的允许跨距应根据管径、管道壁厚、管道是否保温以及选用的保温材料密度确定来确定。在选取管道跨距时，可以参考相关设计手册中的经验数据进行选取。

  管道支吊架的种类就其结构而言型式众多，但仅考虑其功能和用途时，可大致分为以下几类。

  a、在选用管道支吊架时，应按照支承点所承受的荷载大小和方向、管道位移情况、工作温度、是否保温保冷、管道材质等条件选用合适的支吊架。

  b、当架空敷设的管道热胀量超过100mm时，应选用加长管托，以免管托滑到管架梁下。

  c、管道支吊架应在管道允许跨距内设置，并应满足下列要求：靠近设备；设置在集中荷载附近；设在弯管和大直径三通分支管附近；不应妨碍管道和设备的连接和检修。

  d、π形补偿器两侧的管道，导向支架局补偿器的弯头宜为管道公称直径的32~40倍。

  一般装置（生产车间）内的蒸汽供热管道，大多是架空敷设，很少有管沟敷设。主要原因是不易解决保温层的防潮和吸收管道热胀变形。在蒸汽供热管道布置时，应遵循下列规定：

  1）各种用途的蒸汽支管均应自蒸汽主管的顶部接出，当工艺要求在支管上设置切断阀时，切断阀应安装在靠近主管的水平管段上，以避免存液。

  2）一般从蒸汽主管上引出的蒸汽支管均应采用二阀组。而从蒸汽主管或支管引出接至工艺设备或工艺管道的蒸汽管上，必须设置三阀组，即两切断阀之间设置一个检查阀，以便观察是否发生泄露。

  3）在蒸汽供热管道的π形补偿器上，不得引出支管。在靠近π形补偿器两侧的支管上引出支管时，支管不应妨碍主管的变形或位移。因主管热胀而产生的支管引出点的位移，不应使支管承受过大的应力或过多的位移。

  4）连续排放或经常排放的乏汽管道，应引至非主要操作区和操作人员较少的地方。

  管道的直径需要合理的选择。优先选择的直径要满足上述的蒸汽管的需求。当直径过大时，会增加资金的投入量，增加热量的损失，同时也增加了冷凝水。当直径过小，会导致蒸汽流速偏大，从而增加了蒸汽压降，最终供汽端压力不足。最后，当发生水锤和侵蚀时，要选择安装管的直径不能过大或过小。根据应力要求安排管道，必须满足应力计算的严格要求。“π”形管补偿器的设定和推力补偿器的固定点应符合要求，将设备连接到蒸汽供热管道集箱，这样的操作可以提高设计工作的效率，避免水锤现象。安装装置或阀门时，管道会产生一定的振动和噪声，这就是所谓的水锤。为了避免水锤现象要注意管道疏水性的系统设置。此外，连接分支管要采用主通道的顶部蒸汽。管道不能使用太多的支管，避免发生部分管道下沉。

  山东中天科技工程有限公司有着丰富的蒸汽供热管道项目的设计经验，曾为多家知名生产企业进行工艺设计，设计合理，可以进行工程定制设计，实现前期设计、过程跟踪、后期优化的“一站式”设计服务。返回搜狐，查看更多