煤氣化裝置中蒸汽管道的設計要點(diǎn)分析

Oct. 2015化肥設計第53卷第5 期Chemical Fertilizer Design2015年10月煤氣化裝置中蒸汽管道的設計要點(diǎn)分析戴光坤(東華工程科技股份有限公司,安徽合肥230024)摘要: 蒸汽作為煤氣化裝置中重要的工藝及公用工程物料,對煤氣化裝置生產(chǎn)運行至關(guān)重要,本文結合煤氣化裝置的布置特點(diǎn),對煤氣化裝置中不同用途的蒸汽管道的布置特點(diǎn)進(jìn)行分析與研究,提出了煤氣化裝置蒸汽管道的布置要點(diǎn)及建議。關(guān)鍵詞:煤氣化裝置;蒸汽管道;設計要點(diǎn)doi : 10.3969/j. issn. 1004 - 8901. 2015.05. 007中圖分類(lèi)號: TQ545文獻標識碼:B文章編號:1004 - 8901 (2015)05 -0024 -03Analysis on Key Points of Steam Piping Design of Coal Gasification UnitDAI Guang-kun( East China Enginering Science & Technology Co.，Ld. , Hefei Anhui 230024 China)As per the layout features of coal gasification unit, this paper analyzes and studies the layout features of varied steam pipelines in the unit and also presentskey points and suggestions for steam piping layout of coal gasification unit.Keywords: coal gasification unit; steam pipeline; key points of designdoi:10. 3969/j. ssn. 1004 - 8901. 2015.05.007蒸汽作為煤氣化裝置中重要的工藝物料及公經(jīng)驗,以便于蒸汽管道在滿(mǎn)足工藝要求的同時(shí),更用工程物料,對煤氣化裝置的生產(chǎn)運行至關(guān)重要。易安裝、操作及檢修。-般而言,煤氣化裝置中蒸一方面,其與煤在氣化爐內高溫狀態(tài)下發(fā)生化學(xué)反汽管道按如下原則進(jìn)行布置設計。應生成合成氣(CO+H2),為下游裝置提供原料;另(1)裝置內管廊布置蒸汽主管,進(jìn)人煤氣化框一方面,其作為裝置內各類(lèi)設備、管道、儀表的伴熱架的蒸汽分支總管一般從蒸汽主管向上90°或者熱源和吹掃介質(zhì),為整個(gè)裝置的安全穩定及長(cháng)周期45°抽出。運行提供了必要的保障。(2)對于蒸汽分支總管管徑≤1/2蒸汽主管管一般來(lái)說(shuō),煤氣化裝置的蒸汽管道分為工藝用徑時(shí),可水平抽出,但是蒸汽分支總管從蒸汽主管蒸汽管道、公用工程用蒸汽管道(中壓、低壓)2大抽出的部位應為等徑三通與頂平偏心異徑管的組類(lèi)。由于蒸汽管道的用處不同，其設計也有其相應合結構。的特點(diǎn)及要求,加上煤氣化裝置具有框架高、樓層(3)引入煤氣化框架的蒸汽分支總管應設計不多、單層操作面積大、設備多、管道復雜、空間緊湊小于0. 3%的坡度坡向蒸汽主管,以便于蒸汽冷凝等特點(diǎn)，使得蒸汽管道的布置愈發(fā)顯得復雜而液順利返回蒸汽主管。重要。。(4 )蒸汽分古總管應沿煤氣化框架樓面下方布筆者結合多年的工程經(jīng)驗,就煤氣化裝置中蒸中國煤化工y汽分支總管上穿樓面汽管道的設計要點(diǎn)作如下分析。12.MHCNMHG高度計)，既方便操1煤氣化裝 置中蒸汽管道布置的一般原則作,又可避免存液。由于煤氣化裝置具有框架高、樓層多、單層操.作者簡(jiǎn)介:戴光坤(1988年-),男,安徽六安人,2012年畢業(yè)于湖南作面積大等特點(diǎn),蒸汽管道的布置更加需要技巧和大學(xué)化學(xué)專(zhuān)業(yè),碩士,現主要從事設備布置與管道設計等工作。第5期戴光坤煤氣化裝 置中蒸汽管道的設計要點(diǎn)分析(5)進(jìn)人煤氣化框架的公用工程所用蒸汽支管靠近。數量由煤氣化框架每層樓面的面積決定,以保證半2.3疏水 閥組的設計徑15m范圍內能夠找到蒸汽分支總管為宜。為保證裝置正常運行,工藝用蒸汽管道內-一定.(6)公用工程用蒸汽分支總管宜與氮氣、新鮮不能存有冷凝液,因此,在工藝用蒸汽管道的局部水等公用工程管道同通道布置,該通道易靠近煤氣低點(diǎn)處設置疏水閥組是常見(jiàn)做法,但從實(shí)際運行效化框架結構柱及主梁布置,且不影響通道的通暢。果來(lái)看,應按照避免蒸汽管道積液的原則,盡量減蒸汽管道應布置在該通道靠近結構柱的--側。少疏水閥組的設置。當必須設置疏水閥組時(shí),應盡(7)蒸汽管道的應力補償應盡量借助于框架的量將疏水閥組靠近蒸汽管道布置,并為疏水閥組設結構特點(diǎn)進(jìn)行設計，以自然補償為宜。置旁路,便于疏水閥的在線(xiàn)檢修。(8)由于裝置內管廊位于蒸汽系統的最低點(diǎn)疏水閥組的布置主要由布置的空間和疏水閥(除局部分支蒸汽管道外),因此在裝置內管廊蒸汽的形式?jīng)Q定。一般而言，在進(jìn)行疏水閥組布置時(shí)，主管的末端應設置積液包。首先需要弄清楚的是疏水閥的型號及布置要求,對(9)當裝置內管廊的蒸汽管道標高高于全廠(chǎng)外于有豎向安裝要求的疏水閥組,應盡可能采用豎向管廊蒸汽總管的時(shí)候,宜將裝置內管廊蒸汽主管的布置,且應注意蒸汽冷凝液的流向(.上進(jìn)下出或下末端設計成裝置內管廊蒸汽主管的最高點(diǎn)，裝置內進(jìn)上出),做到疏水閥組布置盡可能合理。管廊蒸汽主管應0.3%坡向全廠(chǎng)外管廊的蒸汽總2.4 蒸汽放空管道的設計管,此時(shí)積液包可不設置。蒸汽放空管道的布置是保障蒸汽系統安全的(10)裝置內管廊上蒸汽主管末端管段的長(cháng)度重要手段,其可以是手動(dòng)操作的放空管道,也可是越短越好,并以法蘭收尾為宜。自動(dòng)控制的放空管道,更可以是通過(guò)安全閥放空的(11)煤氣化裝置框架內0 m層蒸汽支管較蒸管道。不管對于哪-類(lèi)蒸汽放空管道，其管道布置汽分支總管低,應根據不同情況設排液閥或(和)疏的原理都是--致的,即在保證閥門(mén)方便操作的前提水閥組等。下,閥前無(wú)積液點(diǎn),閥后設置積液包。為充分保障操作人員的人身安全,煤氣化裝2工藝用蒸汽管道的設計要點(diǎn)置框架內的所有放空管道都應引到框架最頂層專(zhuān)工藝用蒸汽管道是指參與氣化反應生成合成用的放空平臺集中放空，放空口以高于放空平臺氣的蒸汽管道,其上閥組多,且出于管網(wǎng)安全考慮,3000 mm為宜，且蒸汽放空管道端部宜為“T”形.多設計有蒸汽放空管道，其布置的要點(diǎn)如下。設計,避免以倒“L”形收尾,這是因為“T”形的設2.1蒸汽管道的整體布置計可以平衡放空氣體的反作用力,而倒“L”形則會(huì )工藝用蒸汽管道宜布置在煤氣化框架的邊因為放空氣體反作用力的原因,對放空管道造成緣一外挑平臺，上,這樣既美觀(guān)，又不影響其他管破壞,甚至傷人。道及設備的布置。同時(shí),為避免蒸汽管道積液,減這種布置方式?jīng)Q定了放空閥之后的積液包是少疏水閥組的設置,保障工藝用蒸汽順暢到達目的整個(gè)放空管系的最低點(diǎn),并用管道將積液包連通至設備或管道,應將該管道的終點(diǎn)設計成該管系的最裝置排液總管(一根從地到天的管子，兩端均不封高點(diǎn),從而保證所有可能產(chǎn)生的蒸汽冷凝液可以沿口,少量蒸汽、冷凝液、廢水等均可與之連接,液體著(zhù)管道反向順利流回蒸汽主管,避免積液造成水擊流到0m層地溝中,氣體向上排至大氣)，并設置手等現象發(fā)生。動(dòng)切斷閥(常開(kāi))。需要強調的一.點(diǎn)是,為充分保障2.2控制閥組的設計操作人員的人身安全,不建議采用常規的在閥后低控制閥組是用來(lái)控制蒸汽流量的裝置,在考慮.點(diǎn)開(kāi)一“淚孔”的方式排凈蒸汽放空管道中液體,因閥組設計時(shí),不僅要按照工藝要求將之布置在合適的為1中國煤化工往較高,一旦放空,通.樓層,更應考慮閥組操作、檢修的方便,將之布置在合過(guò)“:YHCNMHG能對人身造成傷害。適的方位。同時(shí),為便于導淋閥門(mén)]的操作,蒸汽控制2.5蒸汽 管道的熱應力處理閥組管道的管底標高以高于樓面500mm為宜。對于蒸汽管道的熱應力處理,應結合框架的結為了防止閥組旁路切斷閥前積液,應將切斷閥構特點(diǎn),盡量通過(guò)閥組等管道組件的布置實(shí)現管道布置在靠近蒸汽主管的水平管段,且距離盡量的自然補償,避免過(guò)多人為設置的“π”形補償。也●26●化肥設計2015年第53卷就是說(shuō)，合理的布置,不僅可以解決蒸汽管道的熱伴熱及公用物料站用蒸汽總管引自裝置內管廊蒸應力問(wèn)題,還可以做到管道布置的美觀(guān),且宜于操汽主管后,水平進(jìn)入煤氣化框架，然后沿著(zhù)煤氣化作、檢修?？蚣茇Q直向上到框架頂部,整體布置是-一個(gè)逐 步升高的過(guò)程。但是在0m層布置的蒸汽管道,不可避3公用工程用蒸汽管道的設計要點(diǎn)免成為蒸汽管系中的-一個(gè)局部低點(diǎn),需要在此設置公用工程用蒸汽管道一般服務(wù)于工藝管道及-套疏水閥組,以便蒸汽冷凝液能夠及時(shí)有效排至設備的吹掃、伴熱等用途,其中中壓蒸汽僅服務(wù)于蒸汽冷凝液管網(wǎng),并加以回收利用。工藝管道及設備的伴熱。關(guān)于疏水閥組的設置,應該充分考慮開(kāi)車(chē)、3.1蒸汽伴熱站用蒸汽管道的設計事故、正常運行等幾個(gè)工況，選擇合適的疏水閥對于煤氣化裝置而言,蒸汽除了作為工藝介質(zhì)及管道口徑,一方面避免大量積液難以及時(shí)有效參與氣化反應生成合成氣外,另一重要用途就是作為排除,另一方面也要避免過(guò)度設計造成經(jīng)濟上的伴熱介質(zhì)對整個(gè)煤氣化裝置的生產(chǎn)運行保駕護航。浪費。伴熱用蒸汽管道分為中壓蒸汽伴熱管道和低3.4蒸汽管道的防凍設計壓蒸汽伴熱管道,其中,低壓蒸汽伴熱管道總管和我國煤化工產(chǎn)業(yè)的布局是由我國能源分布情公用物料站內蒸汽總管共管設計，即- -根管道兩種況決定的,主要分布在我國北方地區,甚至是嚴寒用途,此種做法既可以節約管材費用,又可以節約地區。在這些地區，如果蒸汽管道-旦遇到裝置布置空間。而中壓蒸汽伴熱總管則與低壓蒸汽伴事故停車(chē)等情況,很容易造成蒸汽管道凍結、閥門(mén)熱總管并排布置,并結合框架梁柱結構以及伴熱管凍爆等事故的發(fā)生。因此,在進(jìn)行蒸汽管道設計具體走向的需要,盡量做到自然補償。時(shí),應盡量避免液袋、死角的產(chǎn)生,并設置緊急排對于從伴熱用蒸汽總管引出來(lái)的去伴熱站的液管道,以保證在緊急事故停車(chē)狀態(tài)下,有必要的蒸汽支管,應從總管引出后沿著(zhù)樓面下方布置,蒸手段將蒸汽管道內的冷凝液及時(shí)排出,避免因寒汽支管通過(guò)管道預留孔向上接入布置在樓面上的冷氣候原因造成煤氣化裝置不必要的損失。蒸汽伴熱站，,杜絕蒸汽支管沿樓面布置。對于水平4結語(yǔ)管道部分,應設計0.3%坡度坡向伴熱用蒸汽總管。3.2公用物料站內蒸汽管道的設計蒸汽管道是煤氣化裝置內重要的公用工程管公用物料站用蒸汽管道的數量由煤氣化裝置道,除一部分參與氣化反應生成合成氣外,其他則框架每層操作面積決定,保證半徑在15 m范圍內,主要作蒸汽伴熱、吹掃等用途,其對于煤氣化裝置能夠順利連接到蒸汽管道為宜。安全、穩定、長(cháng)周期運行十分關(guān)鍵。筆者從煤氣化公用物料站內蒸汽分支管道的高度以高出該層裝置的特點(diǎn)出發(fā)，就煤氣化裝置內蒸汽管道的布置操作面1200mm為宜,蒸汽分支管上切斷閥距離蒸原則、不同用途蒸汽管道的布置要點(diǎn)進(jìn)行了剖析,汽總管最近,且蒸汽分支管端部采用彎頭向下連接快提出了煤氣化裝置蒸汽管道的布置要求和建議,希裝接頭,以便于蒸汽使用時(shí)方便橡膠軟管連接,且不望本文的論點(diǎn)能夠為國內外同類(lèi)裝置的建設提供會(huì )因為誤操作等因素造成對人員的人身安全傷害。- -定的參考,對提升我國化工行業(yè)蒸汽管道的設計3.3疏水裝置的設計水平起到積極的促進(jìn)作用。由于煤氣化框架高度很大,一.般在100m以上，收稿日期: 2015-06-15行業(yè)信息中國煤化工神華寧煤煤制油項HCNMHG2015年6月,神華寧煤400萬(wàn)V/a煤制油項目詳細設計完成98. 14% ,氣化爐、各類(lèi)塔器等大件設備累計到場(chǎng)81%;工藝設備到場(chǎng)7986臺,占總量的74%;工藝管線(xiàn)到場(chǎng)1161 km,占總量的58% ;項目超限設備制造完成139臺,完成總量的71% ;各裝置主體鋼結構總安裝量接近80% , 廠(chǎng)外管主體鋼結構安裝完成90%。(本刊通訊員)