煤气化装置中蒸汽管道的设计要点分析

Oct. 2015化肥设计第53卷第5 期Chemical Fertilizer Design2015年10月煤气化装置中蒸汽管道的设计要点分析戴光坤(东华工程科技股份有限公司,安徽合肥230024)摘要: 蒸汽作为煤气化装置中重要的工艺及公用工程物料,对煤气化装置生产运行至关重要,本文结合煤气化装置的布置特点,对煤气化装置中不同用途的蒸汽管道的布置特点进行分析与研究,提出了煤气化装置蒸汽管道的布置要点及建议。关键词:煤气化装置;蒸汽管道;设计要点doi : 10.3969/j. issn. 1004 - 8901. 2015.05. 007中图分类号: TQ545文献标识码:B文章编号: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蒸汽作为煤气化装置中重要的工艺物料及公经验,以便于蒸汽管道在满足工艺要求的同时,更用工程物料,对煤气化装置的生产运行至关重要。易安装、操作及检修。-般而言,煤气化装置中蒸一方面,其与煤在气化炉内高温状态下发生化学反汽管道按如下原则进行布置设计。应生成合成气(CO+H2),为下游装置提供原料;另(1)装置内管廊布置蒸汽主管,进人煤气化框一方面,其作为装置内各类设备、管道、仪表的伴热架的蒸汽分支总管一般从蒸汽主管向上90°或者热源和吹扫介质,为整个装置的安全稳定及长周期45°抽出。运行提供了必要的保障。(2)对于蒸汽分支总管管径≤1/2蒸汽主管管一般来说,煤气化装置的蒸汽管道分为工艺用径时,可水平抽出,但是蒸汽分支总管从蒸汽主管蒸汽管道、公用工程用蒸汽管道(中压、低压)2大抽出的部位应为等径三通与顶平偏心异径管的组类。由于蒸汽管道的用处不同，其设计也有其相应合结构。的特点及要求,加上煤气化装置具有框架高、楼层(3)引入煤气化框架的蒸汽分支总管应设计不多、单层操作面积大、设备多、管道复杂、空间紧凑小于0. 3%的坡度坡向蒸汽主管,以便于蒸汽冷凝等特点，使得蒸汽管道的布置愈发显得复杂而液顺利返回蒸汽主管。重要。。(4 )蒸汽分古总管应沿煤气化框架楼面下方布笔者结合多年的工程经验,就煤气化装置中蒸中国煤化工y汽分支总管上穿楼面汽管道的设计要点作如下分析。12.MHCNMHG高度计)，既方便操1煤气化装 置中蒸汽管道布置的一般原则作,又可避免存液。由于煤气化装置具有框架高、楼层多、单层操.作者简介:戴光坤(1988年-),男,安徽六安人,2012年毕业于湖南作面积大等特点,蒸汽管道的布置更加需要技巧和大学化学专业,硕士,现主要从事设备布置与管道设计等工作。第5期戴光坤煤气化装 置中蒸汽管道的设计要点分析(5)进人煤气化框架的公用工程所用蒸汽支管靠近。数量由煤气化框架每层楼面的面积决定,以保证半2.3疏水 阀组的设计径15m范围内能够找到蒸汽分支总管为宜。为保证装置正常运行,工艺用蒸汽管道内-一定.(6)公用工程用蒸汽分支总管宜与氮气、新鲜不能存有冷凝液,因此,在工艺用蒸汽管道的局部水等公用工程管道同通道布置,该通道易靠近煤气低点处设置疏水阀组是常见做法,但从实际运行效化框架结构柱及主梁布置,且不影响通道的通畅。果来看,应按照避免蒸汽管道积液的原则,尽量减蒸汽管道应布置在该通道靠近结构柱的--侧。少疏水阀组的设置。当必须设置疏水阀组时,应尽(7)蒸汽管道的应力补偿应尽量借助于框架的量将疏水阀组靠近蒸汽管道布置,并为疏水阀组设结构特点进行设计，以自然补偿为宜。置旁路,便于疏水阀的在线检修。(8)由于装置内管廊位于蒸汽系统的最低点疏水阀组的布置主要由布置的空间和疏水阀(除局部分支蒸汽管道外),因此在装置内管廊蒸汽的形式决定。一般而言，在进行疏水阀组布置时，主管的末端应设置积液包。首先需要弄清楚的是疏水阀的型号及布置要求,对(9)当装置内管廊的蒸汽管道标高高于全厂外于有竖向安装要求的疏水阀组,应尽可能采用竖向管廊蒸汽总管的时候,宜将装置内管廊蒸汽主管的布置,且应注意蒸汽冷凝液的流向(.上进下出或下末端设计成装置内管廊蒸汽主管的最高点，装置内进上出),做到疏水阀组布置尽可能合理。管廊蒸汽主管应0.3%坡向全厂外管廊的蒸汽总2.4 蒸汽放空管道的设计管,此时积液包可不设置。蒸汽放空管道的布置是保障蒸汽系统安全的(10)装置内管廊上蒸汽主管末端管段的长度重要手段,其可以是手动操作的放空管道,也可是越短越好,并以法兰收尾为宜。自动控制的放空管道,更可以是通过安全阀放空的(11)煤气化装置框架内0 m层蒸汽支管较蒸管道。不管对于哪-类蒸汽放空管道，其管道布置汽分支总管低,应根据不同情况设排液阀或(和)疏的原理都是--致的,即在保证阀门方便操作的前提水阀组等。下,阀前无积液点,阀后设置积液包。为充分保障操作人员的人身安全,煤气化装2工艺用蒸汽管道的设计要点置框架内的所有放空管道都应引到框架最顶层专工艺用蒸汽管道是指参与气化反应生成合成用的放空平台集中放空，放空口以高于放空平台气的蒸汽管道,其上阀组多,且出于管网安全考虑,3000 mm为宜，且蒸汽放空管道端部宜为“T”形.多设计有蒸汽放空管道，其布置的要点如下。设计,避免以倒“L”形收尾,这是因为“T”形的设2.1蒸汽管道的整体布置计可以平衡放空气体的反作用力,而倒“L”形则会工艺用蒸汽管道宜布置在煤气化框架的边因为放空气体反作用力的原因,对放空管道造成缘一外挑平台，上,这样既美观，又不影响其他管破坏,甚至伤人。道及设备的布置。同时,为避免蒸汽管道积液,减这种布置方式决定了放空阀之后的积液包是少疏水阀组的设置,保障工艺用蒸汽顺畅到达目的整个放空管系的最低点,并用管道将积液包连通至设备或管道,应将该管道的终点设计成该管系的最装置排液总管(一根从地到天的管子，两端均不封高点,从而保证所有可能产生的蒸汽冷凝液可以沿口,少量蒸汽、冷凝液、废水等均可与之连接,液体着管道反向顺利流回蒸汽主管,避免积液造成水击流到0m层地沟中,气体向上排至大气)，并设置手等现象发生。动切断阀(常开)。需要强调的一.点是,为充分保障2.2控制阀组的设计操作人员的人身安全,不建议采用常规的在阀后低控制阀组是用来控制蒸汽流量的装置,在考虑.点开一“泪孔”的方式排净蒸汽放空管道中液体,因阀组设计时,不仅要按照工艺要求将之布置在合适的为1中国煤化工往较高,一旦放空,通.楼层,更应考虑阀组操作、检修的方便,将之布置在合过“:YHCNMHG能对人身造成伤害。适的方位。同时,为便于导淋阀门]的操作,蒸汽控制2.5蒸汽 管道的热应力处理阀组管道的管底标高以高于楼面500mm为宜。对于蒸汽管道的热应力处理,应结合框架的结为了防止阀组旁路切断阀前积液,应将切断阀构特点,尽量通过阀组等管道组件的布置实现管道布置在靠近蒸汽主管的水平管段,且距离尽量的自然补偿,避免过多人为设置的“π”形补偿。也●26●化肥设计2015年第53卷就是说，合理的布置,不仅可以解决蒸汽管道的热伴热及公用物料站用蒸汽总管引自装置内管廊蒸应力问题,还可以做到管道布置的美观,且宜于操汽主管后,水平进入煤气化框架，然后沿着煤气化作、检修。框架竖直向上到框架顶部,整体布置是-一个逐 步升高的过程。但是在0m层布置的蒸汽管道,不可避3公用工程用蒸汽管道的设计要点免成为蒸汽管系中的-一个局部低点,需要在此设置公用工程用蒸汽管道一般服务于工艺管道及-套疏水阀组,以便蒸汽冷凝液能够及时有效排至设备的吹扫、伴热等用途,其中中压蒸汽仅服务于蒸汽冷凝液管网,并加以回收利用。工艺管道及设备的伴热。关于疏水阀组的设置,应该充分考虑开车、3.1蒸汽伴热站用蒸汽管道的设计事故、正常运行等几个工况，选择合适的疏水阀对于煤气化装置而言,蒸汽除了作为工艺介质及管道口径,一方面避免大量积液难以及时有效参与气化反应生成合成气外,另一重要用途就是作为排除,另一方面也要避免过度设计造成经济上的伴热介质对整个煤气化装置的生产运行保驾护航。浪费。伴热用蒸汽管道分为中压蒸汽伴热管道和低3.4蒸汽管道的防冻设计压蒸汽伴热管道,其中,低压蒸汽伴热管道总管和我国煤化工产业的布局是由我国能源分布情公用物料站内蒸汽总管共管设计，即- -根管道两种况决定的,主要分布在我国北方地区,甚至是严寒用途,此种做法既可以节约管材费用,又可以节约地区。在这些地区，如果蒸汽管道-旦遇到装置布置空间。而中压蒸汽伴热总管则与低压蒸汽伴事故停车等情况,很容易造成蒸汽管道冻结、阀门热总管并排布置,并结合框架梁柱结构以及伴热管冻爆等事故的发生。因此,在进行蒸汽管道设计具体走向的需要,尽量做到自然补偿。时,应尽量避免液袋、死角的产生,并设置紧急排对于从伴热用蒸汽总管引出来的去伴热站的液管道,以保证在紧急事故停车状态下,有必要的蒸汽支管,应从总管引出后沿着楼面下方布置,蒸手段将蒸汽管道内的冷凝液及时排出,避免因寒汽支管通过管道预留孔向上接入布置在楼面上的冷气候原因造成煤气化装置不必要的损失。蒸汽伴热站，,杜绝蒸汽支管沿楼面布置。对于水平4结语管道部分,应设计0.3%坡度坡向伴热用蒸汽总管。3.2公用物料站内蒸汽管道的设计蒸汽管道是煤气化装置内重要的公用工程管公用物料站用蒸汽管道的数量由煤气化装置道,除一部分参与气化反应生成合成气外,其他则框架每层操作面积决定,保证半径在15 m范围内,主要作蒸汽伴热、吹扫等用途,其对于煤气化装置能够顺利连接到蒸汽管道为宜。安全、稳定、长周期运行十分关键。笔者从煤气化公用物料站内蒸汽分支管道的高度以高出该层装置的特点出发，就煤气化装置内蒸汽管道的布置操作面1200mm为宜,蒸汽分支管上切断阀距离蒸原则、不同用途蒸汽管道的布置要点进行了剖析,汽总管最近,且蒸汽分支管端部采用弯头向下连接快提出了煤气化装置蒸汽管道的布置要求和建议,希装接头,以便于蒸汽使用时方便橡胶软管连接,且不望本文的论点能够为国内外同类装置的建设提供会因为误操作等因素造成对人员的人身安全伤害。- -定的参考,对提升我国化工行业蒸汽管道的设计3.3疏水装置的设计水平起到积极的促进作用。由于煤气化框架高度很大,一.般在100m以上，收稿日期: 2015-06-15行业信息中国煤化工神华宁煤煤制油项HCNMHG2015年6月,神华宁煤400万V/a煤制油项目详细设计完成98. 14% ,气化炉、各类塔器等大件设备累计到场81%;工艺设备到场7986台,占总量的74%;工艺管线到场1161 km,占总量的58% ;项目超限设备制造完成139台,完成总量的71% ;各装置主体钢结构总安装量接近80% , 厂外管主体钢结构安装完成90%。(本刊通讯员)