化工厂工艺管道防冻保温设计方法

作者/来源：郑学锋，段中华(中国五环化学工程公司，湖北 武汉 430223)   日期： 2008-09-27   点击率：2207

    在化工厂管道设计中，管道的保温和伴热虽然常见，但管道的防冻保温设计却容易忽略，特别是在我国北方的寒冷和严寒地区，管道的防冻保温设计更是马虎不得。在恶劣的气候条件下，曾出现蒸汽管支管冻裂的情况，因此北方地区的管道配管有其特殊的要求，不能按普通的要求设计。目前国内实行的设计标准中尚无一个系统完善的设备、管道防凝、防冻准则，设计人员通常依据自身的现场经验和沿用的习惯做法进行设计。笔者试图结合工程现场遇到的问题，重点阐述工艺管道防冻保温的设计方法和相关注意事项，以期为北方地区工业管道设计提供参考和借鉴。 1  工艺管道内介质冻结机理     当介质在管道内流动时，由于散热损失的存在，介质的温度沿流程逐渐降低。在有限的管道长度内，在一般的散热损失情况下，通常介质温度不至于降低到介质的凝固点或冰点；但当管内介质停止流动时，由于介质得不到热量的补充，温度就有可能降至凝固点或冰点，甚至更低，从而发生冻结，轻则堵塞管道，重则导致管道破裂。通常在管内介质冻结时，首先是紧靠管内壁的介质开始冻结，圆形管道中冻结的介质沿管壁呈环状，然后逐渐增加冻结层厚度，直至冻结到管中心而堵塞管道。     由上述介质冻结过程分析可知，管内介质冻结是一个不稳定的传热过程。由于不稳定传热过程的计算比较复杂，因此，在工程上一般采用简化方法，即按照稳定传热的热平衡方法计算防止冻结的保温层厚度，并适当考虑安全因素。 2  工艺管道防冻保温设计方法 2.1  工艺管道的防冻     在寒冷或严寒地区，对于介质内含水的设备和管道，如果是连续操作且管道长而集中，则采用保温、伴热的方式防冻，亦或采用设置排液、吹扫或辅助管道的方式防冻。从工艺介质角度来说，有下列情况之一的管道必需进行防冻设计：①气体冷凝时会产生腐蚀性的介质；②气体含有水分，同时在压力下降时有可能生成冷凝水或结冰的介质。     保温是为了减少设备管道及其附件向周围环境散热而在其外表面采取的包覆措施。管道的防冻方式一般有保温和伴热2种。为了防止管道或设备被冻坏，必须根据介质间断的时间计算出保温层的厚度，以防止或延长冻结时间。加热保温....