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設(shè)備及管道設(shè)計溫度的確定

發(fā)布時間：

2024-06-05 09:31

石油化工企業(yè)在生產(chǎn)的過程當中，我們作為工程師通常會與一系列的溫度打交道，最常見的為正常運行溫度，工藝報警溫度，緊急切斷溫度，泄放溫度等工藝運行時的溫度。我們在設(shè)計和管理這些溫度時，不要忘記了相應(yīng)的設(shè)備和管道的設(shè)計溫度。
設(shè)備和管道的設(shè)計溫度是設(shè)備和管道選材的重要依據(jù)之一，選擇合理的設(shè)計溫度既能夠保證運行的安全，有能夠保證具有較高的性價比，因此在前期設(shè)計過程中，我們作為工程師應(yīng)當確定設(shè)備和管道的設(shè)計溫度。
通常，每一個反應(yīng)或每一個工藝過程都有正常的運行溫度范圍，當然也有異常工況下的溫度范圍以及極端條件下的溫度范圍。我們在設(shè)計設(shè)備和管道設(shè)計溫度時需要考慮最苛刻的溫度條件，因此需要我們不僅僅要考慮工藝的情況，還需要考慮環(huán)境因素、異常工況、應(yīng)急處置時的工況。
1、設(shè)備及管道的設(shè)計溫度不應(yīng)該低于操作過程當中最苛刻工況下的溫度。
當然對于一些極端條件，各類材料的溫度適用范圍可能不能滿足最苛刻工況下的溫度要求，需要我們進一步的核算。
不同的管道設(shè)備管件及零配件，緊固件等，其選用的設(shè)計溫度范圍可以不同。
2、對于沒有絕熱保護保溫層的設(shè)備及管道
當介質(zhì)的溫度小于65℃時，管道設(shè)備及其組成件的設(shè)計溫度應(yīng)該與介質(zhì)的溫度相同。
但是得注意考慮到陽光照射、靠近加熱熱源等情況導(dǎo)致的管道額外升溫。如：管道與其他高溫管道并排，靠近加熱爐等收到熱輻射，導(dǎo)致管道運行時的溫度升高的情況。
當沒有絕熱層的管道中介質(zhì)溫度大于65℃時：
  • 與直接加熱介質(zhì)接觸的管道組件及零配件，設(shè)計溫度不應(yīng)該低于介質(zhì)溫度的95%；
  • 松套法蘭的設(shè)計溫度不低于介質(zhì)的85%；
  • 其他法蘭不低于介質(zhì)溫度的90%；
  • 螺栓螺母緊固件的設(shè)計溫度不低于介質(zhì)的80%。
在實際的設(shè)計過程當中，設(shè)計溫度的參數(shù)應(yīng)當選用介質(zhì)的溫度，只有當材料的適用溫度范圍不能滿足介質(zhì)溫度要求時，才按照上述要求執(zhí)行。
3、對于有外保溫的設(shè)備及管道
應(yīng)當選用介質(zhì)的溫度作為設(shè)計溫度。當然如果條件允許的話，也可以用實測的溫度作為設(shè)計溫度。
實際上，在生產(chǎn)過程當中，實測溫度往往并不是最苛刻工況下的溫度，因此通常情況下仍然需要采用最苛刻工況下的溫度作為設(shè)計溫度。
4、帶有內(nèi)襯層或內(nèi)隔熱層的設(shè)備及管道
設(shè)備或管道的外層材料設(shè)計溫度要經(jīng)過傳熱計算或?qū)崪y確定。
如：對于一些爐窯，其內(nèi)層采用耐火材料，而外層的鋼選用的設(shè)計溫度需要經(jīng)過傳熱計算或?qū)嶋H測定，確定其外壁的溫度后選用合適的設(shè)計溫度，從而確定最佳的材料。
5、帶有加熱、伴熱或夾套的設(shè)備及管道
這種情況下不能僅僅依靠介質(zhì)溫度作為設(shè)計溫度，而是選用溫度最高的一方作為設(shè)計溫度。
即：如果工藝介質(zhì)溫度高于加熱介質(zhì)，則選用工藝介質(zhì)溫度作為設(shè)計溫度；當加熱介質(zhì)溫度高于工藝介質(zhì)溫度時，應(yīng)當選用加熱介質(zhì)作為設(shè)計溫度。
當然如果采用伴熱管在外壁敷設(shè)的方式進行加熱，那么工藝主管的設(shè)計溫度取值應(yīng)參考：伴熱管的最高溫度減10℃與工藝介質(zhì)的最高溫度相比，兩者中較高者作為設(shè)計溫度。
6、安全泄放溫度
安全泄放時的設(shè)備及管道溫度不同，應(yīng)當選用泄放時的工況情況下的最高或最低溫度。
如：因為超溫而導(dǎo)致容器超壓，達到泄放條件后，泄放介質(zhì)通過泄放管道或設(shè)備泄放。此時，泄放出的氣體或液體介質(zhì)的溫度通常情況下較高，因此泄放管道和設(shè)備在進行設(shè)計溫度選用時，應(yīng)當考慮泄放工況下的異常高溫的情況。
對于一些液化烴類或者是其他物質(zhì)泄放時，由于泄放出的氣體壓力變化而發(fā)生膨脹，膨脹的氣體吸收外部熱量，從而導(dǎo)致介質(zhì)溫度降低。相應(yīng)的，在這種工況下，泄放管道和設(shè)備要選用適合此種低溫工況的材質(zhì)。
7、實驗溫度
如果設(shè)備或管道需要進行實驗，所選用的是管道或設(shè)備的設(shè)計溫度應(yīng)當滿足實驗時最苛刻溫度的要求。
管道和設(shè)備設(shè)計溫度是材質(zhì)選擇的一個重要參數(shù)，我們要根據(jù)具體的工藝情況、異常工況等，充分考慮各種內(nèi)在和外在的因素，確定最合適的設(shè)備及管道設(shè)計溫度，從而實現(xiàn)安全與效益的并重。

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