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設備及管道設計溫度的確定

發布時間：

2024-06-05 09:31

石油化工企業在生產的過程當中，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。我們在設計和管理這些溫度時，不要忘記了相應的設備和管道的設計溫度。
設備和管道的設計溫度是設備和管道選材的重要依據之一，選擇合理的設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，因此在前期設計過程中，我們作為工程師應當確定設備和管道的設計溫度。
通常，每一個反應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。我們在設計設備和管道設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，還需要考慮環境因素、異常工況、應急處置時的工況。
1、設備及管道的設計溫度不應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。
不同的管道設備管件及零配件，緊固件等，其選用的設計溫度范圍可以不同。
2、對于沒有絕熱保護保溫層的設備及管道
當介質的溫度小于65℃時，管道設備及其組成件的設計溫度應該與介質的溫度相同。
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溫度大于65℃時：
  • 與直接加熱介質接觸的管道組件及零配件，設計溫度不應該低于介質溫度的95%；
  • 松套法蘭的設計溫度不低于介質的85%；
  • 其他法蘭不低于介質溫度的90%；
  • 螺栓螺母緊固件的設計溫度不低于介質的80%。
在實際的設計過程當中，設計溫度的參數應當選用介質的溫度，只有當材料的適用溫度范圍不能滿足介質溫度要求時，才按照上述要求執行。
3、對于有外保溫的設備及管道
應當選用介質的溫度作為設計溫度。當然如果條件允許的話，也可以用實測的溫度作為設計溫度。
實際上，在生產過程當中，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計溫度。
4、帶有內襯層或內隔熱層的設備及管道
設備或管道的外層材料設計溫度要經過傳熱計算或實測確定。
如：對于一些爐窯，其內層采用耐火材料，而外層的鋼選用的設計溫度需要經過傳熱計算或實際測定，確定其外壁的溫度后選用合適的設計溫度，從而確定最佳的材料。
5、帶有加熱、伴熱或夾套的設備及管道
這種情況下不能僅僅依靠介質溫度作為設計溫度，而是選用溫度最高的一方作為設計溫度。
即：如果工藝介質溫度高于加熱介質，則選用工藝介質溫度作為設計溫度；當加熱介質溫度高于工藝介質溫度時，應當選用加熱介質作為設計溫度。
當然如果采用伴熱管在外壁敷設的方式進行加熱，那么工藝主管的設計溫度取值應參考：伴熱管的最高溫度減10℃與工藝介質的最高溫度相比，兩者中較高者作為設計溫度。
6、安全泄放溫度
安全泄放時的設備及管道溫度不同，應當選用泄放時的工況情況下的最高或最低溫度。
如：因為超溫而導致容器超壓，達到泄放條件后，泄放介質通過泄放管道或設備泄放。此時，泄放出的氣體或液體介質的溫度通常情況下較高，因此泄放管道和設備在進行設計溫度選用時，應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泄放時，由于泄放出的氣體壓力變化而發生膨脹，膨脹的氣體吸收外部熱量，從而導致介質溫度降低。相應的，在這種工況下，泄放管道和設備要選用適合此種低溫工況的材質。
7、實驗溫度
如果設備或管道需要進行實驗，所選用的是管道或設備的設計溫度應當滿足實驗時最苛刻溫度的要求。
管道和設備設計溫度是材質選擇的一個重要參數，我們要根據具體的工藝情況、異常工況等，充分考慮各種內在和外在的因素，確定最合適的設備及管道設計溫度，從而實現安全與效益的并重。

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