摘　要：介紹蒸汽伴熱系統的結構。依據SH／T 3040—2013《中國石油化工管道伴管和夾套管設計規范》，結合設計經驗，對蒸汽伴熱系統關鍵設計內容進行分析，探討設計時應注意的問題。

關鍵詞：蒸汽伴熱；伴管；被伴管；設計

Key Design Points of Steam Tracing System for Process Piping

Abstract：The structure of steam tracing system is introduced．Combined the design experience，the key design points of steam tracing system is analyzed according to the Design Specification of Tracing Piping and Jacket Piping for Petrochemical Industry(SH／T 3040—2013)．The problems that should be paid attention to in the design are discussed．

Keywords：steam tracing；tracing plpmg；traced piping；design

伴熱是一種行之有效的管道防凍和保溫措施，工作原理是利用伴熱介質熱量，對被伴管散熱損失加以補充，起到防凍、保溫的作用，伴熱介質可選用熱水、蒸汽等^[1-2]。蒸汽取用方便，潛熱大，成為煉油和化工工藝裝置伴熱系統介質的首選。然而在一些工程中，蒸汽伴熱系統的設計隨意性較大，不規范，不僅無法實現伴熱系統的正常功能，而且增加了能耗和維修成本。本文對工藝管道蒸汽伴熱系統的設計要點進行探討。

1　蒸汽伴熱系統設計

①蒸汽伴熱系統組成

蒸汽伴熱系統組成見圖1，主要包括：蒸汽總管，蒸汽引入管，蒸汽分配站，伴管，被伴管，凝結水收集站，凝結水引出管，凝結水總管等^[3]。

②伴管計算外直徑及根數

根據SH／T 3040—2013《石油化工管道伴管和夾套管設計規范》(以下簡稱《規范》)，伴管計算外直徑d、伴管根數n的計算式分別為：

式中d——伴管計算外直徑，m

k——熱損失附加系數，取1.25

t——被伴介質維持溫度，℃

ta——環境溫度，℃

Kt——伴管總傳熱系數，W／(m²·K)

tst——伴熱介質溫度，℃

l——保溫管保溫材料熱導率，W／(m·K)

Do——保溫管外直徑，m

Di——保溫管內直徑，m

ho——保溫管外表面傳熱系數，W／(m²·K)

hi——保溫管內表面傳熱系數，W／(m²·K)，一般取13.95W／(m²·K)

n——伴管根數

do——伴管選型外直徑，m

③最大允許有效伴熱長度

伴管沿被伴管的最大允許有效伴熱長度按表1確定，表1中p為蒸汽壓力。

④伴管U形彎累計上升高度

由于被伴管常采用U形補償，以及受到安裝現場實際條件制約，伴管出現U形彎是不可避免的。U形彎的出現將增加伴管的阻力，易產生氣阻和液阻。因此，《規范》對伴管U形彎允許累計上升高度進行了規定，見表2。

⑤蒸汽分配站和凝結水收集站

在3m半徑范圍內，若存在3個或3個以上的伴熱點及回收點時，伴熱系統應設置蒸汽分配站和凝結水收集站。蒸汽分配站、凝結水收集站應預留1～2個備用接頭。

《規范》規定，先計算蒸汽分配站、凝結水收集站各種管徑伴管總根數(應包括備用接頭管徑對應的根數)N，然后根據表3選取蒸汽分配管、蒸汽引入管、凝結水集合管、凝結水引出管公稱直徑。當N超過16時，宜設立兩座或兩座以上蒸汽分配站、凝結水收集站。N的計算式為：

N=n1+2n2+3n3

式中N——蒸汽分配站、凝結水收集站各種管徑伴管總根數

n1——公稱直徑分別為10、12、15mm的伴管根數

n2——公稱直徑為20mm的伴管根數

n3——公稱直徑為25mm的伴管根數

2　需注意的闋題

a．蒸汽引入管應從蒸汽總管頂部引出，并在靠近引出位置設切斷閥，切斷閥宜設置在水平管段上。

b．每根伴管宜單獨設疏水閥，不與其他伴管合并疏水。為防止蒸汽竄入凝結水管網，干擾凝結水系統正常運行，疏水閥組不得設置旁路閥。為便于疏水閥檢修，疏水閥上下游各設一個切斷閥。

c．伴管應從高點引入，沿被伴管由高到低敷設，凝結水應從低點排出，應盡量減少U形彎，防止產生氣阻和液阻。

d．伴管在低點應設放水點，高點設放氣點。

e．通過疏水閥后的不回收凝結水，宜集中排放。

f．在密閉凝結水系統中，凝結水引出管宜沿凝結水流向45°斜接在凝結水集合管頂部。在敞開凝結水系統中，疏水閥排出的凝結水應經汽—水分離器處理后排至下水系統。

g．被伴管水平敷設時，伴管應安裝在被伴管下方一側或兩側。被伴管豎直敷設時，伴管根數大于或等于2根時，宜圍繞被伴管均勻敷設。

h．保溫層宜選用半硬質管殼或硬質管殼，也可以選用軟質氈包裹，但軟質氈內應設置鍍鋅薄鋼板或鍍鋅鐵絲制成的支撐骨架，以保證良好的加熱空間。

i．當被伴管為干管，其支管不需伴熱時，支管上的第一個切斷閥應予以伴熱，見圖2。

j．伴管直管段應每隔20～30m設一個補償器，補償器可采用U形、Q形、螺旋纏繞形。

k．伴管直管段每隔1.0～1.5m用金屬扎帶或鐵絲捆扎在被伴管上。U形彎附近的捆扎間距不大于0.4m；在被伴管彎頭處捆扎間距應縮短，且與彎頭焊縫距離不大于0.2m，以使得這些位置的伴管與被伴管接觸緊密。

參考文獻：

[1]李云，張兵強．地熱用于油田集輸伴熱及發電的經濟性分析[J]．煤氣與熱力，2009，29(1)：A05-A07．

[2]李松，田剛，郜閩慧．地熱水用于油田集輸伴熱工程的設計[J]．煤氣與熱力，2010，30(8)：A25-A26．

[3]土少蓋，鄭學鋒．化工工藝管道蒸汽伴管的設計[J]．化肥設計，2008(2)：21-24．

本文作者：李云  張兵強

作者單位：中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司