在化工廠管道設(shè)計(jì)中，管道的保溫和伴熱經(jīng)常見到，管道的防凍保溫設(shè)計(jì)不容忽視，特別是在高寒地區(qū)的化工企業(yè)。管道的防凍保溫設(shè)計(jì)需要根據(jù)介質(zhì)溫度和工藝要求具體設(shè)計(jì)保溫措施。否則在惡劣的氣候條件下，易出現(xiàn)液體管支管凍裂的情況，因此管道配管有其特殊的要求，不能按普通的要求設(shè)計(jì)。目前國內(nèi)實(shí)行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中尚無一個(gè)系統(tǒng)完善的設(shè)備、管道防凝和防凍準(zhǔn)則，需要結(jié)合現(xiàn)場每根管道和設(shè)備，重點(diǎn)進(jìn)行工藝管道防凍保溫的設(shè)計(jì)方法說明和相關(guān)注意事項(xiàng)，以確保該防凍保溫效果。

由上述介質(zhì)凍結(jié)過程分析可知，管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)是一個(gè)不穩(wěn)定的傳熱過程。由于不穩(wěn)定傳熱過程的計(jì)算比較復(fù)雜，因此，在工程上一般采用簡化方法，即按照穩(wěn)定傳熱的熱平衡方法計(jì)算防止凍結(jié)的保溫層厚度，并適當(dāng)考慮安全因素。

對(duì)于介質(zhì)內(nèi)含水的設(shè)備和管道，采用保溫、伴熱的方式防凍，亦采用設(shè)置坡度排液、輔助管道的方式防凍。對(duì)下列設(shè)備管道進(jìn)行防凍設(shè)計(jì)：

①循環(huán)吸收液管道；

②工藝循環(huán)水管道；

③后產(chǎn)物處理管道；

④脫硫塔；

⑤泵、槽類盡量放在室內(nèi)。

管道的防凍方式采用保溫和伴熱兩種。為了防止管道或設(shè)備被凍壞，根據(jù)介質(zhì)間斷的時(shí)間計(jì)算出保溫層的厚度。

加熱保溫是化工物料輸送管道常用的一種保溫形式，將輸送管道向環(huán)境中的散熱量用加熱的辦法加以補(bǔ)償，使輸送管道中物料溫度保持不變或不凍結(jié)。

(1)在寒冷地區(qū)埋地敷設(shè)的水管道引出地面時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝要求，在冷卻水出入口總管上設(shè)置切斷閥、防凍排水閥和長流水等措施。寒冷地區(qū)冰凍線以上水管的防凍管道安裝形式見圖1～圖4。

• 其中，循環(huán)水時(shí)可采用圖1所示防凍措施；

• 新鮮水附近無回水管道可采用圖2或圖3所示防凍措施；

• 最冷月平均氣溫等于或低于0℃地區(qū)的循環(huán)水、新鮮水等管道可采用圖4所示防凍措施(斷流時(shí)間過長時(shí)需伴熱)。

設(shè)備管道閥門處應(yīng)設(shè)置防凍排液閥和防凍循環(huán)旁通管，以便在停工或檢修時(shí)，將設(shè)備和管內(nèi)的存水排凈，以避免凍裂設(shè)備。防凍循環(huán)旁通管和防凍排液閥應(yīng)盡量靠近閥門，而且也需保溫防凍。

(2)任何介質(zhì)的管線，在任何場所都不設(shè)有“盲腸”管段，以避免管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)、凝固、局部腐蝕及吹掃不凈等。架空敷設(shè)的水管道應(yīng)避免死端、盲腸、袋狀管段，可以將有易凍管道的盲端改至最短，或?qū)⒚つc管段改造為假管支撐，對(duì)難以避免的袋狀管段應(yīng)考慮設(shè)置低點(diǎn)排液閥。

(1)為防止室外地上管道不使用時(shí)發(fā)生管道凍裂，應(yīng)設(shè)置排水閥。平時(shí)沒有水流動(dòng)的管道，如孔板流量計(jì)的儀表管，應(yīng)設(shè)置蒸汽伴熱管，以防凍結(jié)。

(2)在裝置運(yùn)行時(shí)有可能暫時(shí)停車的設(shè)備，其冷卻水管道的切斷閥采用閥門保溫箱或?qū)﹂y門伴熱的方法防凍。

(3)安裝在垂直管道上的切斷閥或止回閥的出口排放閥應(yīng)盡量靠近切斷閥或止回閥，若有可能可在閥體上排放。

(4)泵或壓縮機(jī)的冷卻水排放管道應(yīng)設(shè)置成坡向管道，并將其沿坡向接至回水或下水管道。

壓縮機(jī)入口管道的防凍多采用熱水或蒸汽伴熱以及外敷保溫層的方法。當(dāng)然，伴熱保溫也是相對(duì)的，其熱量是否滿足要求還需考察其他因素。如果環(huán)境溫度太低，可將壓縮機(jī)放置在壓縮機(jī)房內(nèi)，采取統(tǒng)一供暖的方式。這時(shí)的壓縮機(jī)入口管道可以不防凍，但暴露在室外的入門管道仍需保溫防凍。

水泵的防凍常采用在泵的進(jìn)、出口管道設(shè)置旁通管道的方式。為防止備用泵內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)凝固，可采用配置設(shè)有限流孔板的防凍循環(huán)管道，使流體從備用泵的防凍循環(huán)管道經(jīng)泵體返回入口管。一般防凍循環(huán)管道設(shè)置在泵出口切斷閥前與泵出口之間，限流孔板須經(jīng)過核算，防凍管線仍需保溫。水泵防凍管道的安裝形式如圖所示。

圖中啟用泵的出口端(C和B)壓力應(yīng)大于入口端(A)的壓力，備用泵的出口端(D)壓力小于B點(diǎn)的壓力。由于止回閥的存在，使得止回閥上段至B點(diǎn)處有積液，因此設(shè)置了旁通線，使積液從B端通過旁通線流經(jīng)泵返回A點(diǎn)，以此達(dá)到防凍的目的。
 

所有易凍介質(zhì)或安全閥蒸汽放空、蒸汽放空閥放空后易產(chǎn)生冷凝液(無害)介質(zhì)，應(yīng)在靠近安全閥出口管底部處開設(shè)φ8mm淚孔，以防止安全閥出口結(jié)冰引起憋壓爆炸。

若泄壓閥排放至密閉系統(tǒng)，并且在最低環(huán)境溫度下泄放總管中的氣體有可能冷凝時(shí)，應(yīng)在泄壓閥的排出口凝液可能有積聚的部分伴熱。配管應(yīng)從泄壓閥出口坡向泄壓總管，絕對(duì)避免出現(xiàn)“袋形”，否則氣體凝液將凍結(jié)在泄壓閥出口管道內(nèi)而引起阻寒，從而導(dǎo)致泄壓不暢，發(fā)生事故。

公用工程物料管道的防凍一般只是防止凝液的積聚，在工業(yè)裝置中不僅要采取保溫的方式防凍，還要在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置排放閥或疏水閥等，以便及時(shí)將產(chǎn)生的凝液排放掉。

(1)過熱蒸汽管道上的低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排放閥，閥的位置應(yīng)靠近蒸汽主管。

(2)飽和蒸汽管道上有可能積聚冷凝水的低點(diǎn)或末端需設(shè)置疏水閥。如果蒸汽分配集合管和冷凝液集合管在靠近主管的地方，則應(yīng)設(shè)置切斷閥或止回閥，且閥門要水平設(shè)置。蒸汽伴熱的每根支管末端應(yīng)設(shè)置分液包和疏水閥，在蒸汽可能積聚凝液的低點(diǎn)要設(shè)置排放閥，以便在系統(tǒng)停止供氣時(shí)，凝液能及時(shí)導(dǎo)出，避免凍結(jié)在管道內(nèi)。

(3)蒸汽伴管在回冷凝液收集站時(shí)應(yīng)盡量減少液袋(蒸汽伴管液袋是蒸汽伴管結(jié)凍的主要原因)，在不可避免的伴管液袋中，液袋高度按規(guī)范不能超4m。1個(gè)伴管最多只能有1個(gè)液袋，不能按規(guī)范可允許幾個(gè)液袋同時(shí)存在。

(1)設(shè)備的安全噴淋系統(tǒng)應(yīng)在供水閥下游側(cè)設(shè)置排放閥，當(dāng)系統(tǒng)停止供水時(shí)應(yīng)能排凈，管道內(nèi)不得留存液體，以免在冬季將管道凍裂。

事故淋浴洗眼設(shè)施應(yīng)盡量設(shè)在室內(nèi)，如果必須設(shè)在室外時(shí)，應(yīng)靠近建筑物的墻邊安裝，供水管道及其閥門應(yīng)安裝在建筑物內(nèi)。

裝置內(nèi)空氣系統(tǒng)(工廠空氣和儀表空氣)是管道防凍保溫容易忽略的地方，因?yàn)楣S空氣和儀表空氣介質(zhì)中含有少量水蒸氣。防凍處理方法是在緩沖罐底部管口導(dǎo)淋閥后增加疏水閥或在緩沖罐底部增加伴熱，在空氣經(jīng)過過濾器、分離器時(shí)，其中的水蒸氣就會(huì)凝結(jié)積留在設(shè)備底部。緩沖罐需設(shè)置排放閥以排除凝液。在空氣系統(tǒng)管道的低點(diǎn)有可能積聚冷凝水的地方也應(yīng)設(shè)置排放閥。

在通常的設(shè)計(jì)中，放空閥和導(dǎo)淋閥前短管按規(guī)范其長度為75～100mm，根據(jù)筆者在神華煤氣化工程現(xiàn)場和其他北方工程現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)證明，放空閥和導(dǎo)淋閥前短管長度在75～100mm時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，應(yīng)采用小于50mm的短管為宜，且焊接時(shí)必須采用有效的冷卻措施。

1.做好個(gè)人防護(hù)工作，穿暖，裝置巡查過程中做好上塔下塔防滑工作。

2.加強(qiáng)脫水工作及時(shí)排掉各個(gè)脫水點(diǎn)的水分預(yù)防凍堵。

3.注意儀表液位計(jì)現(xiàn)場的液位計(jì)上下部角閥有一個(gè)出現(xiàn)凍堵將會(huì)影響到真實(shí)的液位，遠(yuǎn)傳液位計(jì)表頭處出現(xiàn)凍堵將會(huì)影響機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，電流傳導(dǎo)，影響真實(shí)液位。

4.循環(huán)水的溫度不易控制過低，不能低于8度，低于八度后,會(huì)造成冷卻器副線凍堵現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)凍裂管道。

5.對(duì)車間循環(huán)水死水區(qū)管道進(jìn)行保溫；停用的循環(huán)水泵采用倒流措施，并放凈。

6.車間停用的設(shè)備，如：補(bǔ)水泵、循環(huán)水泵、冷卻器、冷凝器等，要采用放水、定時(shí)巡檢等措施。壓縮機(jī)冷卻水，由操作人員定期檢查，確保水閥保持長開狀態(tài)。

7.如果液態(tài)烴管線出現(xiàn)凍堵，蒸汽吹掃管線時(shí)，注意物理爆炸，不要強(qiáng)制吹掃，慢慢預(yù)熱。

8.現(xiàn)場壓力表在凍堵的情況也會(huì)出現(xiàn)假象，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)去判斷。不能確定的要及時(shí)上報(bào)進(jìn)行處理。

9.吹掃凍堵管線時(shí)，用蒸汽吹掃彎頭處。

10.注意天然氣管線的加強(qiáng)脫液，以免液體帶入鍋爐。檢查好天然氣線防止出現(xiàn)因凍的晶體結(jié)構(gòu)造成不暢。

11.加強(qiáng)巡檢檢查好各點(diǎn)的溫度情況。

12.生水管線應(yīng)避免關(guān)死，保持長水流。

13.停用的設(shè)備，管線與生產(chǎn)系統(tǒng)連接處要加好盲板，并把積水排放，吹掃干凈。露天閑置的設(shè)備和敞口設(shè)備，防止積水積雪結(jié)冰凍壞設(shè)備。露天設(shè)備需增加巡回檢查及盤車次數(shù)。

14.凡生產(chǎn)和生活及臨時(shí)停用的設(shè)備，水汽管線，控制閥門要有防凍保溫措施，存水排放干凈或采取維持小量長水流、小過汽的辦法，達(dá)到既防凍又節(jié)約的要求，停水停汽后一定要吹掃干凈。

15.加強(qiáng)巡回檢查脫水，各設(shè)備低點(diǎn)及管線低點(diǎn)檢查脫水，泵冷卻水不能中斷，伴熱、取暖保持暢通，壓力表、液位計(jì)要經(jīng)常檢查、蒸汽與水軟管接頭、甩頭、保持常冒汽長流水。

16.開關(guān)不動(dòng)的閥門不能硬開關(guān)，機(jī)動(dòng)盤不動(dòng)車，不得啟用。

17.凍凝的鑄鐵閥門要用溫水或少量蒸汽慢慢加熱，防止驟然受熱損壞。

18.施工和生活用水，要設(shè)法排到地溝或不影響通行的地方，冰溜子要隨時(shí)打掉。

19.加強(qiáng)管理建立防凍防凝臺(tái)賬(包括事故登記、防凍防凝設(shè)備完好狀況、易凍凝管線等)。

20.低溫處的閥門井、消火栓、管溝要逐個(gè)檢查，排盡積水，采取防凍保溫措施。

21.嚴(yán)禁用高壓蒸汽取暖，嚴(yán)防高壓蒸汽串入低壓系統(tǒng)。高、低壓蒸汽回水管不準(zhǔn)互相串通。蒸汽取暖的暖氣片管線上要設(shè)置減壓閥，減壓閥用的壓力表要校驗(yàn)合格，暖氣片要通汽試漏后方可使用。

22.凡進(jìn)行登高作業(yè)，必須清楚工作場所所有的積水、積雪、積冰后方可進(jìn)行。

23.所以蒸汽管線（消防蒸汽除外）關(guān)閉根部閥，關(guān)閉器壁閥，打開所有放空閥排盡存水，用氮?dú)獯祾吒蓛簟?/span>

24.所有的排凝點(diǎn)需每個(gè)小時(shí)排。

25.循環(huán)水系統(tǒng)停后需將低點(diǎn)放空打開排凈所有水分，用風(fēng)吹凈。

26.車間外吸附塔、脫硫塔、水洗塔、氣液分離器排污管線，采用電伴熱帶進(jìn)行防凍。車間內(nèi)水分離器、冷卻器停車后及時(shí)排凈的方式防凍。

27.室內(nèi)供暖停止時(shí)車間內(nèi)的自來水、洗眼器、消防箱等安全設(shè)施，采用電伴防凍。

28.車間地面、平臺(tái)上如果噴灑上水后，立即進(jìn)行清理，以防結(jié)冰。車間人員在上平臺(tái)和爬樓梯時(shí)，提高安全意識(shí)與防范意識(shí)。

29.車間人員在框架上進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，如果達(dá)到了高處作業(yè)要求，落實(shí)好各項(xiàng)安全防范措施：戴好安全帽、系好安全帶，并且要有專人進(jìn)行監(jiān)護(hù)。如遇陣風(fēng)風(fēng)力為六級(jí)（風(fēng)速10.8M/S）及以上情況下進(jìn)行的強(qiáng)風(fēng)高處作業(yè)，屬于特殊高處作業(yè)，必須有總經(jīng)理批準(zhǔn)之后才可進(jìn)行作業(yè)。遇有雨雪，及時(shí)清掃樓梯。

30.車間人員在此期間，加強(qiáng)巡檢次數(shù)，如發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行反映。