化工管道設計第1頁/共44頁一、設計原則1、統籌規劃合理布局:工藝,電氣,儀表管線。2、保證正常生產、滿足開（停）工及事故處理需要。3、運用先進技術，充分利用能源:熱(冷)量充分利用。4、盡量集中布置便于安裝檢修:協調一致,便于操作。5、注意整齊美觀:排列整齊,清潔美觀。第一節設計原則及注意事項第2頁/共44頁二、注意事項1、物料管道（凡輸送原料,半成品,成品,廢料等的管線統稱為物料管道）避免死角。坡度為3/1000-5/1000,含固體結晶為1/100。根據物料的性質來選擇管材。管道閥門選擇旋塞閥,球閥,截止閥。輸送腐蝕性介質管道不得位于通道上方,法蘭連接處要裝護套,與其它管道保持一定距離,并略低一些。輸送易凝固的物料管道應考慮吹掃和加熱保溫。防爆管道,易產生靜電管道應注意安裝接地。第3頁/共44頁根據蒸汽用量和壓力選擇管材規格。坡度為5/1000。適當地點應設置疏水器放水孔。適當地點應設置膨脹器。蒸汽加熱設備的冷凝水應盡量回收。選定保溫材料及保溫層厚度。選定支架形式及其跨度。2、蒸汽管道第4頁/共44頁充分考慮綜合利用,盡量減少污水排放。合流式分流式。根據廢水不同成分和組成,選擇管道材料。廢水中含有可燃性溶劑,應導入窨井回收。污水管道啟閉器常選用旋塞或球閥。污水管道坡度為1/1000。3、污水管道第5頁/共44頁4、真空管線.真空管道盡量短,避免過多曲折。.真空管道坡度為3/1000,避免死角。.真空管道啟閉器常選用旋塞或球閥。.應有足夠的強度及抗腐蝕能力。5、壓縮空氣管線.壓縮空氣應先進入儲氣罐,析出夾帶的油和水。.儀表,分析用壓縮空氣,應經過除塵,脫水。.壓縮空氣管道坡度為4/1000。.壓縮空氣管道啟閉閥常用球閥。第6頁/共44頁一、管道和管件的公稱壓力及公稱直徑系列1、管道和管件的公稱壓力系列碳鋼在200℃,合金鋼在250℃以下,最大的允許工作壓力(表壓),稱為公稱壓力PN(MPa）。2、管道和管件的公稱直徑系列以外徑表示鋼管的直徑，稱為公稱直徑DN(mm)同一公稱直徑的鋼管,外徑相同,但內徑隨壁厚而異。

第二節

管件選擇與管徑計算

第7頁/共44頁耐酸陶瓷:耐酸,但強度低,熱穩定性差。玻璃鋼:耐酸堿,耐高溫,強度高。硬聚氯乙烯:耐腐蝕,耐酸堿,電絕緣。聚四氟乙烯:耐腐蝕,耐酸堿,摩擦系數小。二、材質與常用管道種類1、材質1)金屬類：耐溫范圍大,耐壓力高,有一定的耐腐蝕性。2)非金屬類：耐腐蝕性好,品種多,資源豐富。第8頁/共44頁2、常用管道種類1)鋼管

.有縫鋼管:鋼板卷焊而成,強度低,可靠性差。.無縫鋼管:由管坯熱軋而成,耐高溫,高壓。2)有色金屬管常見的是銅管和黃銅管,鉛管和鉛合金管,鋁管和鋁合金管,都無縫管,用作換熱管,真空管及輸送酸性物料。3)非金屬管品種繁多如硬聚氯乙烯,聚四氟乙烯,玻璃鋼。第9頁/共44頁1、焊接:施工方便,可靠不漏,成本低,盡量用焊接,管徑大于32mm電焊,管徑小于32mm氣焊。2、螺紋連接:連接簡單,拆裝方便,成本低,但連接可靠性低,不宜用于易燃易爆有毒管線。3、法蘭連接:連接強度高,拆裝方便,密封可靠但費用高,用于大管徑,密封要求高的管道。4、承插連接:用于供排水管,陶瓷管,水泥管。5、卡箍連接:金屬插入非金屬管后卡箍箍緊。三、管道連接第10頁/共44頁1)旋塞:結構簡單,操作方便,阻力小,但密封面易磨損。2)閘閥:流體阻力小開關力小,但結構復雜密封面易損。3)截止閥:結構簡單,價格便宜,開關力大,密封性能差。4)節流發:外形小,重量輕,調節性能好,用于低溫高壓。四、常用閥門和閥件的選擇及閥門的標注2、常用閥門和閥件的選擇1、閥門的標準、型號和標志:JB308-75規定。第11頁/共44頁5)球閥:結構簡單,開關力小,外形小,重量輕,阻力小。6)止回閥:介質不能倒流。7)減壓閥:通過閥瓣時產生阻力,造成壓力損失。8)安全閥:壓力超過規定值時,自動開啟泄壓。9)隔膜閥:隔膜夾于閥體與閥蓋之間,增加了密封強度。10)疏水閥:自動排出管道中的冷凝水。11)管道過濾器:Y型過濾器,用于疏水器前,或儀表前。第12頁/共44頁1、管徑選擇:當輸送流體的能力一定時,管徑的大小直接影響到經濟效益。管徑大:管壁,重量,閥門,管件加大,保溫,基建費增加。管徑小:流速增加,阻力增大,動力消耗大輸送費增加。2、流速選取:液體流速一般不超過3m/s氣體流速一般不超過100m/s具體選擇時可從附錄五中選取五、流速選擇與管徑計算

第13頁/共44頁3、管徑計算：長管道要校核壓力降,不符合要求調整流速和管徑。4、管道壓力降計算計算壓力降的目的是為了選擇合適的泵,壓縮機,鼓風機等輸送設備和校核選擇流速或管徑。用公式計算比較麻煩,工程上常用算圖計算壓力降。14

d:管徑為(mm)Q:流體的體積流量(m3/s)V:流體的平均流速（m/s）第14頁/共44頁一、管道隔熱第三節

管道隔熱與熱補償

1.管道隔熱的一般規定（1）熱力管道及其附件，凡表面溫度大于50oC以上時，須考慮隔熱，隔熱后的管道外表溫度不應超過下列數值：（2）室外架空敷設的非干燥氣體管道及附件，又處于0oC以下溫度時，應考慮防凍。室外管道，當溫度≥25oC時為60oC，當氣溫<25oC時為40oC。室內管道，當操作地點按25oC考慮時為50oC。第15頁/共44頁（4）所有可能在0oC以下的煤氣管及氣體氣體管道的排水管必須進行隔熱防凍。（3）室外架空敷設的冷煤氣管道，有處于0oC以下可能時，一般應按以下規定隔熱、防凍。當室外氣溫為0到-10oC時，DN<300的管道應做隔熱防凍。當室外氣溫為-10到-20oC時，DN<500的管道應做隔熱防凍。當室外氣溫為-20以下時，所有管道應進行隔熱防凍。第16頁/共44頁2、保溫材料選擇

密度小，在450kg/m3以下機械強度大，一般可承受0.3MPa以上；導熱系數小，350℃以下時導熱系數小于0.14W/m·K,化學穩定性好，耐腐蝕，耐火，膨脹?。荒苣鸵欢囟?，對潮濕，水分的寢室有頂的抵抗力；價格便宜，易于施工。按導熱系數λ（W/m·K）劃分為：

一級隔熱材料λ≤0.08；二級隔熱材料

0.08-0.116；三級隔熱材料0.116-0.174

；四級隔熱材料0.174-0.209第17頁/共44頁3、常用保溫材料的特性與應用范圍保溫材料的導熱系數隨溫度的增加而增加。在高溫管道可先包覆耐熱性較高的保溫材料,然后再敷以導熱系數較小的保溫材料。參考：HG/T20683—2005第18頁/共44頁4、隔熱層厚度的選擇隔熱層厚度的計算較為復雜，隨厚度的增加，管道熱量損失可以減少，但隔熱的投資費和折舊費卻在增加，一次需要進行經濟核算來去頂最適宜的厚度。

Dw：管道或圓柱形設備的外徑，mm；λ：隔熱材料的導熱系數，W/m·K；t1：管道或圓柱形設備的外表面溫度，oC；q：最大允許熱損失，W/m（可參考相關標準）第19頁/共44頁1)隔熱形式:除一般絕熱隔熱外,有時還采用夾套保溫或伴熱管保溫,物料凝固點(或熔點)＜50℃時采用伴熱管保溫,＞150℃采用夾套保溫。2)熱載體的選擇:常用的熱載體有熱水,蒸汽,煙道氣,熱空氣,高溫時用聯苯混合物,熔鹽。5、隔熱形式及熱載體的選擇第20頁/共44頁1、管道的熱變形與熱應力二、管道的熱補償管道的熱膨脹,冷縮：ΔL=α·LΔt若管道不能自由伸縮,將產生熱應力。應力大小可由下式計算:σ=Eε=αEΔtΔL：線形熱膨脹或體積熱膨脹值；α：材料膨脹系數；Δt：溫度變化E：材料彈性模量；α：材料膨脹系數；Δt：溫度變化第21頁/共44頁2）補償器補償：自然補償達不到要求時,要采用補償器補償，常見的補償器有Π形和U形兩種。Π形補償器應用最多，優點耐壓可靠,補償能力大，制造方便，缺點尺寸大，流體阻力大，安裝時要預拉伸或預壓縮。1）自然熱補償：利用管道部置時的自然彎曲來吸收熱伸長量，此彎段稱自然熱補償器。有L形有Z形，自然熱補償可不用補償器，簡單經濟。2、管道的熱補償第22頁/共44頁一、管道支架類型和作用第四節

管架的設計

1.固定式支架：在管道上不允許有任何的位移，緊卡在或固定在牢固的生根架上。一般使用在熱管、冷管上直線很長的場合，為防止熱膨冷縮位移量過大，在固定管架之間須設置補償器或利用管道拐彎自然補償。2.活動支（吊）架：該支（吊）架用于管道的正常支撐，這種支（吊）架在支撐面上允許有縱向和橫向的移動，是配管使用比較多的一種，根據管道允許跨度，確定其位置。第23頁/共44頁3.導向支架：又叫限位移支架，只限于某個方向的位移，一般僅允許軸向移動，不允許橫向移動。多用于設備入口，鑄鐵閥門的兩側，以避免產生彎距；還用于波形伸縮器，高管伸縮器的直管線上，以保持軸向位移。4.彈簧支（吊）架：利用彈簧的伸長或壓縮，伴隨管道垂直位移起支撐作用。一般布置在垂直管道的兩側和頂端，如水平管道受垂直管道的影響有上下位移的場合需要用彈簧支架。各種支架類型、配件及圖示參考：HG/T21629-1999管架標準圖第24頁/共44頁二、管架寬度計算W=f?n?S+AW：管架總寬度，m；f：安全因素，按工藝流程圖估計管數時，取f=1.5，按施工工藝圖估算時，f=1.2；S：管道的平均距離，一般S=0.3，當管徑<0.25m時，取S=0.25；n：管件根數；A：擴建需要的預留寬度，需要仔細考慮，一般為0.7m。W一般為6-8m，大于9m時要采用雙層管架。管架寬度也收起下面布置的設備和通道影響。第25頁/共44頁三、管道支吊架載荷計算不同支（吊）架形式、管道走向及閥門控制等，有不同的計算方法，可參考相關資料，如工程力學等。abABCG：承受的載荷，NQ：單位長度的基本載荷，N/m

確定管道支架時要預先考慮管道支架的載荷水平直管無集中負荷時第26頁/共44頁三、管間距1.各種情況的管間距可查相關手冊，間距確定的一般考慮原則為：無法蘭不保溫或保溫、保冷管道，其突出部分凈距離不小于80mm；有法蘭的不保溫管道，其突出部分的凈距離不小50mm；法蘭相錯的管道，按大管道上有法蘭與小管道無法蘭考慮間距；管道最突出部分距墻壁或柱邊的凈空不小于100mm第27頁/共44頁3.并排管道上并排安裝用手輪操作的閥門時，管間距離處考慮法蘭大小及凈距離外，還要考慮手輪大小及其凈距離（一般選100mm），采用兩者中較大值。4.管道通過人行道時，最低點離地面不小于2m；離公路不小于4.5m；離鐵路不小于6m；離廠交通干線一般為5m。2.管道最突出部分距管架梁端部距離不小100mm，距管架柱距離也不小于100mm第28頁/共44頁一、幾種常見設備的工藝配管1、泵的管道布置：泵的吸入管要短,直,阻力小，入口安裝臨時過濾器（有永久除外）。第五節

生產系統管道布置要求

吸入管的直徑不應小于泵的入口，入口進泵為水平方向時，入口管道應配置偏心異徑管，取頂平安裝，以免形成氣袋。泵的排出管一般均按止回閥，旁路管。往復泵,齒輪泵,旋渦泵在排出管設安全閥。蒸汽泵,計量泵,非金屬泵入口處設過濾器。第29頁/共44頁1)管口方位

人孔：設在安全方便的操作側，面對過道。

回流孔：設置在配管區180°的地方。

塔頂出汽孔：靠近人孔的操作平臺。

再沸器接口:雙出口盡量對稱,避開塔封液板。

儀表口:溫度計壓力計液位計在操作平臺上方。

2)塔的配管塔平面配管:人孔的90°、270°扇區不排管。塔立面配管:主要反映管道,平臺的標高走向。2、塔的管道布置第30頁/共44頁1)管口方位

3、容器的管道布置立式容器:分操作側面和配管側面,操作側面有加料孔,視鏡,壓力表,溫度計；人孔,氣孔在頂部出料孔在底部。臥式容器:液體,氣體進口在一端的頂部,液體出口在另一端的底部,蒸汽出口則在液體出口的頂上,人孔可在頂上,側面或封頭中心。第31頁/共44頁立式容器:2)管道布置臥式容器:兩設備一般不用直管連接。進料管設在設備前部。出料管在底部中心引出。管口大多在一條直線上。閥門大多裝在管口上。第32頁/共44頁1)管口布置和流體流動方向4、換熱器的管道布置2)換熱器的配管管殼式換熱器已標準化,有系列產品可供使用但管口大小,方位和安裝結構由設計人員決定。管箱面對操作通道，封頭對管廊。儀表，閥門應靠進換熱器，能在通道上操作。換熱器兩端和法蘭周圍應留出足夠空間。第33頁/共44頁1、管道上放空管道最高點應設置放空閥。管道最低點應設置排空閥。放空管直徑一般取DN20-40。2、設備上放空放空管裝在頂部能將氣體放盡的位置。排空管裝在底部能將液體放盡的位置。放空管直徑一般取DN20-50。二、放空第34頁/共44頁三、取樣:取樣口應設在操作方便,有代表性的地方,應裝兩個閥,易采用針形閥,高溫取樣應設冷卻器。四、吹洗:吹洗管分半固定和固定兩種,半固定為一短管,在吹洗時臨時接上軟管通入吹洗介質。起動頻繁時應設置雙閥,特殊要求應設置雙閥。五、雙閥的設置:第35頁/共44頁管道布置圖又稱配管圖或管道安裝圖，它表示車間內外設備間管道的連接，閥門，管件及控制儀表等安裝情況的詳圖，連同工藝管道一覽表、管架表一起供施工安裝使用。第六節

管道布置圖

第36頁/共44頁一、有關資料準備1、帶控制點工藝流程圖:滿足工藝要求。2、總平面圖:了解公用工程車間位置。3、車間建筑圖:了解門,窗,柱,梁,樓梯位置。4、車間設備布置圖:以設備布置平剖面圖為據。5、設備圖:根據設備管口安裝不同管道與管件。6、梁板布置圖和節點詳圖:管道穿過樓板位置。二、管道及配件安裝設計的圖例代號

參考相關資料GB140-141-9第37頁/共44頁三、管道布置圖的內容及表示方法1、平、剖面配管圖1:25、1:50、1:100。

1)平、剖面配管圖的表示方法

①建筑物,構筑物,墻,柱,門,窗,孔,洞,溝,坑用細實線畫出,標注總體,定位,高度尺寸。②細實線畫出設備的輪廓