催化装置气压机的平面布置与管道设计

2022-12-22

气压机的设计不但包括汽轮机和压缩机的设计, 还包括润滑油站、汽封冷却器、中间冷却器、气液分离器、蓄能器、干气密封设施、高位油箱等一些辅助设施的设计, 并且这些设备往往由不同的制造厂供货, 往来资料比较多, 受制造厂的约束比较大。为做出一个优秀的工程设计, 在设计前应仔细阅读制造厂提供的资料, 结合工艺专业和机械专业提供的流程图仔细核对制造厂提供的图纸, 明确设计中的分界。在设计中, 应科学布置气压机及配套设施的位置, 合理安排气压机工艺管道和辅助管道的走向, 尽可能减小气压机出入口管嘴的受力。

一、设计前的准备工作

气压机的供货一般会经过订货技术资料、中间返回资料、最终资料三个阶段, 在每个阶段中, 配管专业设计人员都应该仔细核对制造厂提供的资料, 找出其中的错误或不妥的地方, 并和制造厂进行充分沟通, 以达成设计和执行标准上的统一。对于管道设计专业来说, 在设计正式开始前的主要工作有以下两个方面:

⑴确保制造厂的设备对外接口和全装置保持一致。

⑵确保最终资料的完整性以及合理性。

二、细心的详细设计

1. 气压机的平面布置

气压机的平面要根据制造厂提供的压缩机和汽轮机及配套设施而定, 布置的原则是在符合PID的要求和满足气压机及配套设施的安装、操作、检修的条件下尽量减小设备嘴子的受力。在布置气压机时应注意以下几个问题:

⑴压缩机及汽轮机的基础要做成独立基础, 基础和厂房的二层楼板中间留有300mm-600mm的缝隙, 并要求施工完成后将缝隙用钢格板覆盖。

⑵润滑油站要靠近气压机布置, 并靠近回油总管, 润滑油站的管壳式冷却器应有足够的抽芯场地, 油站一般高出地坪200mm, 周围设置排污沟, 排污沟的宽度一般为150mm-200mm, 沟深宜为200mm, 沟内以3‰的坡度坡向沟内地漏, 含油污水通过地漏排向地下污水管网。

⑶气封冷却器的布置要考虑制造厂对水封高度的要求, 多布置在厂房二层楼板上。

⑷为了满足气压机的安装、检修的需要, 气压机厂房须设吊装孔, 吊装孔的大小要根据根据制造厂提供的最大检修件的尺寸并考虑吊车的死角来确定, 吊装孔的设置位置应靠近道路, 以方便安装和检修。

2. 气压机的管道设计

⑴压缩机的管道设计

压缩机的管道设计温度不高和设计压力都不大, 但由于压缩机的管道公称直径往往比较大, 刚度大, 柔性差。并且压缩机是精密设备, 对设备嘴子的受力要求比较苛刻。在设计管道的走向和支架时, 要以减小嘴子受力为原则。一般应将靠近嘴子的第一个支架设置成弹簧支架, 最后根据应力分析结果进行调整, 在适当的位置设置止推支架或通过设置带聚四氟乙烯的支架来减小摩擦力从而达到减小嘴子受力的目的。

为了防止凝液进入压缩机, 压缩机一级入口前如果没有分液罐的话应该在入口管道上设置分液包, 当吸入介质为饱和气体时, 入口管还应保温或伴热。为了防止刚开工时管道内的杂质进入压缩机, 在压缩机的一级入口管应留有安装临时过滤器的位置。

⑵汽轮机的管道设计

汽轮机的入口管道温度和压力都比较高, 所以在设计时应合理布置, 使其温将、压力降都控制在工艺要求的范围内。布置管道时应使其具有足够的柔性, 以吸收管系的热涨量和汽轮机的附加位移量。管系的柔性首先考虑以管道的自然补偿为原则, 并进行详细的柔性分析计算。

汽轮机属于精密设备, 开工前不能直接打开主蒸汽管道上的切断阀, 以免造成汽轮机变形, 所以汽轮机的入口主蒸汽管线应设预热旁路线, 旁路线的直径应根据机械流程图纸上选择。切断阀和进气口之间应设置放空管线, 放空管道应引至厂房外放空, 并选择安全的位置, 放空管的切断阀尽量靠近主管设置, 放空管的端部应设置消音器。同时为了减少暖管时间, 汽轮机入口的主蒸汽管道上的切断阀应靠近进气口。

汽轮机的出口管道安装要同时考虑机械流程图和工艺流程图的要求, 根据流程图的要求决定是否设置减温减压器 (一般当汽轮机的出口管道温度或压力高于蒸汽管网的温度、压力时, 需要设置减温减压器) 。汽轮机的出口管道切断阀前应设安全阀和放空管道, 安全阀出口管道应引至厂房外, 放空管道端部宜设消音器。

汽轮机的出口管道公称直径较大, 在进行管道布置时要充分考虑管道的柔性需要, 管道的柔性同样首先考虑以管道的自然补偿为原则, 并进行详细的柔性分析计算, 使出口受力小于制造厂给定的允许值。

由于催化装置的压缩机一般都采用蒸汽轮机驱动, 而蒸汽温度较高, 管道受热膨胀时产生一定的热应力, 与汽轮机相连的管道系统的反作用力如果大到一定的程度, 就会导致汽轮机的不对中, 从而引起运行不稳定, 甚至严重损坏机器。为了防止这一现象的发生, 需要对其受力进行限制, 在机器制造厂未提出允许受力限制时, 可参照美国电气制造商协会标准NEMA SN23对机器受力加以限制。NEMA SM23中关于管嘴受力的规定是管嘴允许受力的最严格标准, 在应力分析时往往很难达到, 而制造厂可根据其经验数据, 允许较大的受力。故在订货技术协议中应要求机器制造厂提供其经验数据。