在化工廠(chǎng)管道設計中，管道的保溫和伴熱經(jīng)常見(jiàn)到，管道的防凍保溫設計不容忽視，特別是在高寒地區的化工企業(yè)。管道的防凍保溫設計需要根據介質(zhì)溫度和工藝要求具體設計保溫措施。否則在惡劣的氣候條件下，易出現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計。目前國內實(shí)行的設計標準中尚無(wú)一個(gè)系統完善的設備、管道防凝和防凍準則，需要結合現場(chǎng)每根管道和設備，重點(diǎn)進(jìn)行工藝管道防凍保溫的設計方法說(shuō)明和相關(guān)注意事項，以確保該防凍保溫效果。

由上述介質(zhì)凍結過(guò)程分析可知，管內介質(zhì)凍結是一個(gè)不穩定的傳熱過(guò)程。由于不穩定傳熱過(guò)程的計算比較復雜，因此，在工程上一般采用簡(jiǎn)化方法，即按照穩定傳熱的熱平衡方法計算防止凍結的保溫層厚度，并適當考慮安全因素。

對于介質(zhì)內含水的設備和管道，采用保溫、伴熱的方式防凍，亦采用設置坡度排液、輔助管道的方式防凍。對下列設備管道進(jìn)行防凍設計：

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(lèi)盡量放在室內。

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

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償，使輸送管道中物料溫度保持不變或不凍結。

(1)在寒冷地區埋地敷設的水管道引出地面時(shí)，應根據工藝要求，在冷卻水出入口總管上設置切斷閥、防凍排水閥和長(cháng)流水等措施。寒冷地區冰凍線(xiàn)以上水管的防凍管道安裝形式見(jiàn)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(wú)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(guò)長(cháng)時(shí)需伴熱)。

設備管道閥門(mén)處應設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)，將設備和管內的存水排凈，以避免凍裂設備。防凍循環(huán)旁通管和防凍排液閥應盡量靠近閥門(mén)，而且也需保溫防凍。

(2)任何介質(zhì)的管線(xiàn)，在任何場(chǎng)所都不設有“盲腸”管段，以避免管內介質(zhì)凍結、凝固、局部腐蝕及吹掃不凈等。架空敷設的水管道應避免死端、盲腸、袋狀管段，可以將有易凍管道的盲端改至最短，或將盲腸管段改造為假管支撐，對難以避免的袋狀管段應考慮設置低點(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，應設置排水閥。平時(shí)沒(méi)有水流動(dòng)的管道，如孔板流量計的儀表管，應設置蒸汽伴熱管，以防凍結。

(2)在裝置運行時(shí)有可能暫時(shí)停車(chē)的設備，其冷卻水管道的切斷閥采用閥門(mén)保溫箱或對閥門(mén)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)泵或壓縮機的冷卻水排放管道應設置成坡向管道，并將其沿坡向接至回水或下水管道。

壓縮機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。當然，伴熱保溫也是相對的，其熱量是否滿(mǎn)足要求還需考察其他因素。如果環(huán)境溫度太低，可將壓縮機放置在壓縮機房?jì)?，采取統一供暖的方式。這時(shí)的壓縮機入口管道可以不防凍，但暴露在室外的入門(mén)管道仍需保溫防凍。

水泵的防凍常采用在泵的進(jìn)、出口管道設置旁通管道的方式。為防止備用泵內介質(zhì)凍結凝固，可采用配置設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)管道設置在泵出口切斷閥前與泵出口之間，限流孔板須經(jīng)過(guò)核算，防凍管線(xiàn)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，因此設置了旁通線(xiàn)，使積液從B端通過(guò)旁通線(xiàn)流經(jīng)泵返回A點(diǎn)，以此達到防凍的目的。
 

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(wú)害)介質(zhì)，應在靠近安全閥出口管底部處開(kāi)設φ8mm淚孔，以防止安全閥出口結冰引起憋壓爆炸。

若泄壓閥排放至密閉系統，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)，應在泄壓閥的排出口凝液可能有積聚的部分伴熱。配管應從泄壓閥出口坡向泄壓總管，絕對避免出現“袋形”，否則氣體凝液將凍結在泄壓閥出口管道內而引起阻寒，從而導致泄壓不暢，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，還要在適當的位置設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(guò)熱蒸汽管道上的低點(diǎn)應設置排放閥，閥的位置應靠近蒸汽主管。

(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，則應設置切斷閥或止回閥，且閥門(mén)要水平設置。蒸汽伴熱的每根支管末端應設置分液包和疏水閥，在蒸汽可能積聚凝液的低點(diǎn)要設置排放閥，以便在系統停止供氣時(shí)，凝液能及時(shí)導出，避免凍結在管道內。

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

(1)設備的安全噴淋系統應在供水閥下游側設置排放閥，當系統停止供水時(shí)應能排凈，管道內不得留存液體，以免在冬季將管道凍裂。

事故淋浴洗眼設施應盡量設在室內，如果必須設在室外時(shí)，應靠近建筑物的墻邊安裝，供水管道及其閥門(mén)應安裝在建筑物內。

裝置內空氣系統(工廠(chǎng)空氣和儀表空氣)是管道防凍保溫容易忽略的地方，因為工廠(chǎng)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(guò)過(guò)濾器、分離器時(shí)，其中的水蒸氣就會(huì )凝結積留在設備底部。緩沖罐需設置排放閥以排除凝液。在空氣系統管道的低點(diǎn)有可能積聚冷凝水的地方也應設置排放閥。

在通常的設計中，放空閥和導淋閥前短管按規范其長(cháng)度為75～100mm，根據筆者在神華煤氣化工程現場(chǎng)和其他北方工程現場(chǎng)經(jīng)驗證明，放空閥和導淋閥前短管長(cháng)度在75～100mm時(shí)經(jīng)常出現凍結現象，應采用小于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)人防護工作，穿暖，裝置巡查過(guò)程中做好上塔下塔防滑工作。

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

3.注意儀表液位計現場(chǎng)的液位計上下部角閥有一個(gè)出現凍堵將會(huì )影響到真實(shí)的液位，遠傳液位計表頭處出現凍堵將會(huì )影響機械轉動(dòng)，電流傳導，影響真實(shí)液位。

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

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

6.車(chē)間停用的設備，如：補水泵、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。壓縮機冷卻水，由操作人員定期檢查，確保水閥保持長(cháng)開(kāi)狀態(tài)。

7.如果液態(tài)烴管線(xiàn)出現凍堵，蒸汽吹掃管線(xiàn)時(shí)，注意物理爆炸，不要強制吹掃，慢慢預熱。

8.現場(chǎng)壓力表在凍堵的情況也會(huì )出現假象，根據經(jīng)驗去判斷。不能確定的要及時(shí)上報進(jìn)行處理。

9.吹掃凍堵管線(xiàn)時(shí)，用蒸汽吹掃彎頭處。

10.注意天然氣管線(xiàn)的加強脫液，以免液體帶入鍋爐。檢查好天然氣線(xiàn)防止出現因凍的晶體結構造成不暢。

11.加強巡檢檢查好各點(diǎn)的溫度情況。

12.生水管線(xiàn)應避免關(guān)死，保持長(cháng)水流。

13.停用的設備，管線(xiàn)與生產(chǎn)系統連接處要加好盲板，并把積水排放，吹掃干凈。露天閑置的設備和敞口設備，防止積水積雪結冰凍壞設備。露天設備需增加巡回檢查及盤(pán)車(chē)次數。

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

15.加強巡回檢查脫水，各設備低點(diǎn)及管線(xiàn)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、液位計要經(jīng)常檢查、蒸汽與水軟管接頭、甩頭、保持常冒汽長(cháng)流水。

16.開(kāi)關(guān)不動(dòng)的閥門(mén)不能硬開(kāi)關(guān)，機動(dòng)盤(pán)不動(dòng)車(chē)，不得啟用。

17.凍凝的鑄鐵閥門(mén)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.加強管理建立防凍防凝臺賬(包括事故登記、防凍防凝設備完好狀況、易凍凝管線(xiàn)等)。

20.低溫處的閥門(mén)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.嚴禁用高壓蒸汽取暖，嚴防高壓蒸汽串入低壓系統。高、低壓蒸汽回水管不準互相串通。蒸汽取暖的暖氣片管線(xiàn)上要設置減壓閥，減壓閥用的壓力表要校驗合格，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(chǎng)所所有的積水、積雪、積冰后方可進(jìn)行。

23.所以蒸汽管線(xiàn)（消防蒸汽除外）關(guān)閉根部閥，關(guān)閉器壁閥，打開(kāi)所有放空閥排盡存水，用氮氣吹掃干凈。

24.所有的排凝點(diǎn)需每個(gè)小時(shí)排。

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

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

27.室內供暖停止時(shí)車(chē)間內的自來(lái)水、洗眼器、消防箱等安全設施，采用電伴防凍。

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

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

30.車(chē)間人員在此期間，加強巡檢次數，如發(fā)現異常，及時(shí)向上級領(lǐng)導進(jìn)行反映。