在化工廠管道設(shè)計中，管道的保溫和伴熱經(jīng)常見到，管道的防凍保溫設(shè)計不容忽視，特別是在高寒地區(qū)的化工企業(yè)。管道的防凍保溫設(shè)計需要根據(jù)介質(zhì)溫度和工藝要求具體設(shè)計保溫措施。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。目前國內(nèi)實行的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中尚無一個系統(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，重點進(jìn)行工藝管道防凍保溫的設(shè)計方法說明和相關(guān)注意事項，以確保該防凍保溫效果。

由上述介質(zhì)凍結(jié)過程分析可知，管內(nèi)介質(zhì)凍結(jié)是一個不穩(wěn)定的傳熱過程。由于不穩(wěn)定傳熱過程的計算比較復(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算防止凍結(jié)的保溫層厚度，并適當(dāng)考慮安全因素。

對于介質(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。對下列設(shè)備管道進(jìn)行防凍設(shè)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(jié)。

(1)在寒冷地區(qū)埋地敷設(shè)的水管道引出地面時，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(斷流時間過長時需伴熱)。

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，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，對難以避免的袋狀管段應(yīng)考慮設(shè)置低點排液閥。

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

(2)在裝置運行時有可能暫時停車的設(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，可將壓縮機放置在壓縮機房內(nèi)，采取統(tǒng)一供暖的方式。這時的壓縮機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點的壓力。由于止回閥的存在，使得止回閥上段至B點處有積液，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，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，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，以便及時將產(chǎn)生的凝液排放掉。

(1)過熱蒸汽管道上的低點應(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要設(shè)置排放閥，以便在系統(tǒng)停止供氣時，凝液能及時導(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個伴管最多只能有1個液袋，不能按規(guī)范可允許幾個液袋同時存在。

(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，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，因為工廠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，其中的水蒸氣就會凝結(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)驗證明，放空閥和導(dǎo)淋閥前短管長度在75～100mm時經(jīng)常出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，應(yīng)采用小于50mm的短管為宜，且焊接時必須采用有效的冷卻措施。

1.做好個人防護(hù)工作，穿暖，裝置巡查過程中做好上塔下塔防滑工作。

2.加強脫水工作及時排掉各個脫水點的水分預(yù)防凍堵。

3.注意儀表液位計現(xiàn)場的液位計上下部角閥有一個出現(xiàn)凍堵將會影響到真實的液位，遠(yuǎn)傳液位計表頭處出現(xiàn)凍堵將會影響機械轉(zhuǎn)動，電流傳導(dǎo)，影響真實液位。

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,會造成冷卻器副線凍堵現(xiàn)象,嚴(yán)重時凍裂管道。

5.對車間循環(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：補水泵、循環(huán)水泵、冷卻器、冷凝器等，要采用放水、定時巡檢等措施。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，注意物理爆炸，不要強制吹掃，慢慢預(yù)熱。

8.現(xiàn)場壓力表在凍堵的情況也會出現(xiàn)假象，根據(jù)經(jīng)驗去判斷。不能確定的要及時上報進(jìn)行處理。

9.吹掃凍堵管線時，用蒸汽吹掃彎頭處。

10.注意天然氣管線的加強脫液，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.加強巡檢檢查好各點的溫度情況。

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.加強巡回檢查脫水，各設(shè)備低點及管線低點檢查脫水，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、保持常冒汽長流水。

16.開關(guān)不動的閥門不能硬開關(guān)，機動盤不動車，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(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，用氮氣吹掃干凈。

24.所有的排凝點需每個小時排。

25.循環(huán)水系統(tǒng)停后需將低點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、冷卻器停車后及時排凈的方式防凍。

27.室內(nèi)供暖停止時車間內(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。車間人員在上平臺和爬樓梯時，提高安全意識與防范意識。

29.車間人員在框架上進(jìn)行維修作業(yè)時，如果達(dá)到了高處作業(yè)要求，落實好各項安全防范措施：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（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(zhǔn)之后才可進(jìn)行作業(yè)。遇有雨雪，及時清掃樓梯。

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