制氢设备管道设计

关键词：制氢系统管道\制氢管道布局，制氢管道安装，制氢管道取样
描述： 工作经验总结，制氢系统设计不一样稳定性不一样，材料不同寿命就不同，抛砖引玉，供设计人员、安装人员参考。

一、设计条件的确定
1.1设计压力
制氢系统管道及其组成件设计压力应不低于操作过程中有由内压与温度组合的最苛刻条件下的压力。
1、所有与制氢系统或者压力容器连接的管道，其设计压力应不低于设备或容器的设计压力，并满足一下要求：
（1）设置安全泄压装置的管道，其设计压力应不低于安全泄放压力与液柱静压力之和。
（2）没有设置安全泄压装置时，其设计压力不应低于压力源可能达到的最高压力和静液柱压力之和。
2、无安全泄压装置的离心泵出口管道设计压力，应取以下两项较大值
（1）离心泵正常吸入压力加泵的出具偶额定压差的1.2倍。
（2）离心泵的最大吸入压力加泵的出口压差
1.2、制氢系统管道设计温度
制氢系统管道及其组成件的设计温度不应低于操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻的条件要求。
不同管道的设计温度由以下要求确定:
1、无隔热层管道的设计温度
（1）制氢系统管道组成件，应当取介质温度为设计温度，如取其他温度作为设计温度时必须通过计算并通过实验核实。
（2）其余级别的管道及其组成件的设计温度，当介质的温度小于90度时取介质温度，当介质温度大于或等于100度时按下列原则选取：
A、管子、对焊管件、承插焊或对焊阀门及其他壁厚与管道相近的组成件设计温度不一般高小于100%介质温度。
B、法兰、垫片及带法兰的阀门管件应不低于100%介质温度。
C、螺栓、螺母等紧固件应不低于100%介质温度。
2、带外隔热层得管道应根据温度条件对管材的作用后果的严重性取介质的最高最低工作温度作为设计温度。
3、带村里或内隔热层得管道，其基体材料设计温度应经产热计算或实测确定。
4、带夹套会伴热的管道当工艺温度高于伴热介质时，取工艺介质温度为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，取伴热介质温度减10度和工艺介质温度较高者
5、对于安全泄压管道应取排放时可能出现的最高温度或最低温度作为设计温度。
6、制氢系统要求吹扫的管道应根据具体条件确定。
设计氮气吹扫进气阀门，首端。吹扫排气阀门，末端。
二、制氢系统管道布置应考虑的因素
2.1物料因素
有碱液腐蚀性物料的管道，应布置在平行管道的下方或外侧。易燃、易爆和有腐蚀性物料的管道不应敷设在生活区、楼梯和走廊处，并配置安全阀、防暴膜、阻火器、水封等。防水、防暴装置、放空管应引至室外指定地方或高出屋面2m以上
冷却循环水，碱液循环管道，冷热管道尽量分开布置。不得已时，热管在上，冷管在下。其保温层外表面的间距，上下并行时一般不小于0.5m。交叉排列时，不应小于0.25m，保温材料及保温层的厚度根据规范规定。
制氢系统管道敷设应有坡度，坡度方向一般均沿着物料流动方向，但也有与物料流动方向相反的。坡度一般为1/100～5/1000。输送黏度大的物料管，坡度要求大些，可至1/100。含固体结晶的物料管道坡度可至5/100左右。埋地管道及敷设在地沟中的管道，在停止生产时，碱液，循环水，排污等其积存物料考虑放尽。
制氢系统管路布置，除满足正常生产要求外，还应符合开、停工和处理事故的要求。开停工时，由于有关部分有开，有停，应当设置旁路管道，还应设置开工期间，停工时排料及不合格氢气、氧气的管道，管路应能适应操作变化，防止浪费。
在蒸汽主管和长距离管线的适当地点应分别设置带疏水器的放水口及膨胀器。为了安全起见，尽量不要把高压蒸汽直接引入低压蒸气系统。如有必要，应装减压阀并在低压系统上装安全阀。
排污系统和生活排水分开，应排放至专门系统，并考虑综合利用。有毒的污水须经处理后，方可排放。
制氢系统管道施工、操作及维修
支管多的管道应布置在并行管的外侧。引支管时，氢、氧气体管从上方引出，液体管从下方引出。管道应集中架空布置，尽量走直线，少拐弯，不要挡门窗和妨碍设备、阀门、管件等的维修；不应妨碍吊车作业；在行走过道地面2.2m的空间也不应安装管道。
如有可能管道应沿墙安装，管与墙间距离以能容纳管件、阀门及方便维修为原则。
制氢设备安全生产
制氢系统阀门要布置在便于操作的部位。操作频繁的阀门应按操作顺序排列。容易开错且会引起重大事故的阀门，相互间距要拉开，并涂刷不同颜色。阀门有误开卡口。
开车期间，一人开关阀门，一人负责监督和记录。
制氢系统有地下管道通过道路或有负荷地区，应加保护措施。
制氢系统中管道与阀门的重量，不要考虑支撑在设备上（尤其是制氢电解槽、整流柜等）。
制氢系统部件距离较近的两设备间，管道一般不应直连，
制氢系统管道通过楼板、屋顶或墙时，应安装一个直径大的管套，管套应高出楼板，平台表面50mm。
制氢系统管道布置中应顾及电缆、照明、仪表、暖风等其他管道，应全面考虑防爆，通风。
三、制氢系统单元设备的管道布置
1、泵的管道布置搜索室内布置：
在寒冷或多风沙地区可将泵布置在室内。如果工艺过程要求设备布置在室内时，其所属的泵也应在室内布置。
泵的管道设计
泵的布置具体要求如下：泵端或泵侧与墙之间的净距应满足操作、检修要求且不宜小于lm；
　　7）除安装在联合基础上的小型泵外，两台泵之间的净距不宜小于0.3m
　　②、吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。
　　③、吸入管道的直径不应小于泵的吸入口。
2、制氢系统换热器的管道布置搜索
（1）制氢系统管壳式换热器工艺管道布置应注意冷热物流的流向，一般被加热介质（冷流）应由下而上，被冷凝或被冷却介质（热流）应由上而下。管道距地面或平台的净空大于等于100mm。
（2）制氢系统配管应不妨碍设备的检修；不影响设备的抽芯（管束或内管）；不妨碍设备的法兰和阀门自身法兰的拆卸或安装。
（3）制氢系统并联换热器的管道应对称布置，使流量分配均匀。
制氢系统平面布置时换热器的管箱正对道路，便于抽出管箱，顶盖对着管廊。配管前先确定换热器两端和法兰周围的安装和维修空间（如图中的扳手空间、摇开封头空间等），在这个空间内不能有任何障碍物。

制氢系统配管时管道要尽量短，操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的右侧，从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道，可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐，并将其布置在冷却水地下总管的上方，回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯，并设置一短弯管，便于管箱的拆卸。
制氢系统阀门、自动调节阀及仪表应沿操作通道并靠近换热器布置，使人站在通道上可以进行操作。
制氢系统换热器应有合适的支架，不能让管道重量都压在换热器的接口上。仪表应布置在便于观测和维修的地方。
3、制氢系统塔的管道布置
制氢系统塔器管道一般可分为塔顶管道、塔体侧面管道和塔底管道。塔顶管道包括塔顶氢气、氧气、出口、放空等管道；塔体侧面管道包括进料、冷却水等管道。上述管道都与塔体上的开口相连接，且一般都是沿塔体敷设的。
通常将塔的四周大致划分为操作和检修所需的操作侧（检修侧）和配管所需的管道侧。管道应布置在管道侧，不得四周均布，。
制氢系统管道布置应从塔顶部到塔底部自上而下进行规划，并且应首先考虑塔顶和大直径管道的位置和自流管道的走向，再布置压力管道和一般管道，最后考虑塔底和小直径管道。且塔上部较大直径管道应布置在管道侧的中间、中下部连接的管道宜顺序的布置在其两侧。
制氢系统管道侧布置的“管束”尽量布置在距设备中心同一曲率半径上。。
制氢系统布置方式:
原则---同类设备集中布置。塔与塔之间的距离：地面以下的基础不能撞，不小于1.5m。
B、制氢系统安装高度要求：（原则上由工艺定）
1）当利用内压或流体重力将物料送往其它设备或管道时，应由其内压和被送往设备或管道的压力和高度确定。
2）当用泵抽吸时，应由泵的汽蚀余量和吸入管道的压力降确定设备安装高度。
、制氢系统立式容器的管道布置搜索
立式容器一般成排布置，因此把操作相同的管道一起布置在容器的相应位置，可避免错误操作，比较安全。
例如，两个容器成排布置时，可将管口对称布置。三个以上容器成排布置时，可将各管口布置在设备的相同位置。有搅拌装置的容器，管道不得妨碍搅拌器的拆卸和维修。
制氢系统立式容器的管道布置
（a）表示距离较近的两设备间的管道不能直连，而应采用45°或90°弯接。
（b）进料管置于设备之前，便于站在地（楼）面上进行操作
（C）两个设备的进料管对称布置，便于人站在操作台上进行操作。
6、制氢系统分离器管道布置搜索
卧式容器的管口一般布置在一条直线上，各种阀门也直接安装在管口上。
三、制氢系统输送物料性质的因素：低温管道和不宜受热的物料管道，氧气管道不宜与可燃气体、可燃液体管道相邻布置；腐蚀性介质的管道，应布置在下层但不应布置在驱动设备的正上方。对于双层管廊，总原则是上层布置公用工程管道，下层布置工艺管道。通常是气体管道、热的管道、敷设距离较长的工艺管道宜布置在上层；液体的、冷的、有腐蚀性介质的管道宜布置在下层。因此，工程管道中的蒸汽、压缩空气、氮气、氧气与管桥顶层设备有关的管道及其他工艺气体管道布置在上层；新鲜水、循环水等液体公用工程管道布置在下层或上层；工艺管道应视其两侧所连接的设备管嘴标高布置在上层或下层，以便使管道“步步高”或“步步低”，当没有调节阀在较低位置时，管道不得出现袋形。
制氢系统其他管道布置
（1）制氢系统管道最高点设置放空阀，加阻火器。最低点设置排污阀，排放管道阀门靠近主管设备放空排气阀门最好应与设备本体直接链接。
（2）制氢系统排放易燃易爆的气体管道上应设置阻火器，室外容器的排气管道上的阻火器应放置在排气管接口（与设备相接的口）500mm处，室内容器的排气必须接出屋顶，阻火器放在屋面上或靠近屋面，阻火器至排放口之间的距离不宜超过1m。
（3）制氢系统管路上设置取样点时，应选择便于操作、取出样品有代表性、真实性的位置。