凍結モードがオンになります。化学プラントのプロセスパイプラインの凍結防止対策は講じていますか？

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化学プラントのパイプラインの設計では、パイプラインの断熱とヒートトレースがよく見られます。パイプラインの不凍断熱設計は、特に高山地域の化学企業では無視できません。パイプラインの不凍断熱設計では、中間温度とプロセス要件に基づいた断熱対策の特定の設計が必要です。そうしないと、厳しい気候条件下で液体パイプの枝管が簡単に凍結して亀裂が発生する可能性があります。したがって、パイプライン配管には独自の特別な要件があり、通常の要件に従って設計することはできません。現在、中国で実施されている設計基準には、設備、パイプライン、設備に関する体系的かつ完全な不凍液および不凍液のガイドラインはありません。凍結防止・断熱効果を確保するには、現場で各パイプラインや設備を組み合わせ、プロセスパイプラインの凍結防止・断熱の設計方法や注意事項に重点を置く必要があります。 プロセスパイプラインにおける媒体の凍結のメカニズム パイプライン内を媒体が流れると、熱損失によりプロセスに沿って媒体の温度が徐々に低下します。限られたパイプライン長内で通常の熱損失条件下では、媒体の温度は通常、媒体の凝固点または凝固点まで低下しません。；しかし、配管内の媒体の流れが止まると、媒体に熱を補うことができないため、温度が凝固点または凝固点、あるいはそれ以下に低下して凍結し、配管が閉塞したり、配管が破裂する可能性があります。通常、パイプ内の媒体が凍結する場合、最初にパイプの内壁に近い媒体が凍結し始めます。円形パイプ内の凍結媒体はパイプ壁に沿ってリングを形成し、徐々に凍結層の厚さを増し、最終的にパイプの中心まで凍結してパイプを閉塞します。 媒体の凍結プロセスに関する上記の分析から、チューブ内の媒体の凍結は不安定な熱伝達プロセスであることがわかります。不安定な熱伝達過程の計算は比較的複雑であるため、工学では一般に、安定した熱伝達の熱平衡法に基づいて凍結を防止するための断熱層の厚さを計算し、安全率を適切に考慮するという簡略化した方法が使用されます。 プロセスパイプラインの不凍設計：媒体中に水を含む機器やパイプラインでは、凍結を防ぐために断熱とヒートトレースの方法が使用され、また凍結を防ぐために傾斜排水と補助パイプラインも使用されます。以下の設備パイプラインの不凍設計を行います。： ①循環吸収液パイプライン； ②プロセス循環水パイプライン； ③製品後処理パイプライン； ④脱硫塔； ⑤ポンプやタンクはできるだけ屋内に設置してください。 パイプラインの不凍方法には、断熱とヒートトレースが含まれます。配管や機器の凍結を防ぐため、媒体遮断時間をもとに断熱層の厚さを計算します。 断熱材は、化学物質の輸送パイプラインで一般的に使用される断熱材の一種です。輸送パイプラインから環境への熱放散は加熱によって補われるため、輸送パイプライン内の材料の温度は変化しない、または凍結しません。 配管レイアウト要件と凍結防止対策 凍結しやすいすべてのパイプラインは、凍結防止要件に従って配管する必要があります。コンプレッサー、ウォーターポンプ、安全弁、圧力リリーフ弁、ユーティリティパイプラインにも、独自の特別な凍結防止対策が施されています。治療方法は以下の通りです。 1. 埋設水道管 工業用水道管は一般に管径が太く、寒冷地では不凍液への配慮が必要なため、埋設敷設工法が多く採用されています。より大きな直径のパイプが凍結すると、パイプの内壁に氷の輪が形成されるだけです。パイプは詰まりませんが、流れは制限されます。埋設パイプは清掃が難しいことを考慮して、パイプ内の媒体が凍結しないように通常は凍結線よりも下に埋設されます。 2. 凍結線より上の水道管路の配置要件 (1) 寒冷地において地中に埋設された水道管路を地上に引き出す場合には、プロセス要件に応じて冷却水出入口主管に遮断弁、不凍排水弁、長流水等の措置を設けること。寒冷地における凍結線以上の水道管の不凍管の設置形態を図1～図4に示します。 このうち、水を循環させる場合には図1に示す凍結防止対策が可能です。； 淡水付近に戻り配管がない場合は、図2または図3のような凍結防止対策を講じることができます。； 最寒月の平均気温が0℃以下の地域では、循環水や清水などのパイプラインに図4に示す凍結防止対策が可能です（カットオフ時間が長い場合はヒートトレースが必要）。 装置の凍結や亀裂を防ぐために、停止時やメンテナンス中に装置やパイプ内の水を排出できるように、装置のパイプラインバルブに不凍液ドレンバルブと不凍液循環バイパスパイプを設置する必要があります。不凍液サイクルバイパスパイプと不凍液ドレンバルブはできるだけバルブの近くに配置し、凍結に対して絶縁する必要があります。 (2) 媒体が入っているパイプラインには、パイプ内の媒体の凍結、固化、局部腐食、および不完全なパージを避けるために、いかなる場所にも「盲腸」パイプセクションを装備してはなりません。頭上に敷設された水道管は、行き止まり、盲腸、袋状の管部分を避ける必要があります。凍結しやすいパイプの盲端を最短の長さに変更したり、盲腸パイプ部分を仮のパイプサポートに変換したりすることができます。避けられない袋状のパイプ部分については、低点ドレンバルブを考慮する必要があります。 ★凍結防止対策 (1) 屋外地上管の不使用時の配管の凍結や亀裂を防止するため、水抜き弁を設置してください。オリフィス流量計の計器管など、通常水が流れない配管には凍結防止のため蒸気追跡管を設置してください。 (2) 運転中に一時的に停止する可能性がある設備については、冷却水配管の遮断弁をバルブ断熱箱を使用するか、バルブを加熱するなどして凍結を防止してください。 (3) 垂直管路に設ける遮断弁又は逆止弁の出口排出弁は、遮断弁又は逆止弁にできるだけ近づけ、可能であれば弁本体上で排出できるようにすること。 (4) ポンプまたは圧縮機の冷却水吐出管は、傾斜管とし、その傾斜に沿って戻り水管または下水管に接続してください。 3. コンプレッサー入口配管 コンプレッサー入口配管は、多くの場合、熱水または蒸気の追跡および外部断熱によって凍結から保護されています。もちろん、ヒートトレースと断熱も相対的なものであり、熱が要件を満たしているかどうかは他の要素を検討する必要があります。周囲温度が低すぎる場合は、コンプレッサーをコンプレッサー室に設置して、統一暖房を使用できます。このとき、コンプレッサーの入口パイプには凍結防止処理を行う必要はありませんが、屋外に露出する入口パイプには断熱および凍結防止処理が必要です。 4.ウォーターポンプの不凍液は、ポンプの入口管と出口管にバイパス管を設置する方法が多く採用されています。スタンバイポンプ内の媒体の凍結・固化を防ぐために、流量制限オリフィスプレートを備えた不凍液循環パイプラインを使用して、流体をスタンバイポンプの不凍液循環パイプラインからポンプ本体を通って入口パイプに戻すことができます。一般に、不凍液循環パイプラインはポンプ出口遮断弁とポンプ出口の間に設置されます。流量制限オリフィス プレートを計算する必要があり、不凍液パイプラインも断熱する必要があります。ウォーターポンプ不凍管の設置形態は図のとおりです。 図では、アクティブ ポンプの出口端 (C および B) の圧力は入口端 (A) の圧力より大きく、スタンバイ ポンプの出口端 (D) の圧力は点 B の圧力より低くなければなりません。逆止弁の存在により、逆止弁上部からB点まで液が溜まります。そこで、B端からバイパスラインを通ってポンプを経由してA点に戻るバイパスラインを設け、不凍液の目的を達成します。 5. 安全弁および圧力リリーフ弁内のすべての凍結しやすい媒体、または安全弁および蒸気抜き弁の蒸気抜き後に生成される可能性のある凝縮水（無害）媒体については、安全弁の出口が凍結して加圧爆発を引き起こすことを防ぐために、安全弁の出口パイプの底部近くにφ8mmの破れ穴を開ける必要があります。 圧力リリーフバルブが閉鎖システムに排出し、最低周囲温度でリリーフメイン内のガスが凝縮する可能性がある場合、圧力リリーフバルブの排出ポートで熱が追跡され、そこに凝縮水が蓄積する可能性があります。圧力逃がし弁出口から圧力逃がし主管までの配管は絶対に「袋状」にならないように傾斜をつけてください。圧力逃がし弁出口配管内でドレンガスが凍結し、耐寒性が生じ圧力逃がし不良や事故の原因となります。 6. 公共土木資材パイプラインの不凍液は通常、凝縮水の蓄積を防ぐだけです。産業用設備では、凍結を防ぐために断熱材を使用するだけでなく、発生した凝縮水を適時に排出するために適切な場所にドレンバルブまたはトラップを設置する必要があります。 ★蒸気管路 (1) 過熱蒸気管路の低点に放出弁を設け、弁は蒸気主管に近接して設置する。 (2) トラップは、凝縮水が蓄積する可能性のある飽和蒸気パイプラインの低い位置または端に設置しなければなりません。蒸気分配マニホールドおよび復水マニホールドが主配管の近くに配置されている場合は、遮断弁または逆止弁を設置し、バルブを水平に設置する必要があります。スチームトレースの各分岐管の末端には液分離袋とドレンバルブを設置してください。システムが空気の供給を停止したときに、パイプライン内での凍結を避けるために、凝縮水を適時に排出できるように、蒸気が凝縮水を蓄積する可能性がある低い位置に排出バルブを設置する必要があります。 (3) 蒸気追跡パイプは、凝縮水収集ステーションに戻るときに液体バッグの数を最小限に抑える必要があります (蒸気追跡液体バッグは、蒸気追跡パイプの凍結の主な原因です)。やむを得ないトレース用液体袋のうち、液体袋の高さは仕様により4mを超えてはなりません。1 つの付随パイプには最大でも 1 つのフレキシタンクしか含めることができず、規制により複数のフレキシタンクを同時に存在させることはできません。 ★消火管(1)設備の安全スプリンクラー設備は、給水弁の下流側に放水弁を設けること。給水が停止したときにシステムを排水できる必要があります。冬にパイプが凍結してひび割れするのを避けるために、パイプ内に液体を残さないでください。 事故用シャワーおよび洗眼設備は、可能な限り屋内に設置する必要があります。屋外に設置する必要がある場合は、建物の壁の近くに設置する必要があります。給水パイプラインとそのバルブは建物内に設置する必要があります。 ★エア系配管装置のエア系（工場エア、計装エア）は、工場エア、計装エア媒体中に微量の水蒸気が含まれているため、パイプラインの不凍断熱では見落とされやすい箇所です。不凍液処理方法としては、バッファタンク底部のドレンバルブ後にトラップを追加するか、バッファタンク底部にヒートトレースを追加する方法があります。空気がフィルターとセパレーターを通過すると、空気中の水蒸気が凝縮して装置の底に蓄積します。バッファタンクにはドレンを除去するための排出バルブを装備する必要があります。ドレンバルブは、結露が蓄積する可能性のある空気システムダクトの低い位置にも設置する必要があります。 7. ベントと分流 通常の設計では、ベントバルブと分流バルブの前の短管の長さは仕様により 75 ～ 100mm です。神華石炭ガス化プロジェクト現場や他の北部プロジェクト現場での筆者の経験によれば、ベント弁や分流弁前の短管の長さが75～100mmの場合に凍結現象がよく発生する。パイプは50mm以下の短いものを使用し、溶接時の冷却対策を十分に行ってください。 まとめ (1) 化学プラントのプロセスパイプラインの不凍断熱には独自の処理方法がある。プロセスパイプラインでは加熱や凍結防止のために蒸気や熱水を使用することが多く、断熱や凍結防止もよく使われる方法の一つです。 (2) パイプライン内の媒体が十分な顕熱を持っている場合、断熱層を使用して媒体自体の熱損失を減らすことができ、それによってパイプライン内の材料が過剰な粘度によって滞留することがなくなります。 (3) 従来、公共土木資材管路や水道管路では、凍結防止の目的を達成するために排水装置が使用されることがほとんどでした。化学プラントの規模がますます大きくなるにつれて、人道的な操作や長時間にわたる断続的な操作が必要な公共土木パイプラインにもヒートトレースと断熱材を使用する必要があります。 添付：化学プラントの凍結防止に関する 30 のヒント 1. 設備点検中は、防護服を着用し、上下の塔に滑り止め作業を行ってください。 2. 脱水作業を強化し、凍結閉塞を防ぐため各脱水ポイントの水を抜きます。 3. 現場の液面計の上下どちらかのアングルバルブが凍結して詰まり、実際の液位に影響を与える場合がありますので注意してください。リモート伝送液面計の頭部の凍結による詰まりは、機械の回転、電流の伝導、および実際の液面に影響を与えます。 4. 循環水の温度を低くしすぎると制御が難しく、8℃以下にすることはできません。 8度以下になるとクーラーの補助ラインが凍結して詰まり、ひどい場合は配管が凍結して亀裂が入ってしまいます。 5. 作業場内の循環水の死水域の配管を断熱する；停止した循環水ポンプには逆流対策を講じ、きれいに排水してください。 6. ワークショップ内の故障した機器（以下のようなもの）：給水ポンプ、循環水ポンプ、冷却器、復水器などは水抜きや定期点検などの対策が必要です。オペレーターはコンプレッサー冷却水を定期的にチェックし、水バルブが開いたままであることを確認する必要があります。 7.液体炭化水素パイプラインが凍結して詰まっている場合、パイプラインを蒸気パージするときは、物理的な爆発に注意し、強制的にパージせず、ゆっくりと暖めます。 8. 現場の圧力計も凍結閉塞すると誤表示になりますので経験に基づいて判断してください。不明な場合は、処理のために直ちに報告してください。 9. 凍結して詰まったパイプラインをパージするときは、蒸気を使用してエルボをパージします。 10. 液体がボイラーに持ち込まれないように、天然ガスパイプラインの脱液化の促進に注意を払う。天然ガスラインをチェックして、凍結した結晶構造によって引き起こされる障害を防ぎます。 11.各所の温度状況を確認する検査を強化する。 12. 原水パイプラインは閉鎖を避け、水の流れを長く維持する必要があります。 13. 稼働停止中の設備については、パイプラインと生産システムの間の接続部にブラインドプレートを設置し、蓄積した水を排水してきれいにパージする必要があります。屋外で使用されていない機器や露出した機器の場合は、水、雪、氷、凍結による機器の損傷を防止してください。屋外設備は巡回点検回数や回転時間を増やす必要がある。 14. 一時的に使用を停止するすべての機器、水蒸気パイプライン、および制御バルブには、凍結防止および保温措置を講じる必要があります。凍結防止と経済性を両立するには、貯留した水をきれいに排出するか、少量の水と少量の蒸気を長く維持する方法を採用する必要があります。水と蒸気を止めた後、それらをきれいにパージする必要があります。 15.脱水症状の巡回検査を強化する。各設備や配管の脱水箇所を確認してください。ポンプの冷却水を遮断することはできません。ヒートトレースと加熱は妨げられないようにする必要があります。圧力計や液面計は頻繁に点検してください。一定の蒸気と長時間の水の流れを維持するには、蒸気と水のホースの接続部を振り落としてください。 16. 開閉しないバルブは強く開閉できません。また、動かない電動ディスクは作動させてはなりません。 17. 凍結した鋳鉄バルブは、突然の熱による損傷を防ぐために、温水または少量の蒸気でゆっくりと加熱する必要があります。 18. 建設用水や生活用水は溝や交通に影響を与えない場所に排水し、アイススケート靴はいつでも取り外してください。 19. 管理を強化し、凍結防止・結露防止台帳を整備する（事故登録、凍結防止・結露防止設備の健全性、凍結・結露しやすいパイプライン等を含む）。 20. 低温の場所にあるバルブウェル、消火栓、パイプトレンチを一つ一つ点検し、溜まった水をすべて抜き、不凍・保温対策を講じること。 21. 加熱に高圧蒸気を使用することは固く禁じられており、高圧蒸気が低圧システムに流入することは厳禁です。高圧蒸気戻り管と低圧蒸気戻り管は相互に結託してはならない。蒸気加熱のためにラジエーターパイプラインに減圧弁を取り付ける必要があります。減圧弁に使用される圧力計は、認定を受けるために校正される必要があります。ラジエーターは使用前に換気し、漏れがないかテストする必要があります。 22. 高所での作業は、作業を進める前に作業場内の水、雪、氷をすべて取り除いてください。 23. したがって、蒸気パイプライン（消火用蒸気を除く）では、元のバルブを閉じ、壁のバルブを閉じ、すべての通気バルブを開いて水を排出し、窒素でパージします。 24. すべての排水ポイントは 1 時間ごとに排水する必要があります。 25. 循環水システムが停止した後、低点を通気して開いてすべての水を排出し、風で吹き飛ばす必要があります。 26. 作業場外の吸着塔、脱硫塔、水洗塔、気液分離下水管は電熱テープにより凍結防止を行っております。作業場内の水分離器と冷却器は、凍結を防ぐため、駐車後は速やかに水を抜きます。 27. 室内暖房を停止した場合、作業場内の流水、洗眼器、防火室およびその他の安全設備は、電気加熱により凍結から保護されなければならない。 28. 作業場の床やプラットフォームに水がかかった場合は、凍結を防ぐためにすぐに掃除してください。ワークショップ担当者は、プラットホームに上がるときや階段を登るときの安全意識と予防意識を高める必要があります。 29. ワークショップの担当者がフレームのメンテナンス作業を行う場合、高所作業の要件が満たされている場合は、さまざまな安全上の予防措置を講じる必要があります。：ヘルメットとシートベルトを着用し、誰かに監視してもらいましょう。突風レベル6（風速10.8M/S）以上の強風の高地での作業は特別高所作業とみなされ、作業を行う前に総管理者の承認が必要です。雨や雪が降った場合は、時間内に階段を掃除してください。 30. この期間中、作業場担当者は検査数を増やし、異常があれば適時に上司に報告します。