化工工艺管道的伴热设计研究

化工工艺管道的伴热设计研究

孙正 李贵艳

山东宏信化工股份有限公司 山东淄博 255300

摘要：目前国家发展的化工装置中，常常要对工艺管道进行防冻和保温举措，目前国家在化工工艺管道技术方面已经得到初步的进展，了解到管道伴热是一种保温措施。因为工艺管道的热量散发的快，所以伴热导管中所散发出来的热量是需要不同方式的热交换不断补充工艺管道的热量。目前因为某种工艺被传送的介质必须是需要达到某种温度，所以运用伴热保温传送，这种方法是需要蒸汽管伴着加热法和伴随加热法一起来应用。本文研讨化工装置中工艺管道的伴热形式和抉择缘由以及伴热设计中注意的相关问题。

关键词：化工；工艺管道；伴热设计

前言：目前世界各国的能源和资源都在紧急缺少的情况下，如何有效的节约资源和能源变成世界上各国关注以及需要解决的问题之一。目前大多数的企业都在应用工艺管道的防冻和保温方法。这样的方法是为了可以在化工装置中来确保管道介质的正常运转。但是实际的生产中，会存在某些问题，从而去影响管道介质的正常运行，所以目前应该进一步的处理相关问题，有效处理伴热系统中热损失的情况。目前在化工工艺管道中最为常见的伴热方式：内伴热管伴热，外伴热管伴热，夹套伴热以及电伴热等。目前了解到，工艺管道的保温目标是为了缩小热损失、节约能源、保证工艺生产、确保其生产能力。

一、伴热方式的概念

现阶段，最为常见的伴热介质是蒸汽，热水，电热以及热载体四种。在化工企业操作过程中，最常运用的就是蒸汽伴热以及电伴热。现阶段最为广泛运用的伴热介质就是蒸汽系统，在这四种介质中蒸汽系统较为方便，并存热的时间较长，使用范围较广，操作温度在150度以下的工艺管道都可运用。那么最早的电伴热产品就是恒功率产品，目前了解到，这种类型的产品是存有一定的问题。例如在通电后的功率必需保持稳定不变，温度加热不可控，或在不能使用散热的地方容易产生高温热点，这样一直下去的话会对加热器本身会产生不利的影响。现阶段所运用的方式就是自限温管道电热带，是运用导电高分子复合材料所制成，其具备以下特征：

1. 加热温度可以自动限制，不需要人工操作命令

2. 可以实际按照被加热系统自身的输出功率来自动调节

3. 目前所阐述的功能可以独立或者分段进行

4. 其电热袋可以任意截取或在一定范围内进行接长，从而可以任意交叉但并不会有高温热点的出现

2. 伴热管道选用的原则

1. 传送的介质终端温度或者环境温度需要接近或者低于其凝固点的管道

2. 液体介质的凝固点需要低于40度的管道，气体的介质需要高于环境温度低于40度的管道及其热敏性介质管道，从而适用与热水伴热介质。

3. 介质的凝固点低于50度的时候，这样可以采用伴管伴热的方式

4. 例如介质的凝固点在50度到100度时，也比较适用于伴管伴热的方式

5. 如果传送的气体介质的暴露点高于环境温度的话则需要采取伴管伴热的方式

6. 如果介质温度要求低于管道，同时传送介质的温度或者环境温度接近或者低于凝固点管道的话，则需要采取热水伴管伴热的方式

7. 如果通常处于中重力自留或者停滞状态的易凝介质管道时，则需要采用夹套管伴热的方式或者带导热胶泥的蒸汽伴管伴热的方式

8. 如果常年需要保温的管线的话则需要选择采用蒸汽伴管的方式，这样一次性的投入会比较低。

9. 塑料和非金属管道伴热的话，应该选择电伴热的方式

10. 如果是间歇输送介质管道伴热的话，则需要采用的也是电伴热的方式

3. 蒸汽伴管伴热的设计需求

蒸汽伴管是需要伴管直径在15-76mm，通常是0.3-1.0mpa的饱和蒸汽来作为加热介质。如果其传送的凝固点是低于50度的物料，则需要运用压力为0.3mpa的蒸汽伴管来进行保温。如果传送的凝固点高于50度的物料的话，则需要运用0.3-1.0mpa的单根或者多根的伴管来进行保温。

1. 选取蒸汽伴热管道的直径

通常情况下对工艺，公用的工程管路所运用的是DN15-DN25管径的伴管，如果需求的使用范围不同的话则可以选取直径大于DN25的伴管。

2. 确定管道伴热管数量

管道伴热管数量应该按照相应工程设计项目的要求来决定。管道伴热管数，被伴热管内工艺介质都和工艺管道的直径有相关联。是由规定绝热保温等级和相关数据来确定管道伴热管管数。

3. 伴管热补偿的需求

1. 伴管随着伴管转弯作为补偿时，设置伴管固定点，同时的前提条件应该是在被伴管的保温结构不受损坏。

2. 伴管固定点应该运用扎带捆扎固定。如果伴管是不锈钢材质的话，则需要伴热管道和固定扎带中间放入隔离垫（隔离垫的尺寸：厚1mm,宽50mm）

3. 伴管直管段应该运用每隔20-30m设置一个补偿器，补偿器的结构应该是采用“U”型或者螺旋缠绕型，采用这个方法有一个前提条件就是除了自然补偿以外。

4. 蒸汽伴管应该在管道需要在伴热区域的最高点引入，需要随着整个管道，从高到低进行引入，从而达到最低点。使冷凝水随着管道流入到冷凝液的收集的地方，防止液阻和气阻的产生。

5. 收集冷凝液的地方最好设置在装置半径3米的范围内，应该尽可能的把管道短一些。

当蒸汽伴管中的冷凝液不进行回收的时候，应该经过其附近排污的地方及其装置，进行集中排放。这样不会对人体健康造成损害，并且不会对工艺管道进行腐蚀。这样可以确保企业能够正常生产。

4. 伴管设计中注意的问题

1. 每根伴管最好都是单独设置疏水阀，不要和其他伴管合并输水。这样的操作可以把疏水阀后的不回收凝结水集中排放出去。

2. 疏水阀组不应该设置旁路阀，这样是为了防止蒸汽进入凝结水管后导致的提升系统背压。

3. 伴管蒸汽应该从高点进行引入，随着伴热管道的高低，从而把凝结水有效的从低点排出去。这样可以减少U型弯，防止气阻和液阻的产生。

4. 设置伴管时，需要在经过阀门和管件，随着其外形来设置。这样可以有效规避。

（五）在进行伴管连接时，应该可以采用焊接的方式。如果是经过被伴管的阀门或者法兰等地方则可以采用法兰或者活接头的方式来进行连接。如果是紫铜或者不锈钢伴管需要连接的话则需要运用卡套式接头方式进行连接。

结论：管道伴热主要是为了确保传送时介质的温度不会下降。虽然蒸汽伴热管道的施工较为复杂，温控性较差，同时维护的费用也比较高，但是蒸汽伴热管道的一次性投入较低，并且运行的成本也更为低廉。电伴热管道的安全比较可靠，同时施工也更为简便，能有效的控制温度，运行的费用也比较低廉，但是电伴热管道的一次性投入比较大。经过对比化工工艺管道的伴热解析和伴热设备的技术对比以及伴热性能，能很好的分析选择化工工艺管道伴热形式。

参考文献：

[1]陈逢春.化工工艺管道的蒸汽伴热设计[J].上海化工,2014,39(01):22-24.

[2]童政富,蔡国荣.化工工艺管道的伴热设计剖析[J].化工设计通讯,2018,44(04):112+122.

[3]谢小忠,沈琦.化工工艺管道蒸汽伴管的设计[J].化工管理,2019(19):72-73.