化工工艺管道的伴热

化工工艺管道的伴热

李绪东

22020319730122**** 吉林化学工业公司职工大学

摘 要

化工生产中，设备和管道的散热是供热系统中热量损失的重要组成部分。绝热一词，就是对保温跟保冷两个词的一个统称，然而在实际的生产过程当中，人们为了防止相关的设备以及工艺管道可能会向周围的环境当中中释放或者吸收热量，于此同时，在冬季较寒冷的地区，为了防止管道和设备内的介质由于外界的低温环境而造成物理变化，因此绝热工程已经成为当前现代化工装置中不可缺少的一部分。

关键词：化工，管道，设备，伴热

第1章 工艺管道的伴热系统

1.1 工艺管道伴热的主要方式

（1）内伴热管道伴热：载体伴热管道是被安装在工艺管道内部的，因此其热量可以全部释放于主管道内部。

（2）外伴热管道伴热：载体伴热管道是被安装在工艺管道外部的，因此其热量一部分可以释放到主管道内部，其余部分可以通过保温层释放到了周围的环境中。如果伴热系统需要的传热量比较大，或者是工艺主管道对温度要求要有一定的温升值时，则需要多条管道共同来伴热，或者是采用传热系数更大的传热胶泥，填充在外伴热管与主管之间。

（3）夹套管道伴热：载体夹套伴热管，就是在工艺管道的外面再安装一套管道，就相当于内管和外管，内外管之间就形成一个换热空间，最终达到工艺要求的伴热效果。

（4）电伴热：电伴热带被缠绕在需要加热的工艺管道外部，其利用电阻体的发热用来补充工艺管道的热量损失。

1.2 自调控伴热系统

1.2.1 自调控伴热技术

自调控伴热技术是新型的一种伴热方式，早在上世纪六十年代，日本就通过直接通电法来加热沥青管道，以达到提高它的流动性的目的。这种新型的技术，操作起来不仅方便简单，而且运行维护的费用也相对比较低，不仅如此，它的操控性能也比较好，能在短时间内就将要求的伴热温度调整到温度参数范围内。

1.2.2自调控伴热原理

自调控伴热的主要原理，是将电缆线和所需要伴热的管道捆绑在一起来达到伴热的目的，通常情况下自调控伴热电缆线是由两根平行的镀锌或者镀银的铜制电缆线构成，其外部是一层高分子半导体材料，最外层是由一种具有阻燃绝燃的护套构成的。在伴热电缆线工作时，可以根据实际需要的长度来裁剪成任意的长度使用，其使用连接方式为的是二通或三通。

1.3 自调控伴热主要适用的范围

自调控电伴热的应用范围主要适用于以下几种情况：（1）没有蒸汽或者其他热源的地区，比如油气田的设备和管道以及比较长的输油管道的伴热。（2）非金属管道由于其材质本身的特性，一般情况是不能采用蒸汽伴热的方式来进行伴热的，但是可以通过电伴热加热的方式来达到加热的目的。（3）工艺管道系统简单，并且又能维持管道的温度在150℃左右。电伴热的应用与施工：最小尺寸2英寸，并且电伴热带的缠绕不可以交叉，否则可能会由于局部温度过高，使绝缘层烫化造成短路。

第2章 蒸汽伴热与自调控伴热技术的比较

2.1传统的蒸汽伴热技术

蒸汽管道伴热目前仍然是国内外石油化工企业经常采用的一种伴热方式。伴热管道散放的热量，一部分可以补充主管道介质热损失，另一部分散失到周围的环境中。采用保温外壳需要使主管与伴热管间有一定的空间，因为这样可以使伴热管道散出来的热量几乎都能补偿到主管道的热损失当中。因此这种伴热形式的热源消耗量相对比较具有经济性。饱和蒸汽压对应的温度如图2-1所示，需要加热到的温度越高，需要的饱和蒸汽的压力就需要越高，进而存在的危险安全系数就会越大。在输送介质温度高于150℃时，需要的饱和蒸汽压力要达到0.50Mpa,在这种情况下还要求介质要有一定量的温升，因此可以采用3-4根或是更多的伴热管，如果仍达不到要求，可能还需要采用传热系数更高的胶泥填充在外管与主管之间，这样便可以使他们形成一个整体。

饱和蒸汽压对应的温度

图2-1

传统蒸汽伴热技术之所以依然能得到现代石化企业的广泛应用，主要有一下几点原因：

1. 大多数的石化企业装置内基本都有副产的蒸汽，而且蒸汽的潜热一般都比较大，可以降低伴热的费用。

2. 温度范围大多数都在普遍在150℃以下，所以这类工艺管道基本都可以采用此种伴热形式。

3. 蒸汽伴热不需要特殊的材料，安装建设比较方便。

2.2 传统的蒸汽伴热与自动调控电伴热技术两者选用的比较

传统的蒸汽伴热和电热带伴热技术均运用在了石油化工企业的生产中，最终目的也是一样，但在他们之间仍然有一定区别，比如原材料的选用、设备的安装以及日常的运行维护。

2.2.1 温度控制

（1）电伴热技术要求要有温度控制系统，并且要设有信号指示灯，对于输送热敏性的介质场合，电伴热控制系统比较容易控制温度，并且电伴热的热利用率要高于蒸汽伴热。

（2）传统的蒸汽伴热仅通过温度计来通过人工调整，此种方式不能最大程度较少人为干涉，温度控制不能保证平稳，对整个装置的安全平稳运行不能有一个好的保障。

2.2.2 能源费用

目前国内工业用电的价格基本维持在0.65-0.8元/kwh之间,而目前国内的蒸汽价格普遍都在70-75元/t，折合为0.26-0.28元/kwh左右。终上所述电汽价之比为2.5-2.9,。如果装置内有副产中、低压蒸汽或封闭式操作压力系统冷凝水经过闪蒸便可以得到1.0-1.2kg/cm2的低压蒸汽，这样的话如果利用装置本身自产的蒸汽做为伴热介质，其费用相对于自调控电伴热就会很低，目前低压的蒸汽如果是按照20元/t计算的话，折合后的价格大概是0.074元/kwh，这样计算电汽价格的比约为8.8-10.8.如果电伴热一次的投资额高于蒸汽伴热的投资额约50，这样的话即使电伴热能源利用率高于蒸汽伴热利用率，但是它的回收期将要达到5年或者是需要更长时间。当前国内石油化工企业的用电价格比较高，再者供电又比较紧张，而政策规定不鼓励使用电伴热。如果企业无廉价蒸汽并且属于相对于较偏远的地区，在这种情况下采取电伴热伴热方式是可取的，当然在一些比较特殊的位置，工艺生产需求的情况下采取电伴热也是可行的。

第3章 总结

从目前石化企业来看，管道伴热应用最广泛的还是自调控电伴热，它的优势是显而易见的，在很长一段时间内，仍会占据管道伴热的主流。但随着科学技术的不断发展和生产工艺的不断提高，对管道伴热的要求也日益提高，伴随而来的是不断发展的伴热技术。伴热技术的不断发展，势必会使管道伴热稳定带来的安全平稳生产持续保持，会给整个国民经济发展带来巨大提高。相信在不久的将来还会出现应用更方便、维护更便捷、价格更低廉的新型伴热技术。

参考文献

1. 陈敏恒、丛德滋、方图南. 《化工原理》.化学工业出版社， 2015.

2. 厉玉鸣.《化工仪表及自动化》.化学工业出版社，2019.

3. 《石油化工仪表及管道伴热和绝热设计规范》.中国石化出版社，2014

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致 谢

本论文是在总站教师11老师的悉心指导下完成的。总站教师11老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

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