化工工藝管道的伴熱設(shè)計(jì)

劉 磊

（山西亞樂士環(huán)保技術(shù)股份有限公司，山西 晉中 030600）

化工工藝管道的伴熱設(shè)計(jì)

劉 磊

（山西亞樂士環(huán)保技術(shù)股份有限公司，山西 晉中 030600）

為預(yù)防加工環(huán)節(jié)中管道與設(shè)備向四周環(huán)境吸收或者散發(fā)能量，絕熱項(xiàng)目已成為化工裝置當(dāng)中無法或缺的一個(gè)部分。文章結(jié)合工藝管道伴熱系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)，對相關(guān)知識(shí)進(jìn)行概述、歸納，研究化工工藝管道方面的伴熱設(shè)計(jì)，以期給設(shè)計(jì)同行提供條件，增加行業(yè)管道的設(shè)計(jì)能力。

加工；環(huán)節(jié)；化工；伴熱系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

管道依據(jù)輸送載體特點(diǎn)，能夠分成保溫伴熱管道和非保溫管道以及保溫管道。煤油與汽油等通常采取非保溫管道輸送的方式，間斷傳輸?shù)挠土?、燃料油以及農(nóng)業(yè)柴油等通常采取保溫伴熱管道輸送的方式，持續(xù)傳輸?shù)脑偷韧ǔ２捎帽毓艿垒斔偷姆绞?。保溫的主要目的是?jié)省能源，縮減熱損失；符合工藝加工的條件，發(fā)揮與維持加工力；以及避免表面受傷，完善工作氛圍。

1 化工工藝管道

1.1 伴熱形式

常見的伴熱有電伴熱帶以及夾套管與伴管三種形式，其伴熱載體包含電能與熱油、蒸汽以及熱水。海上平臺(tái)因?yàn)槭艿娇臻g影響而大多采取電伴熱的方式。電伴熱擁有工作方便、安全可行、基本維修業(yè)務(wù)量少等特點(diǎn)；且能量的合理使用率較高，運(yùn)作費(fèi)用不高；所保持的溫度能進(jìn)行合理地控制，避免管道載體溫度過高。電伴熱形式包含電阻加熱法以及直接通電法與感應(yīng)加熱法3種。

1.2 伴熱分配站

伴熱分配站注意事項(xiàng)：①分配站通常應(yīng)設(shè)定一類固定框架以及一類滑動(dòng)框架；②分配站區(qū)域的低點(diǎn)必須包含切斷閥與排液管。同時(shí)，蒸汽分配站也必須設(shè)定疏水閥裝置；③儀表運(yùn)用的伴熱供水站／供汽通常宜簡單設(shè)定，禁止和管道的伴熱站統(tǒng)一使用。設(shè)計(jì)方案同管道類似（儀表元件方面的伴熱由儀表領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，管道領(lǐng)域只提供站點(diǎn)）；④分配站應(yīng)盡量靠柱、墻等裝置，方位應(yīng)盡量使得伴前管道變短。

1.3 伴熱管道

伴熱管道注意事項(xiàng)：①每一組伴熱供汽總管中的切斷閥一般置于蒸汽/熱水主管中的出口位置，同時(shí)安裝于水平管當(dāng)中，此閥應(yīng)采取截止閥的方式；②伴熱供汽總管必須從熱水/蒸汽主管頂面引出來，伴熱供汽管必須從伴熱站區(qū)域的水平或者頂面引出來；③用于油管內(nèi)的伴熱蒸汽管的管子，必須進(jìn)行科學(xué)的篩選，采取無縫鋼管的方式，管子的外表面與內(nèi)表面禁止有裂縫、以及大于柄靛厚度8%左右的負(fù)偏差的機(jī)械損害等弊端；④每一根內(nèi)伴熱管選用長度時(shí)，必須比外面安排的油管稍長一點(diǎn)，使其在油管兩端100～200mm之間通過彎頭穿梭到油管管壁當(dāng)中；⑤內(nèi)伴熱管油管之外的連通管，一般通過n型、U型彎管進(jìn)行連接。若涵管法蘭連接，蒸汽連通管同樣法蘭連接，以便檢修時(shí)進(jìn)行全面的拆裝。在油管前的連通管必須和油管坡向以及坡度相同。在合理的連通管中設(shè)置檢查閥門框架，以便隨時(shí)檢測。

2 化工工藝管道的伴熱設(shè)計(jì)

石油化工等公司熱輸管道用來伴熱、保溫以及加熱的新工藝與新技術(shù)，即管道集膚效應(yīng)伴熱技術(shù)（SECT法）。它應(yīng)用于高凝油與稠油以及超稠油管道領(lǐng)域的加熱與伴熱。其中，集膚效應(yīng)加熱法一般由維護(hù)外殼、保溫層面以及輸油管道與伴熱管4部分構(gòu)成。伴熱管與輸油管道均屬于普通鋼管范疇，伴熱管的直徑是15～40mm，間斷地焊接于輸油管道當(dāng)中，耐熱電纜則穿梭于伴熱管上，外面屬于防水外殼與保溫層范疇。耐熱電纜貫穿于伴熱鋼管當(dāng)中，在電纜的一端處通入有關(guān)的單相交流電。交變電流通過伴熱管、電纜時(shí)，因?yàn)猷徑?yīng)以及集膚效應(yīng)的影響，電流并非完全沿管壁流入，而是聚集于伴熱管中的表層區(qū)域。管壁集膚層中的導(dǎo)電截面縮減，交流阻抗明顯提高，在一樣的電流影響下，伴熱管獲得了巨大的加熱功能，通過傳導(dǎo)使得輸油管線的溫度增加。

假如伴熱體裝置的熱容量正好可以彌補(bǔ)日常形態(tài)下的散熱虧損，不僅啟動(dòng)期限不短，且管道運(yùn)用率不高。為了啟動(dòng)加熱，提供多一點(diǎn)的伴熱容量十分必要。容量太大則啟動(dòng)期限不長，盡管加熱能量能夠節(jié)省，然而設(shè)備費(fèi)用會(huì)增加。正常運(yùn)作的時(shí)候運(yùn)作費(fèi)會(huì)提升。所以，應(yīng)假設(shè)每年整體運(yùn)轉(zhuǎn)期限、停止時(shí)刻、暫停與啟動(dòng)的基本次數(shù)，明確最合理的伴熱體容量。

伴管工作圖的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：①在伴熱分析的前提下，依據(jù)選擇的伴熱設(shè)計(jì)渠道實(shí)現(xiàn)伴管工作圖管道分布設(shè)計(jì)；②3維電腦模型設(shè)計(jì)。a.在伴熱分析（規(guī)劃）圖的前提下輸入回流管總管以及分配站的管道形態(tài)；b.通常伴后管與伴管以及伴前管不建立模型，通過被伴管軸測圖來填制伴管表的內(nèi)容。當(dāng)工程有指定要求的時(shí)候可以對伴后管與伴管以及伴前管構(gòu)建模型。

伴熱體裝置的熱容量無論是電加熱還是熱源加熱均要求具有很多的熱量。電加熱主要是通過定電開關(guān)進(jìn)行控制的，啟動(dòng)早期和正常工作時(shí)的電量并非出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。加熱熱源時(shí)，只要求熱源保持恒定，因?yàn)檩斔凸軠囟韧瑹嵩礈囟鹊牟罹嗖恍。瑒荼匾缶哂休^多的熱容量。啟動(dòng)時(shí)，考慮蒸汽伴熱管中的熱負(fù)荷應(yīng)對輸送管所吸收的熱量狀況，同時(shí)當(dāng)其長度大于100～200m的時(shí)候，還應(yīng)當(dāng)考慮供熱的蒸汽主管裝置的熱損失。

伴熱管裝置的蒸汽溫度，不運(yùn)用傳熱膠泥時(shí)，必須比輸送管載體溫度大1倍；運(yùn)用傳熱膠泥時(shí)，只需比輸送載體溫度高15℃左右。傳熱膠泥能直接抹于被伴熱管以及伴熱蒸汽管當(dāng)中，以加強(qiáng)它們彼此間的傳熱功能。目前在市場中還能夠買到完整的傳熱膠泥條。其中，傳熱膠泥裝置不耐高溫，詳細(xì)溫度應(yīng)用范圍如制造廠的說明書所示。

3 結(jié)束語

管道伴熱重點(diǎn)是抵償管道傳輸環(huán)節(jié)中的散熱虧損，維持輸送載體溫度不降低。伴熱需要的能量除了抵償管道散失的能量以外，還應(yīng)對啟動(dòng)時(shí)加熱管道所必需的能量進(jìn)行適當(dāng)?shù)目紤]。

[1]牛艷輝.蒸汽伴熱與電伴熱在化工工程中的應(yīng)用分析[J].廣東化工,2016,(1):62-63.

[2]謝曉旭.蒸汽伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝[J].山東化工,2015,(11):128+131.

TQ202

A

2096-2789（2016）11-0184-01