化工裝置中工藝管道的伴熱設(shè)計(jì)

周恩深（協(xié)鑫工業(yè)設(shè)計(jì)研究（徐州）有限公司，江蘇 徐州 221000）

化工企業(yè)管道的正常運(yùn)行過程中，如果存在不必要的熱量消耗，會造成巨大的能源浪費(fèi)，同時(shí)也會帶來比較嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。在現(xiàn)代社會的能源形勢比較嚴(yán)峻的情況下，如果不能有效的改善管道隔熱形式、提高隔熱效果，將難以更好地保證能源輸送的順利進(jìn)行，給環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，管道輸送效果也難以得到提升。綜合分析目前的管道運(yùn)輸情況，要了解伴熱設(shè)計(jì)，就要深入分析管道的運(yùn)行狀態(tài)，以更好的提升管道的工藝設(shè)計(jì)水平。下面將對管道伴熱設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容進(jìn)行分析，希望可以對伴熱設(shè)計(jì)水平的提升有所幫助。

1 管道伴熱技術(shù)分析

管道伴熱技術(shù)是現(xiàn)代社會中非常先進(jìn)的保溫防凍技術(shù)，當(dāng)前被大量地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中。根據(jù)伴熱結(jié)構(gòu)形式，可以將管道伴熱分為傳統(tǒng)方法與自動調(diào)控電伴熱兩種形式。自調(diào)控電伴熱的工作基本原理就是在管道的運(yùn)行過程中，因?yàn)橹車臻g的溫度下降，會導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)變化，碳顆粒在電路中流動的過程中，伴熱帶將持續(xù)發(fā)熱，當(dāng)伴熱帶達(dá)到一定的溫度時(shí)，電塑料中的分子將快速膨脹，伴熱帶的輸出功率將隨之減少，從而形成閉合的溫度控制回路，這樣可以全面的提升伴熱線的發(fā)熱功率。

2 管道伴熱形式的選用

在工藝管道設(shè)計(jì)中，進(jìn)行伴熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，可以通過選擇使用伴管或夾套伴熱的方式，彌補(bǔ)管道物料輸送過程中的熱量損失，維持物料溫度。在進(jìn)行選擇的過程中，應(yīng)該注意的是管道內(nèi)部輸送介質(zhì)的條件下，應(yīng)該保證介質(zhì)終端溫度達(dá)到要求，確保與管道內(nèi)部溫度不能有過度的偏差，或者也可以稍微低于管道內(nèi)部介質(zhì)的凝固點(diǎn)數(shù)據(jù)。如果所應(yīng)用的管道中物料凝固點(diǎn)大于或等于50℃，且處于100℃以下，可以使用伴管伴熱的方式，可以更好的實(shí)現(xiàn)能量補(bǔ)充。如果管道內(nèi)部所輸送的介質(zhì)為氣體介質(zhì)，當(dāng)環(huán)境溫度比管道溫度低的情況下，在介質(zhì)溫度相對較高時(shí)也可以選擇使用伴管伴熱的方式。在管道輸送介質(zhì)溫度要高于管道溫度的情況下，此時(shí)的管道溫度相對較低，在凝固點(diǎn)以下時(shí)，或者管道內(nèi)部的液體介質(zhì)凝固點(diǎn)不足40℃，氣體露點(diǎn)超過了規(guī)定的問題，就能夠應(yīng)用熱水伴管伴熱的結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的就是蒸汽伴管與夾套伴管的形式，其主要的使用條件就是管道內(nèi)部物料是比較容易凝固的，并且會長期留存在管道的內(nèi)部。

3 伴管伴熱的介質(zhì)分析

在伴管伴熱介質(zhì)應(yīng)用環(huán)節(jié)，一般都會應(yīng)用熱水來進(jìn)行，也可以選擇使用水蒸氣作為介質(zhì)。在使用熱水給系統(tǒng)提供熱量的情況下，管道內(nèi)部的溫度不能超出規(guī)定的范圍，同時(shí)與伴熱處理中的溫度參數(shù)進(jìn)行對比分析，管道溫度應(yīng)該超過該溫度參數(shù)，這樣才能使用熱水進(jìn)行伴熱處理，可以達(dá)到更好的效果。蒸汽作為伴熱介質(zhì)使用范圍也比較廣，主要是應(yīng)用到管道內(nèi)介質(zhì)溫度不足150℃的工況，能夠達(dá)到理想的伴熱處理效果。

4 蒸汽伴管設(shè)計(jì)

蒸汽伴熱使用到化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，效果比較好，所以使用更加的普遍。在具體操作環(huán)節(jié)，有著取材與溫度調(diào)節(jié)更加的方便、冷凝潛熱大以及適應(yīng)性非常強(qiáng)等優(yōu)勢，所以被廣泛的使用到化工生產(chǎn)中，能夠更好的起到保溫、防凍裂的效果。

其一是總管道，化工生產(chǎn)中蒸汽會直接通過管道來完成整個(gè)輸送過程；

其二是引入管道，蒸汽在經(jīng)過管道輸送的過程中，可以利用導(dǎo)管直接進(jìn)入到規(guī)定區(qū)域內(nèi)；

其三是分配站，作用是進(jìn)行蒸汽收集，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定來做分配處理；

其四是蒸汽伴管，能夠全面的調(diào)整系統(tǒng)溫度；

其五是收集管道，在伴管運(yùn)行環(huán)節(jié)應(yīng)該開展必要的保溫處理，然后就能夠在末端中形成冷凝水，并且進(jìn)行收集，再應(yīng)用導(dǎo)管將其引出去，防止在內(nèi)部長期留存的情況，造成管道腐蝕問題的存在；

最后是總管道，能夠直接把管道內(nèi)部所形成的冷凝水收集處理，然后將所有凝水進(jìn)行統(tǒng)一引出?；すに嚬艿涝陂_展蒸汽伴熱設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)時(shí)，要從整個(gè)系統(tǒng)的功能性出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)。

首先應(yīng)該選擇蒸汽來給系統(tǒng)提供足夠的熱量。蒸汽的壓強(qiáng)參數(shù)值，應(yīng)該保證其在0.3 兆帕以上、1 兆帕以下，所使用的管道直徑需要達(dá)到18 毫米以上、24 毫米以下。在管道運(yùn)輸環(huán)節(jié)，如果管道內(nèi)部所存在的介質(zhì)凝固點(diǎn)達(dá)到50℃左右，應(yīng)該合理確定所使用伴熱蒸汽的壓強(qiáng)，確保其達(dá)到0.3 兆帕左右。如果管道內(nèi)部介質(zhì)的凝固點(diǎn)會超出原有凝固點(diǎn)參數(shù)值，那么運(yùn)行的過程中要嚴(yán)格的控制該蒸汽壓強(qiáng)參數(shù)，保證其處在1兆帕以下，然后就能夠?qū)崿F(xiàn)多條管道的綜合使用，進(jìn)行必要的保溫處理，防止存在熱量大量損失的情況。其次，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須要綜合實(shí)際考慮到管道直徑參數(shù)。

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，管徑在DN15～DN25 范圍內(nèi)，伴熱的效果較好。然后應(yīng)該綜合分析多種因素，然后就能夠確定伴熱管道的具體數(shù)量。該數(shù)量參數(shù)應(yīng)該在考慮到內(nèi)部輸送介質(zhì)的條件下確定，同時(shí)還需要達(dá)到化工企業(yè)對于保溫設(shè)計(jì)所規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到管道數(shù)量的科學(xué)性與合理性要求。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，還需要分析熱補(bǔ)償方面的要求。蒸汽伴熱處理環(huán)節(jié)，要根據(jù)管道的具體長度尺寸，一般需要設(shè)置在25米的位置上，同時(shí)還需要根據(jù)要求來布置補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)，從而可以達(dá)到熱量補(bǔ)償?shù)淖饔?。還需要充分的利用管道彎型，進(jìn)行熱量補(bǔ)償環(huán)節(jié)應(yīng)該在明確管道固定點(diǎn)后，使用扎帶來進(jìn)行，保證其穩(wěn)定性合格。在固定的過程中，應(yīng)該綜合分析伴管的材質(zhì)，然后進(jìn)行必要的隔離，防止管道出現(xiàn)變形、損壞等問題。蒸汽伴管伴熱處理階段，應(yīng)該注意，管道內(nèi)部介質(zhì)如果具備較高的腐蝕性，就需要保證其與伴管有相應(yīng)的距離，防止管道損壞，一般需要在二者中設(shè)置石棉板來進(jìn)行隔離。此外，蒸汽伴管分配站、疏水站等部分在設(shè)計(jì)時(shí)，如果其在三米以外，那么就需要根據(jù)要求來布置數(shù)量較多的固定點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)該在該位置上確定多個(gè)站點(diǎn)，且在安裝施工階段應(yīng)該盡量的保持水平安裝，也可以選擇垂直安裝方式，以更好的保證安裝質(zhì)量合格。

5 伴管伴熱設(shè)計(jì)需要注意的問題

首先應(yīng)該注意，在管道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，伴管內(nèi)部如果是蒸汽介質(zhì)，可以利用主管蒸汽管道來進(jìn)行引出，應(yīng)該在引出管道的進(jìn)出位置上安裝相應(yīng)的閥門，在蒸汽被引出之后，能夠通過該閥門對其輸送管道進(jìn)行切斷處理。其次，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該將其安裝到疏水閥門的位置上，且應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況并不需要布置旁路閥裝置，這樣就能夠防止在冷凝系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)存在蒸汽侵入等缺陷。此外，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)合理的引入蒸汽，并且按照自上而下的順序來進(jìn)行引入，但是需要盡量的提高該引入的位置，從而可以提升整個(gè)系統(tǒng)的工藝效果。

凝結(jié)水部分的排水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)確定時(shí)，應(yīng)該盡量的將其布置到比較低的位置上，然后進(jìn)行引入處理，防止其受到其他因素的影響。凝結(jié)水排水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，盡量的不要使用U型管道，否則將會影響水分的排出。然后在受熱管道設(shè)計(jì)階段，放空閥安裝的位置同時(shí)需要進(jìn)行伴熱處理，使得整個(gè)蒸汽能夠盡快的實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。因此，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，主管道的位置應(yīng)該布置伴熱設(shè)計(jì)和使用，而針對于其他位置上的支線管道也不需要實(shí)施伴熱處理，同時(shí)需要在支線管道附近位置上應(yīng)用切斷閥裝置，然后實(shí)施伴熱設(shè)計(jì)，以提升其隔熱性能。

伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以更好的發(fā)揮出保溫供熱的效果，在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)，要組織人員進(jìn)行定期的檢測。管道在運(yùn)行的初期階段，應(yīng)該將內(nèi)部管道存留的水分排出去，否則將會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。此外，還需要嚴(yán)格控制閥門開度尺寸，根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)試處理，防止不能正常開度的情況存在，也能夠避免閥門故障而導(dǎo)致伴熱效果下降等問題，確保系統(tǒng)可以正常的運(yùn)行。

6 結(jié)語

化工工藝管道在開展伴熱設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)該了解管道運(yùn)行情況，如果存在熱量流失等問題，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，防止溫度下降過快而導(dǎo)致管道不能正常運(yùn)行，確保系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定。