蒸汽伴熱與電伴熱在化工工程中的應(yīng)用對(duì)比分析

薛杰華（中國(guó)石油大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶163711）

0 引言

現(xiàn)階段伴熱已經(jīng)成為化工工程當(dāng)中最常用的方式之一。采用伴熱技術(shù)可以通過(guò)一定的介質(zhì)來(lái)散發(fā)熱量，進(jìn)而對(duì)管道起到保溫和防凍的作用。伴熱系統(tǒng)主要是通過(guò)散發(fā)熱量，進(jìn)而直接或者間接對(duì)管道進(jìn)行熱傳導(dǎo)，減少管道弱的損失，最終達(dá)到保溫以及防凍的效果。但是由于系統(tǒng)本身存在的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致熱量在傳輸過(guò)程當(dāng)中造成損耗，進(jìn)而使得投資成本增高。并且系統(tǒng)在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，會(huì)由于空氣的氧化以及水的接觸，相關(guān)的設(shè)備都會(huì)發(fā)生損耗。要想保證設(shè)備的正常運(yùn)行，減少維修成本，就要加大在日常當(dāng)中的養(yǎng)護(hù)措施以及檢查力度，對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備及時(shí)進(jìn)行維修，避免后期投入較高的維修成本。最后化工工程在選擇具體的伴熱方式時(shí)，還要結(jié)合工程的實(shí)際需求和當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。

1 蒸汽伴熱與電伴熱相關(guān)特點(diǎn)介紹

1.1 蒸汽伴熱的特點(diǎn)

蒸汽拌熱屬于較為傳統(tǒng)的方式，主要是將蒸汽作為介質(zhì)，通過(guò)蒸汽進(jìn)行散熱，進(jìn)而對(duì)保溫管道進(jìn)行加熱，起到一定的保溫作用。利用蒸汽拌熱進(jìn)行保溫，可靠性較高，安全性較高，并且經(jīng)濟(jì)成本較低。蒸汽拌熱主要是將系統(tǒng)提供的熱量通過(guò)金屬管道進(jìn)行傳導(dǎo)，可以有效的防止熱損失。同時(shí)由于系統(tǒng)本身的性質(zhì)，周?chē)蛩貙?duì)系統(tǒng)的影響較小。相對(duì)于電伴熱來(lái)說(shuō)，蒸汽伴熱往往是就地取材，可以利用化工廠內(nèi)的低壓蒸汽進(jìn)行，所以可以有效的降低系統(tǒng)的成本。但是由于在熱傳導(dǎo)的過(guò)程當(dāng)中，系統(tǒng)本身會(huì)損耗過(guò)量的能量，一旦冷凝水管的保溫維護(hù)措施處理不善，就會(huì)影響到熱的傳導(dǎo)，導(dǎo)致熱量的過(guò)度浪費(fèi)。同時(shí)使用蒸汽伴熱，對(duì)溫質(zhì)控度的能力較差，要想將溫度調(diào)試到與環(huán)境溫度平衡的范圍內(nèi)需要進(jìn)行嚴(yán)格的操作，一旦操作不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致局部的溫度過(guò)高。

1.2 電伴熱的特點(diǎn)

電伴熱在維持管道溫度的時(shí)候，主要是利用電能來(lái)進(jìn)行，從而起到一定的保溫和防凍效果。從可靠性上進(jìn)行分析，電伴熱系統(tǒng)的可靠性較高，由于電伴熱系統(tǒng)屬于自調(diào)節(jié)加熱器，所以在實(shí)際工作的過(guò)程當(dāng)中可以根據(jù)實(shí)際的需求，對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少了人工操作帶來(lái)的誤差。同時(shí)通過(guò)運(yùn)用電伴熱系統(tǒng)，進(jìn)而利用自動(dòng)化的裝備進(jìn)行溫度調(diào)試，避免了潛在的高溫問(wèn)題，接地回路斷路器將電氣故障的危險(xiǎn)降低到最小值，加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。電伴熱系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要的溫度進(jìn)行智能性控制，避免了由于蒸汽伴熱帶來(lái)的過(guò)度的熱量損失。但是從經(jīng)濟(jì)成本上進(jìn)行分析，電伴熱對(duì)設(shè)計(jì)水平的要求比蒸汽伴熱的要求高出許多，進(jìn)而導(dǎo)致投資成本的增加。再加上電伴熱系統(tǒng)實(shí)際操作技術(shù)以及操作流程的影響，導(dǎo)致電伴熱系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的使用范圍遭到了限制，現(xiàn)階段許多化工工程當(dāng)中使用蒸汽伴熱的比例較大。

2 蒸汽伴熱與電伴熱的不同

2.1 加熱工藝不同

蒸汽伴熱與工藝管線之間只是通過(guò)有線接觸進(jìn)行連接，再加上傳統(tǒng)安裝條件的限制，所以轉(zhuǎn)熱效率往往低于50%。而電伴熱的電纜呈現(xiàn)扁平狀，可以通過(guò)熱損計(jì)算和安裝附件，進(jìn)而形成較寬的熱交換，使得轉(zhuǎn)熱效率達(dá)到95%。同時(shí)蒸汽伴熱，主要通過(guò)液體傳送進(jìn)行加熱，在通過(guò)液體傳送的時(shí)候，在管道當(dāng)中熱能的損耗較大，尤其是當(dāng)加熱設(shè)備與熱源相隔距離較遠(yuǎn)的時(shí)候熱能的損耗更多，所以沿線熱損和泄露就會(huì)更加明顯。而電伴熱只鋪在被加熱的設(shè)備之上，通過(guò)普通電纜與附近的電源箱進(jìn)行連接，所以相對(duì)于蒸汽拌熱來(lái)說(shuō)熱能的損耗較少。

2.2 加熱系統(tǒng)不同

使用蒸汽半熱進(jìn)行加熱時(shí)，需要投資安裝鍋爐、伴件、附件、控制原件、水質(zhì)檢測(cè)的設(shè)備等，所以需要安裝的零件過(guò)多，投資的比例較大，進(jìn)而施工和維修的費(fèi)用也會(huì)同步增高，影響了系統(tǒng)的成本。使用蒸汽伴熱時(shí)，由于氧化腐蝕會(huì)使得零件的損耗速度過(guò)快，日常維修以及保養(yǎng)的工作量就會(huì)同步提高。一旦零件發(fā)生，氧化腐蝕管道產(chǎn)生一系列污染環(huán)境的現(xiàn)象，還需要經(jīng)常補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)水量。利用蒸汽伴熱，主要是通過(guò)蒸汽或者熱水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)方式需要耗費(fèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，精確度較低，所以安裝在溫控要求較嚴(yán)的工藝管線或設(shè)備上時(shí)，就需要進(jìn)行嚴(yán)格限制?，F(xiàn)階段我國(guó)使用的電伴熱系統(tǒng)主要是通過(guò)溫控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格的跟蹤，進(jìn)而達(dá)到所需熱量，在一些對(duì)溫控要求較嚴(yán)的生產(chǎn)工藝當(dāng)中，使用電伴熱不僅僅能夠節(jié)能，還能夠有效的確保工藝的效果。同時(shí)電伴熱系統(tǒng)在不斷的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)過(guò)精確的設(shè)計(jì)和改良，現(xiàn)階段的電伴熱系統(tǒng)，前期投資比較低，系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的時(shí)間較短，施工簡(jiǎn)單，且維護(hù)方便。最重要的是電伴熱系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的污染程度較低，不需要補(bǔ)充水量，緊扣我國(guó)當(dāng)前綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

3 蒸汽伴熱與電伴熱的具體應(yīng)用分析

3.1 運(yùn)行費(fèi)用比較

電伴熱系統(tǒng)和蒸汽伴熱系統(tǒng)，由于在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的運(yùn)行原理不同，所以最終的運(yùn)行費(fèi)用相差較大。按照100米長(zhǎng)度管道，運(yùn)行100天的耗電費(fèi)用，進(jìn)行比較蒸汽伴熱系統(tǒng)的管道伴熱耗汽費(fèi)用，需要根據(jù)管道伴熱耗氣量進(jìn)行計(jì)算。按照我國(guó)現(xiàn)階段適用范圍最廣的蒸汽伴熱系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行100天的維修以及運(yùn)行的費(fèi)用大約為43000元。而電伴熱系統(tǒng)則需要通過(guò)管道的伴熱耗電量進(jìn)行計(jì)算，最終100天的耗電費(fèi)用大約為9504 元，所以從運(yùn)行費(fèi)用方面進(jìn)行分析，電伴熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。我先冬季的時(shí)候，南北方的溫差較大，所以需要的伴熱系統(tǒng)不同。冬季的時(shí)候，北方的溫度較低，所以導(dǎo)致管道凍堵的可能性較大，需要對(duì)管道采用相應(yīng)的保溫和防凍措施，再加上經(jīng)濟(jì)效益的因素，在實(shí)際的化工工程當(dāng)中，蒸汽伴熱使用的范圍較廣。而冬季南方的溫度會(huì)較北方高，所以管道發(fā)生凍堵的概率較低，所以需要使用伴熱系統(tǒng)的區(qū)域較少，在實(shí)際的化工工程當(dāng)中電伴熱的使用范圍較為廣泛。

3.2 投資成本的比較

在具體的化工工程當(dāng)中，由于化工工程本身的性質(zhì)，蒸汽伴熱與電伴熱的成本會(huì)呈現(xiàn)出比較大的差距。當(dāng)化工工程采用蒸汽伴熱的時(shí)候可以采用許多化工工程本身的設(shè)備進(jìn)行操作，同時(shí)在前期對(duì)操作技術(shù)的要求較低，所以投資的成本較少。而采用電伴熱系統(tǒng)，則需要采用高新的技術(shù)和設(shè)備，并且需要嚴(yán)格控制操作技術(shù)，所以需要具備完善的設(shè)備以及專(zhuān)業(yè)人才，需要的投資成本較大。

4 結(jié)語(yǔ)

蒸汽伴熱和電伴熱都是我國(guó)化工工程現(xiàn)階段最常使用的兩種伴熱方式，二者之間的運(yùn)行原理具有較大的差異，所以對(duì)設(shè)備以及環(huán)境的要求，也會(huì)存在一定的不同。在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，蒸汽伴熱較電伴熱而言，投資成本較低，但是運(yùn)行成本較高，所以在進(jìn)行選擇的時(shí)候需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?duì)伴熱方式的運(yùn)行時(shí)間要求進(jìn)行選擇，盡可能綜合性的降低投資成本。同時(shí)二者對(duì)于資源以及熱能的損耗程度不同，化工工程在具體的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，需要采用針對(duì)性的技術(shù)，盡量避免能量損耗。