電伴熱在尾砂管道上防凍應(yīng)用的設(shè)想.doc

電伴熱在尾砂管道上防凍應(yīng)用的設(shè)想摘要：電伴熱帶在西北地區(qū)管道防凍方面己廣泛應(yīng)用，它溫度均勻，安裝方便，與蒸汽伴熱相比，更具有運(yùn)行成本方面的優(yōu)勢(shì)，且不存在溫度隨管線長(zhǎng)度逐漸降低的弊端，是目前西北地區(qū)管道防凍最具有優(yōu)勢(shì)的一種防凍措施。關(guān)鍵詞：電伴熱帶；恒功率；防凍；尾砂管；直行平鋪尾砂是選礦廠選取有用成分后排放的廢棄物， 根據(jù)國(guó)家規(guī)定，尾砂必須在考慮環(huán)境、安全等因素下，靠管路輸送到專用尾砂庫(kù)進(jìn)行存放，甘肅辰州因地處甘肅高海拔地區(qū)，冬季最低溫度達(dá)零下三十度，尾砂管路容易出現(xiàn)凍死現(xiàn)象，導(dǎo)致尾砂無(wú)法正常輸送，選廠不得不因此而停產(chǎn)，如何保證尾砂管道在冬季不發(fā)生凍死現(xiàn)象，其意義就顯得猶為重要。一丶電伴熱分類、結(jié)構(gòu)、防凍原理及特點(diǎn)伴熱帶按種類分最主要分為恒功率伴熱帶及自控溫伴熱帶兩種，恒功率伴熱帶其溫度靠恒溫電控箱控制，以伴熱帶本身作為電流載體，不需要另接電源線，而自控溫伴熱帶可以不設(shè)恒溫電控箱，但因其起動(dòng)功率較大，最大使用長(zhǎng)度通常為100米，故需要鋪設(shè)電源線，考慮到綜合成本，選用恒功率伴熱帶更適合于甘肅辰州尾砂管的防凍。1、 恒功率電熱帶結(jié)構(gòu)電熱帶由導(dǎo)電母線、PTC高分子材料、絕緣層組成，其母線通常采用鍍鋅軟圓銅線；PTC高分子材料具有正電阻溫度系數(shù)，緊包在母線上，扁平狀，表面光滑平整，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和電特性；其絕緣層為阻燃聚乙烯熱塑彈性體，經(jīng)輻射交聯(lián)而成，具體結(jié)構(gòu)圖如下：A加強(qiáng)層 B編織層 C外護(hù)套 D絕緣層及PTC材料 E母線2、防凍原理伴熱電纜內(nèi)導(dǎo)電母線之間的發(fā)熱高分子材料的電路導(dǎo)通數(shù)量，隨溫度的影響而變化，當(dāng)伴熱線周圍的溫度變冷時(shí)，高分子材料導(dǎo)電塑料產(chǎn)生微分子的收縮而使碳粒連接形成電路，電流流經(jīng)這些電路，使伴熱線發(fā)熱，利用發(fā)熱電纜的發(fā)熱機(jī)理，使伴熱線發(fā)熱根據(jù)設(shè)計(jì)確定需要的安裝熱負(fù)荷，選擇適當(dāng)型號(hào)的發(fā)熱電纜，將其按要求敷設(shè)在管道表面，輔以帶有高精度溫度傳感器的溫度控制器來(lái)控制管道外表皮的溫度，將溫度傳感器的控制點(diǎn)放置在系統(tǒng)的最不利位置，當(dāng)探測(cè)點(diǎn)的溫度低于設(shè)定值時(shí)，發(fā)熱電纜啟動(dòng)，加熱設(shè)備；當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的限值時(shí)，溫控器自動(dòng)切斷電源，系統(tǒng)停止工作，從而維持管道內(nèi)液體的溫度，保證管道正常工作運(yùn)行。3、電伴熱防凍特點(diǎn)電伴熱管道保溫防凍系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：3.1 起動(dòng)迅速：一旦該系統(tǒng)與管道或設(shè)備表面之間存在溫差，系統(tǒng)就會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)迅速起動(dòng)；3.2 溫度均勻：發(fā)熱電纜管道保溫防凍系統(tǒng)是根據(jù)管道的實(shí)際溫度進(jìn)行熱量輸出控制，所以當(dāng)管內(nèi)流體靜止或液位高度不同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)熱量，保證管線溫度均勻。 3.3 安裝方便：鋪設(shè)速度快，安裝直接方便。3.4 維護(hù)方便：由于發(fā)熱電纜管道保溫防凍系統(tǒng)根據(jù)管道溫度的變化而自動(dòng)工作，所以一經(jīng)安裝就不需任何人工維護(hù)。3.5 節(jié)能經(jīng)濟(jì)：精確的溫度控制及撤去再循環(huán)管道系統(tǒng)、泵和閥門等可以獲得合理的能源節(jié)省。3.6 安全可靠：發(fā)熱電纜制作精細(xì)，高新技術(shù)材料層層保護(hù)發(fā)熱元件，接地導(dǎo)線確保萬(wàn)無(wú)一失，整套系統(tǒng)非常安全，徹底避免了事故的發(fā)生。3.7 環(huán)境保護(hù)：使用最清潔有效的電力作能源，無(wú)環(huán)境污染。4、電伴熱使用年限根據(jù)電伴熱近幾年的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，其平均使用年限為58年。二丶甘肅辰州尾砂管實(shí)際參數(shù)：考慮意外情況，設(shè)定最低極限溫度為-40保溫設(shè)計(jì)維持溫度為5保溫材料材質(zhì)選用為巖棉管；管道規(guī)格：159mm；根據(jù)最低溫度及管徑大小查表選用保溫層厚度為80mm；管道材質(zhì)：PF；管道長(zhǎng)度：2500m；安裝環(huán)境：室外，最大風(fēng)速25m/s;修正系數(shù)：C1=1.1工程安全系數(shù)：C2=1.15三丶管道保溫?zé)釗p失計(jì)算1、管道保溫材料采用巖棉，最大導(dǎo)熱系數(shù)0.038W/(m）（依據(jù)03S401），保溫厚度室外為80mm。2、計(jì)算依據(jù)：依據(jù)GB-T 19518.2-2004提供的管道保溫?zé)釗p失計(jì)算公式如下：理論熱損失：q - 每單位長(zhǎng)度管道的熱損失：（W/m）k - 巖棉保溫導(dǎo)熱系數(shù) ：0.038W/m C（規(guī)范03S401內(nèi)數(shù)據(jù)） - 散熱綜合保險(xiǎn)系數(shù)： 1.2（規(guī)范GB-T 19518.2-2004內(nèi)保險(xiǎn)數(shù)據(jù)為1.1-1.25，根據(jù)甲方建議選用1.2）Tp - 要求管道維持溫度： 20C（按最大20C數(shù)值計(jì)算）Ta - 最低使用環(huán)境溫度：-40C（本地區(qū)冬季歷史最低環(huán)境溫度）D1 - 保溫層內(nèi)徑：159mm（油管管道外徑）D2 - 保溫層外徑：159+2x80=319mm代入上述公式計(jì)算：=1.223.140.038(20-40)/ln(319/159)=28.77W/mC3、考慮到實(shí)際環(huán)境會(huì)有一些變化，取工程安全系數(shù)為1.15，則單位長(zhǎng)度的熱損失為1.1528.77=33 W/mC.四丶電伴熱防凍應(yīng)用措施1、伴熱帶選型1.1 伴熱帶選型（根據(jù)核算結(jié)果）選用恒功率伴熱帶，型號(hào)：RDC1(Q)-J3-11,額定功率：11w/m使用電壓：380V星形接法；伴熱比1：3。1.2 伴熱帶長(zhǎng)度考慮到現(xiàn)有尾砂庫(kù)有一臺(tái)小容量變壓器，其允許功率為40KW，為了使負(fù)荷更均勻，將恒功率伴熱帶分兩段鋪設(shè)，一段電伴熱電源由尾砂庫(kù)（尾砂出口）小變壓器引入，另一段電伴熱電源由尾砂入口（現(xiàn)磨浮車間變壓器）處引入，尾砂出口段電伴熱鋪設(shè)長(zhǎng)度為1000米，入口段電伴熱鋪設(shè)長(zhǎng)度為1500米，每段電伴熱長(zhǎng)度安裝系數(shù)取1.02，則電伴熱總長(zhǎng)度為：L=100031.02+150031.02=7650米1.3 恒功率電伴熱技術(shù)參數(shù)：型號(hào)RDC1(Q)-J3-11備注工作電壓380V 發(fā)熱芯線PTC最高表面溫度705電纜絕緣材料改良性聚烯烴鞘皮（外護(hù)套）改良性聚烯烴金屬屏蔽網(wǎng)銅絲編織最高耐溫度耐溫105最低安裝溫度-45安裝彎曲半徑電纜直徑的6倍線性功率11w2、安裝方法選擇電熱帶安裝方法共有三種，即：直行平鋪、纏繞鋪設(shè)及綜合鋪設(shè)（直行平鋪與纏繞鋪設(shè)結(jié)合），考慮到尾砂管日后的更換及維護(hù)，安裝方法選用直行平鋪；因現(xiàn)尾砂管道為PF材質(zhì)，所以應(yīng)先于管道長(zhǎng)度方向貼上三根50mm寬鋁膠帶（相隔120度），然后敷設(shè)電伴熱帶，每隔60-80mm用壓敏耐熱膠帶扎緊，最后在其上再貼上一層鋁膠帶,以利導(dǎo)熱均衡；采取分段鋪設(shè)，則1根管道需2臺(tái)電箱控制，電箱安裝在現(xiàn)隔離泵房?jī)?nèi)及尾砂庫(kù)變壓器旁；各分支管采用三通進(jìn)行電熱帶進(jìn)行鋪設(shè)，便于日后維修及更換。2.1 安裝前準(zhǔn)備工作（A）管道系統(tǒng)1）管道系統(tǒng)與配備都已施工完畢2）防銹防腐涂層已干透3）銼去所有毛刺和利角（B）電熱帶和配件1）檢查電熱帶表面是否在運(yùn)輸過(guò)程中破損2）電熱帶的絕緣性能良好3）電熱帶與所有配件的型號(hào)與設(shè)計(jì)要求一致4）沿管道走向布電熱帶，避免將電熱帶放置于毛刺和利角上、避免用力拉扯電熱帶、避免腳踏或重物放置在電熱帶上2.2 電熱帶安裝1）用壓敏膠帶每隔約50cm處將電熱帶固定于管道上。2）平敷時(shí)盡可能將電熱帶附在管道的下45度側(cè)方。3）在線路的供電點(diǎn)和尾端各預(yù)留1m長(zhǎng)的電熱帶，便于首端接線及尾端封閉。在使用三通配件處，電熱帶各端應(yīng)預(yù)留50 cm長(zhǎng)度。2.3 保溫層安裝1）電熱帶安裝完畢后立即進(jìn)行保溫層的安裝，避免電熱帶因擱置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)出現(xiàn)損傷。2）保溫層施工時(shí)應(yīng)避免損傷電熱帶。3）保溫層施工后應(yīng)立即對(duì)電熱帶進(jìn)行絕緣測(cè)試。3丶圖例說(shuō)明3.1直行平鋪安裝玻璃纖維帶纏繞后用扎帶固定纏繞前先用扎帶固定每段熱線纏于相反的方向管道最大距離50cm電熱帶管道保溫層防水罩管道3.2 纏 繞 安 裝五丶經(jīng)濟(jì)成本分析1、首次投入成本伴熱帶總長(zhǎng)度7650m，每米功耗11W，則總功率消耗為84.15KW/h，采用分段鋪設(shè)后，根據(jù)目前變壓器剩余容量計(jì)算，不需要增加變壓器，則總造價(jià)只需考慮首次電伴熱投入成本及人工成本，合計(jì)約為48.6萬(wàn)元，具體明細(xì)見表一。表一序號(hào)貨 物 名 稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)金額1單相加強(qiáng)型串聯(lián)帶 RDC1(Q)-J3-11-380Y米765029.00221850.002防爆電源接線盒BJX1/3-100A只2380.00760.003防爆終端接線盒BJX0/3-100A只2350.00700.004防爆中間接線盒BJX3/3-100A只2365.00730.005戶內(nèi)電伴熱控制柜STEK2-T2/100A-380臺(tái)22190.004380.006防爆溫度傳感器PT100支2260.00520.007不銹鋼帶B-10米256.00150.008卡口螺絲- 套85.0040.009鋁膠帶50mm0.05mm卷15011.001650.0010壓敏膠帶20mm0.2mm卷1508.001200.0011熱縮管18米56.0030.0012冷端銅管25mm2只1834.00612.0013橡膠自粘帶卷516.0080.0014巖棉保溫層80mmM155450.0069750.0015瀝青防水布米250010.0025000.0016電線及線管輔材批21000.0017施工費(fèi)米250055.00137500.00合計(jì)￥： 485952.00 元2、運(yùn)行成本根據(jù)甘肅實(shí)際情況來(lái)看，預(yù)計(jì)電伴熱帶每天需要運(yùn)行14小時(shí)，則每天消耗功率共計(jì)1178.1KW，按0.7元/度電計(jì)算費(fèi)用，則每天需要運(yùn)行成本824.67元/天，按兩個(gè)廠日處理500噸/天計(jì)算成本單耗,則成本單耗為:824.6750