化工工藝管道的伴熱

化工工藝管道的伴熱摘要化工生產(chǎn)中，設(shè)備和管道的散熱是供熱系統(tǒng)中熱量損失的重要組成部分。絕熱一詞，就是對(duì)保溫跟保冷兩個(gè)詞的一個(gè)統(tǒng)稱，然而在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，人們?yōu)榱朔乐瓜嚓P(guān)的設(shè)備以及工藝管道可能會(huì)向周圍的環(huán)境當(dāng)中中釋放或者吸收熱量，于此同時(shí)，在冬季較寒冷的地區(qū)，為了防止管道和設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)由于外界的低溫環(huán)境而造成物理變化，因此絕熱工程已經(jīng)成為當(dāng)前現(xiàn)代化工裝置中不可缺少的一部分。關(guān)鍵詞：化工，管道，設(shè)備，伴熱第1章工藝管道的伴熱系統(tǒng)1.1工藝管道伴熱的主要方式（1） 內(nèi)伴熱管道伴熱：載體伴熱管道是被安裝在工藝管道內(nèi)部的，因此其熱量可以全部釋放于主管道內(nèi)部。（2） 外伴熱管道伴熱：載體伴熱管道是被安裝在工藝管道外部的，因此其熱量一部分可以釋放到主管道內(nèi)部，其余部分可以通過(guò)保溫層釋放到了周圍的環(huán)境中。如果伴熱系統(tǒng)需要的傳熱量比較大，或者是工藝主管道對(duì)溫度要求要有一定的溫升值時(shí)，則需要多條管道共同來(lái)伴熱，或者是采用傳熱系數(shù)更大的傳熱膠泥，填充在外伴熱管與主管之間。（3） 夾套管道伴熱：載體夾套伴熱管，就是在工藝管道的外面再安裝一套管道，就相當(dāng)于內(nèi)管和外管，內(nèi)外管之間就形成一個(gè)換熱空間，最終達(dá)到工藝要求的伴熱效果。（4） 電伴熱：電伴熱帶被纏繞在需要加熱的工藝管道外部，其利用電阻體的發(fā)熱用來(lái)補(bǔ)充工藝管道的熱量損失。1.2自調(diào)控伴熱系統(tǒng)1.2.1自調(diào)控伴熱技術(shù)自調(diào)控伴熱技術(shù)是新型的一種伴熱方式，早在上世紀(jì)六十年代，日本就通過(guò)直接通電法來(lái)加熱瀝青管道，以達(dá)到提高它的流動(dòng)性的目的。這種新型的技術(shù)，操作起來(lái)不僅方便簡(jiǎn)單，而且運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用也相對(duì)比較低，不僅如此，它的操控性能也比較好，能在短時(shí)間內(nèi)就將要求的伴熱溫度調(diào)整到溫度參數(shù)范圍內(nèi)。1.2.2自調(diào)控伴熱原理自調(diào)控伴熱的主要原理，是將電纜線和所需要伴熱的管道捆綁在一起來(lái)達(dá)到伴熱的目的，通常情況下自調(diào)控伴熱電纜線是由兩根平行的鍍鋅或者鍍銀的銅制電纜線構(gòu)成，其外部是一層高分子半導(dǎo)體材料，最外層是由一種具有阻燃絕燃的護(hù)套構(gòu)成的。在伴熱電纜線工作時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要的長(zhǎng)度來(lái)裁剪成任意的長(zhǎng)度使用，其使用連接方式為的是二通或三通。1.3自調(diào)控伴熱主要適用的范圍自調(diào)控電伴熱的應(yīng)用范圍主要適用于以下幾種情況：（1）沒(méi)有蒸汽或者其他熱源的地區(qū)，比如油氣田的設(shè)備和管道以及比較長(zhǎng)的輸油管道的伴熱。（2）非金屬管道由于其材質(zhì)本身的特性，一般情況是不能采用蒸汽伴熱的方式來(lái)進(jìn)行伴熱的，但是可以通過(guò)電伴熱加熱的方式來(lái)達(dá)到加熱的目的。（3）工藝管道系統(tǒng)簡(jiǎn)單，并且又能維持管道的溫度在150°C左右。電伴熱的應(yīng)用與施工：最小尺寸2英寸，并且電伴熱帶的纏繞不可以交叉，否則可能會(huì)由于局部溫度過(guò)高，使絕緣層燙化造成短路。第2章蒸汽伴熱與自調(diào)控伴熱技術(shù)的比較2.1傳統(tǒng)的蒸汽伴熱技術(shù)蒸汽管道伴熱目前仍然是國(guó)內(nèi)外石油化工企業(yè)經(jīng)常采用的一種伴熱方式。伴熱管道散放的熱量，一部分可以補(bǔ)充主管道介質(zhì)熱損失，另一部分散失到周圍的環(huán)境中。采用保溫外殼需要使主管與伴熱管間有一定的空間，因?yàn)檫@樣可以使伴熱管道散出來(lái)的熱量幾乎都能補(bǔ)償?shù)街鞴艿赖臒釗p失當(dāng)中。因此這種伴熱形式的熱源消耗量相對(duì)比較具有經(jīng)濟(jì)性。飽和蒸汽壓對(duì)應(yīng)的溫度如圖2-1所示，需要加熱到的溫度越高，需要的飽和蒸汽的壓力就需要越高，進(jìn)而存在的危險(xiǎn)安全系數(shù)就會(huì)越大。在輸送介質(zhì)溫度高于150°C時(shí)，需要的飽和蒸汽壓力要達(dá)到0.50Mpa,在這種情況下還要求介質(zhì)要有一定量的溫升，因此可以采用3-4根或是更多的伴熱管，如果仍達(dá)不到要求，可能還需要采用傳熱系數(shù)更高的膠泥填充在外管與主管之間，這樣便可以使他們形成一個(gè)整體。飽和蒸汽壓對(duì)應(yīng)的溫度壓力Mpa0.10.150.20.250.30.350.4溫度C99.63111.37120.24127.44133.55138.89143.64圖2-1傳統(tǒng)蒸汽伴熱技術(shù)之所以依然能得到現(xiàn)代石化企業(yè)的廣泛應(yīng)用，主要有一下幾點(diǎn)原因：1.大多數(shù)的石化企業(yè)裝置內(nèi)基本都有副產(chǎn)的蒸汽，而且蒸汽的潛熱一般都比較大，可以降低伴熱的費(fèi)用。2.溫度范圍大多數(shù)都在普遍在150C以下，所以這類工藝管道基本都可以采用此種伴熱形式。蒸汽伴熱不需要特殊的材料，安裝建設(shè)比較方便。2.2傳統(tǒng)的蒸汽伴熱與自動(dòng)調(diào)控電伴熱技術(shù)兩者選用的比較傳統(tǒng)的蒸汽伴熱和電熱帶伴熱技術(shù)均運(yùn)用在了石油化工企業(yè)的生產(chǎn)中，最終目的也是一樣，但在他們之間仍然有一定區(qū)別，比如原材料的選用、設(shè)備的安裝以及日常的運(yùn)行維護(hù)。2.2.1溫度控制（1） 電伴熱技術(shù)要求要有溫度控制系統(tǒng)，并且要設(shè)有信號(hào)指示燈，對(duì)于輸送熱敏性的介質(zhì)場(chǎng)合，電伴熱控制系統(tǒng)比較容易控制溫度，并且電伴熱的熱利用率要高于蒸汽伴熱。（2） 傳統(tǒng)的蒸汽伴熱僅通過(guò)溫度計(jì)來(lái)通過(guò)人工調(diào)整，此種方式不能最大程度較少人為干涉，溫度控制不能保證平穩(wěn)，對(duì)整個(gè)裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行不能有一個(gè)好的保障。2.2.2能源費(fèi)用目前國(guó)內(nèi)工業(yè)用電的價(jià)格基本維持在0.65-0.8元/kwh之間，而目前國(guó)內(nèi)的蒸汽價(jià)格普遍都在70-75元/t，折合為0.26-0.28元/kwh左右。終上所述電汽價(jià)之比為2.5-2.9,。如果裝置內(nèi)有副產(chǎn)中、低壓蒸汽或封閉式操作壓力系統(tǒng)冷凝水經(jīng)過(guò)閃蒸便可以得到1.0-1.2kg/cm2的低壓蒸汽，這樣的話如果利用裝置本身自產(chǎn)的蒸汽做為伴熱介質(zhì)，其費(fèi)用相對(duì)于自調(diào)控電伴熱就會(huì)很低，目前低壓的蒸汽如果是按照20元/t計(jì)算的話，折合后的價(jià)格大概是0.074元/kwh，這樣計(jì)算電汽價(jià)格的比約為8.8-10.8.如果電伴熱一次的投資額高于蒸汽伴熱的投資額約50，這樣的話即使電伴熱能源利用率高于蒸汽伴熱利用率，但是它的回收期將要達(dá)到5年或者是需要更長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)前國(guó)內(nèi)石油化工企業(yè)的用電價(jià)格比較高，再者供電又比較緊張，而政策規(guī)定不鼓勵(lì)使用電伴熱。如果企業(yè)無(wú)廉價(jià)蒸汽并且屬于相對(duì)于較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，在這種情況下采取電伴熱伴熱方式是可取的，當(dāng)然在一些比較特殊的位置，工藝生產(chǎn)需求的情況下采取電伴熱也是可行的。從目前石化企業(yè)來(lái)看，管道伴熱應(yīng)用最廣泛的還是自調(diào)控電伴熱，它的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，仍會(huì)占據(jù)管道伴熱的主流。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和生產(chǎn)工藝的不斷提高，對(duì)管道伴熱的要求也日益提高，伴隨而來(lái)的是不斷發(fā)展的伴熱技術(shù)。伴熱技術(shù)的不斷發(fā)展，勢(shì)必會(huì)使管道伴熱穩(wěn)定帶來(lái)的安全平穩(wěn)生產(chǎn)持續(xù)保持，會(huì)給整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)巨大提高。相信在不久的將來(lái)還會(huì)出現(xiàn)應(yīng)用更方便、維護(hù)更便捷、價(jià)格更低廉的新型伴熱技術(shù)。參考文獻(xiàn)1.陳敏恒、叢德滋、方圖南.《化工原理》.化學(xué)工業(yè)出版社，2015.2.厲玉鳴.《化工儀表及自動(dòng)化》.化學(xué)工業(yè)出版社，2019.3.《石油化工儀表及管道伴熱和絕熱設(shè)計(jì)規(guī)范》.中國(guó)石化出版社，2014致謝本論文是在總站教師11老師的悉心指導(dǎo)下完成的?？傉窘處?1老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不